覆层铝合金高频感应焊接组织与工艺的研究

《覆层铝合金高频感应焊接组织与工艺的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、覆层铝合金高频感应焊接组织与工艺的研究第1章绪论1.1课题及研究意义目前，随着现代工业的快速发展，能源、环境、生态等问题日益尖锐，同时也越来越受到社会各界的广泛关注。世界各国在寻找新能源的同时，也更加注重了节能新途径的研发[1]。铝及铝合金具有导热系数大而密度小，耐腐蚀强且塑性优良等优势，汽车等机动车辆热交换器以铝代铜的时代早已来临，所以热交换器铝管材的制造技术的研究与开发成为汽车等机动车辆轻量化节能化的重点研究领域[2-5]。在当前汽车工业应用中，铝热交换器管的质量直接影响组装后得散热器的寿命和质量，市场上热交换器铝管主要是钎焊管或者无缝管[6]，这些因

2、素都会造成热交换器质量的不稳定，而采用高频感应焊接技术则会大大提高生产效率，降低生产成本，为行业内大规模商业应用奠定了坚实的基础，因而研究覆层铝合金管的高频感应焊接技术具有很高的应用价值和研究意义[7-9]。在现有国内市场上，汽车发机车、机车、发电机、工程机械及重型汽车热交换器管大部分为咬口钎焊管或者无缝挤压拉制管,这种工艺下的管材不仅强度低、管型差，而且由其被运用于制造散热器后，散热器寿命将大大降低，打破这个局面的一个有效的途径就是开发新工艺下的管材。由铝合金高频焊管制成的散热器的寿命比咬口管的提高数倍[10]。这种性能优秀的焊管除了可以打破进口管垄断市

3、场的现状，还能促进行业的技术发展水平，提高行业热交换器生产的技术水平，故研发高频焊管技术迫在眉睫[11]。本文研究的覆层铝合金高频感应焊接焊接接头组织分析及性能的检测室在德国肖拉公司在国内生产线的基础上对焊接产品进行组织分析以寻求最佳的焊接工艺，从而保证焊接铝管的质量。由于铝合金热交换器铝焊管厚度只有0.3mm，这些为焊接区最终的成分及其分布带来了太多的不确定。但是这项技术的研究不仅可以完善国内在该项技术上的不成熟，而且实际应用于汽车热交换器行业和其他铝合金行业具有巨大的经济效应，也与国家节能的理念相符合。........1.2热交换器材料的研究及其发展热

4、交换器是汽车水冷发动机冷却系统中不可缺少的核心部件，它的作用是，在外界强制气流的作用下，其他零部件周围的热量通过扩散转移到发动机水套内低温的冷却液中，携带大量热能的冷却液经过循环回路，使热量散发到空气中，从而冷却发动机。众所周知，汽车发动机相当于人体心脏，其运行的顺畅与否直接影响汽车正常工作和安全行驶问题[12,13]。随着汽车工业的快速提高，人们对高性能的汽车发动机的需求也越来越多，而提高转速和功率是基本要求，但此时发动机热负荷也相继增大，在市场需求的催动下，行业对冷却系统的要求也相继提高，各国对机动车辆的冷却系统的研发越来越重视。汽车铝热交换器以其轻量

5、化、可靠性高、性价比高以及生产环保等优势，整车厂采用铝水箱取代原有铜水箱是汽车热交换器技术发展的必然趋势。目前，汽车热交换器正朝着轻型、高效、经济的方向发展，国内乘用车产品90%以上采用的是铝热交换器，在商用车上的使用有逐渐扩大的趋势[14,15]。20世纪70年代随着世界范围内的能源危机的到来，世界各国都在寻求新的途径和材料以减轻汽车本身的重量，铝及铝合金材料比强度高于铜材、价格低、回收率高等优势进入大众的视野[16]。1967年美国科学家发明了无钎剂钎焊技术，汽车零部件材料进入了大面积铝化的时代[17]，汽车热交换器领域也迅速发展，到90年代，工业发达

6、国家覆层铝的覆盖率达到90%以上，日本与美国的汽车空调几乎全部铝化，其中热交换器的铝化率欧洲的为95%，美国的达到80%，日本的为55%[18-20]。80年代后期人们开始尝试在铝中添加不同的合金元素，例如Ti、Sn、Cu、Zr、Mg、稀土元素，优化合金元素种类和配比，以此改变铝合金腐蚀形式，提高材料的抗腐蚀性能。.......第2章实验材料及实验方法2.1实验材料实验所用的材料为本次高频铝合金焊管使用的覆层铝合金是上海华峰铝业生产的AA3003/AA4343/AA7072三层涂覆铝合金材料。其化学成分及其物理特性如表2.1和表2.2所示。外覆层材料是Al

7、-Si系的AA4343，由于大量Si元素的加入，优化了板材的焊接性，同时，此层材料在焊接过程中有充当焊剂的作用。内覆层材料是Al–Zn系的AA7072高强铝合金，此材料适用于热交换器之散热片，其电极电位极低，对材料的防腐性能具有一定的优势，可以延长焊管的使用时间。中间层材料是Al-Mn系的AA3003，此层材料为高频焊管提供强度保障。图2.1是覆层铝合金材料的CAD示意图，板材总共的厚度为0.3mm，其中内覆层和外覆层各占总厚度的10%，其余为中间层。.......2.2实验试样的制备实验所使用的试样取自湖北钟祥某公司，覆层铝合板材按一定的方向

8、弯曲成型，形成内层和外层，如图2.2所示，焊管成型示意图。覆层铝合