分析铝合金和镁合金的旋转加压半固态钎焊下焊接性分析 .pdf

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1、学兔兔www.xuetutu.com焊接，．70eld铝合金和镁合金的旋转加压半固态钎焊下焊接性分析文／重庆理工大学蒋龙辉唐松豆彪丁晓娅麦广满张成剑许惠斌摘要：本文对铝合金与镁合金材料在旋转加压半固态钎焊下进行研究，在非真空条件下采用含SnZnAI的合金作为钎料，采用自制的半固态旋转加压焊接设备对铝合金与镁合金材料实施焊接。通过对焊缝金相显微组织和硬度测试试验分析，发现铝合金和镁合金在非真空无钎剂使用情况下，通过旋转加压钎焊，可实现该异质材料的台金结合。关键词：铝合金与镁合金：半固态：旋转：加压：钎焊_●●_-●·要。这样既可降低结构重量，又可

2、节约材料⋯。刖置鉴于铝合金与镁合金的性能和应用，把铝可见，铝合金与镁合金的连接技术研究就显得和镁连接起来形成复合结构，发挥两种金属特尤为重要。本文通过对6061铝合金与ArZ9lD镁合有的性能，获得优良的焊接接头就显得十分必金在半固态旋转加压钎焊的试验研究，探索一种非真空无钎剂使用下有效连接技术，为A1／Mg异种材质连接提供一条有益的技术途径。1实验设备旋转加压辅助下半固态钎焊焊接设备主要南旋转加压系统(钻床、气缸、空气压缩机)、加热控温系统(高频感应加热器、热电偶点焊机、热电偶控温仪)、焊接夹具(连杆、连接板)等其它小型零部件组成，如图l所示

3、。其中铝合金和镁合金的旋转加压半固态钎焊的焊接示意图如图2所示。2实验材料A、母材为606l合金和AZ91I)镁合金恻J一24现代焊接2013-{rc-第7期总第127期学兔兔www.xuetutu.com速转功压龇、二蔓)0)32)O观胁n叭勰当温度稳定在280％时，保温200s，压力仍然维持在0．12MPa。焊接区：保温20后，迅速进行焊接，焊接时间10s，焊接转速为520r／min。冷却区：焊半嗣接后停止焊接，将焊接接头置于空气中冷却至室温(冷却时压力维持在0．3MPa)。③将已经焊上的接头用线切割设备切出金相试样和硬度试样，经加工后，做

4、金相分析和硬度试验。4实验结果及其分析4．1金相组织分析经过多次实验的结果，分析得出镁合金和图2旋转加压焊接示意图铝合金在焊接温度为280℃时候最适合焊接，下面是在焊接温度为280％时的实验结果(P=0．12MPa)，对其进行金相分析和硬度测试。铝合金和镁合金之间的旋转加压半固态钎焊焊接接头有两种界面存在：①钎料与镁合金一侧为近平直界面，钎料与铝合金一侧为平直界面／＼(图4所示)；②钎料与镁合金一侧为弯曲界面，O加热区保温区焊冷却区接钎料与铝合金一侧为平直界面(图5所示)。图4为平直钎缝的微观组织结构，图4(a)图3焊接过程示意图为100倍下显

5、微组织结构，由此图可以看出，棒，圆棒的直径为10mm；长度为40ram；钎缝成形较好，没有气孔、夹渣等缺陷生成。B、钎料为直径10ram，厚度lmm的片状，钎料与镁合金之间的界面为近平直界面，钎料其具体成分：61％Sn，29％Zn，10％A1，钎料的与铝合金之间的界面也为平直界面。图4(b)固相温度为198％，液相温度为460％。为400倍下显微组织结构，由此图可以看出，在旋转加压焊接过程中，钎料与镁合金一侧发3试验过程生反应生成了一层较薄的金属问化合物。但是①铝合金与镁合金的旋转加压半固态钎焊金属间化合物厚度呈不均匀分布。这可能因为，研究，本

6、文在温度、压力、焊接时间和焊接转数为一定下进行焊接。焊接温度为280％，焊接压力为0．12MPa，焊接时间为10s，焊接时的转数为520r／min。②铝合金圆棒和镁合金圆棒进行对接，在其中间放人钎料片，焊接过程一共分为四个区如图3所示：加热区、保温区、焊接区和冷却区。加热区：在压力为0．12MPa下，通过高频感应加(a)xoo~~下显微组织结构(h)4【x)倍下显微组织结构热设备将被焊母材逐渐加热N28ooc。保温区：图4平直钎缝的微观组织结构现代焊接2013年第7期总第127期J一25学兔兔www.xuetutu.com焊接n7Oeld／tt

7、~／(b)为400倍下显微组织结构，由此图可以看出，在旋转加压过程中，钎料与镁合金一侧发生反应生成了一层较薄的金属间化合物，金属间化合物的厚度分布更加不均匀，并是弯曲分布。该分布特征有利于界面强度的提高。钎料与铝合金一侧的界面存在固溶体。(a)loo倍下显微组织结构(b)4oo~．下显微组织结构总之，无论近平直界面或者弯曲界面，同图5弯曲钎缝的微观组织结构样钎料与镁合金之间都形成了冶金结合，但是弯曲界面使得金属间化合物呈波浪分布，有助于接头界面力学性能的提高。4_2硬度测试结果一◇一◇一◇一◇一◇～一◇一◇一◇一◇一◇—◇一对镁合金和铝合金形成

8、的焊缝进行硬度测试，所打焊缝硬度位置示意如图6所示。测得的不同数据进行绘图得到硬度曲线(图图6焊缝硬度位置示意7所示)。由图7可以看出，母材的硬度没有