分析铝合金和镀锌钢异种金属cmt焊接性分析 .pdf

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1、学兔兔www.xuetutu.com第十六次全国焊接学术会议论文r蜉掳铝合金和镀锌钢异种金属CMT焊接性分析兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室(730050)曹睿余刚陈剑虹摘要针对汽车工业中铝合金和镀锌钢板的轻量化结构制造，利用正交试验法对铝合金与镀锌钢薄板搭接件进行了异种材料冷金属过渡(CMT)熔钎焊连接，研究了工艺参数、焊丝成分以及镀锌层厚度对焊缝表面成形和接头力学性能的影响。铝／镀锌钢板CMT熔钎焊的接头为典型的搭接接头，在整个焊接过程中，硅和锌很好的起到了促进熔化的铝在钢板表面润湿和铺展

2、的作用。通过试验得出理想的工艺参数，可以得到良好的焊接接头。关键词：冷金属过渡熔钎焊组织特征力学-l生能中图分类号：TG454可以应用于已知的所有可焊接材料，如微电子器件、机0前言车制造行业、航天领域及桥梁和钢结构。CMT工艺将为了减少污染、节约能源，汽车工业通过引进一焊丝的运动同熔滴过渡过程相结合，在焊接过程中实些铝合金来代替车身部分的钢结构。铝合金的引入现冷一热交替焊接，大幅度降低热输入量。这一创新解决了很重要的问题_1]。铝合金本身焊接就很难，异工艺热输入量小、变形小、无飞溅、搭桥能力好、焊缝均种金属之间的焊

3、接通常要比同种金属的焊接更困难。匀一致、焊接速度高、运行成本低，为薄板的焊接提供钢和铝或铝合金的焊接性较差，故焊接时存在以下问了完美的解决方案，并已为众多欧洲国家、日本和美国题E。一：的公司所接受和采用。(1-)焊接接头容易氧化。铝一钢焊接技术的发展有重大意义，但是铝一钢(2)焊缝成分不均匀。焊接又存在很多难点，基于文中重点研究铝钢CMT方(3)焊接变形大。法，焊接的工艺技术以及相关的内在机理。(4)焊接接头容易产生裂纹。1试验材料及方法在钢与铝或铝合金的焊接过程中，会产生各种金属间化合物，这就增加了焊缝的脆性，降

4、低了焊缝的塑1．1试验材料性和韧性。采用一般的熔焊方法时，以上这些因素给试验材料为镀锌层厚度(单面质量)分别为40，60，两者之间的连接造成了困难。若采用其他焊接方法，120g／m镀锌钢板和5183，6061，7075铝合金板，所有比如压力焊和钎焊J，接头的形状受到限制，且效率也板材规格均为200mm×100mmX1mm，选用牌号分别大大降低。为4043，4047和5356的焊丝，焊丝直径为1．2mm。铝冷金属过渡(CMT)技术有广泛的应用领域，几乎和钢的物理性能如表1所示。表1铝和钢的物理性能1．2试验方法字化C

5、MT焊机对铝和镀锌钢板进行搭接焊。焊前，先用试验采用奥地利Fronius公司生产TPS3200系列数砂纸和钢丝刷将铝合金试件表面的氧化膜去除，再用丙酮去除铝合金和镀锌钢板上的水渍和油污，最后对清洗收稿日期：2011—11—22后的铝合金分别进行碱洗和酸洗。将表面处理干净的试基金项目：国家自然科学基金项目(50905081)。板组合成搭接接头(6061铝合金板在上，镀锌钢板在2012年第1期31学兔兔www.xuetutu.com俘吻一下)。采用正交设计法对铝一钢进行焊接，采用Ar气A×C；B×C)。通过这部分试验结

6、果的分析找出最优保护，其流量为20L／rain，焊接接头形式，如图1所示。的水平组合。结合焊接接头力学性能测试、接头的显通过正交设计得到最优的焊接工艺参数，正交试微组织观察以及能谱分析(EDAX)，综合分析该种接头验因素和水平如表2所示(考虑因素交互作用：×B；连接的内在机理，力学性能测试示意图，如图2所示。图1焊接接头形式示意图图2拉伸试样示意图表2正交试验的各因素和水平最大，它的3个水平不同对载荷影响很大，以第2水平最2试验结果及分析大，又因为它与别的因素没有交互作用，可以决定选2．1正交试验结果及分析因素，A

7、、以及他们之间的交互作用和C的交互作用很试验结果极差分析R=dR√r(r为因素每个水平重要，交互作用A×B，BXC，AXC的影响结果如图3试验重复数；d折算系数，与因素水平有关。)折算系数如所示。得到最佳的焊接规范参数：送丝速度6．0～7．0表3所示。考虑因素交互作用的正交分析如表4所示。m／rain，焊接速度6．5—7mm／s，偏离距离1．5—2．5根据极差的大小(表5)得出因素的排序为F>A>A×Bmm，载荷达到3．8—4kN，基本达到1mm铝板与1mm铝板搭接接头的抗拉强度，并且断裂在铝板一侧。>B>B×C>

8、D>AXC>G>E>C，可见因素F的影响表3折算系数表①注计算时选取m3的折算系数0·52。．2．2焊缝成形与接头形式可以看到镀锌钢板颜色略有变化，这表明其镀锌层被焊接过程中通过对焊接工艺参数的优化，从而得烧损较少，有利于保持镀锌钢板的抗腐蚀性。到较好的焊缝成形。焊接试样的焊缝表面成形，如图42．2．1工艺参数对焊缝成形的影响所示，接头的正面成形美观，接头表