铝合金与不锈钢电阻点焊接头组织与性能

《铝合金与不锈钢电阻点焊接头组织与性能》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、铝合金与不锈钢电阻点焊接头组织与性能邱然锋杜宜乐李臣阳石红信张柯柯（河南科技大学材料科学与工程学院，洛阳471003)摘要：采用热补偿工艺垫片电阻点焊法对铝合金A5052与不锈钢SUS304异种材料进行了焊接。探讨了焊接参数对接头的抗剪与抗拉性能的影响，并通过电子显微镜对接合界面区进行了观察、分析了界面反应物形貌及分布等微观特性。研究结果显示：一锯齿状反应层在接合界面生成，其厚度随焊接电流以及界面上位置的变化而变化，界面反应层对接头抗剪强度无影响，但能减弱接头抗拉强度。关键词：电阻点焊铝合金钢界面组织强度0前言分比），SUS304不锈

2、钢的成分为Fe–18Cr–8Ni–1.25Mn–0.85Si–0.06C–0.04P–0.02S。随着经济的发展和科学技术的不断进步,新材如图1所示，制作两种试样分别用于抗剪和抗拉试料、新工艺应用日益广泛，对零部件综合性能的要验。焊接时，为克服熔核偏移，在铝合金板上附加求也越来越高。单一金属结构通常很难满足工业生一材质为低碳钢（厚1.0mm）的热补偿工艺垫片。产的需求，或者即使某种金属比较理想，也往往由关于热补偿工艺垫片电阻点焊的详细报道见文献[8]于十分稀缺，而不能在工程中普遍应用，因此异种。焊前，被焊材料和所用热补偿工艺垫片表面用

3、[1]材料连接的复合结构是结构设计的发展趋势。而无水乙醇洗净后烘干。焊接工艺条件如表1所示。钢与铝合金作为最常见的两种结构材料，它们之间的连接将是不可欠缺的。然而，由于铝合金和钢的熔点等物理性能差异很大，且两者之间的的固溶度较低、容易在界面生[2-4]成脆性的金属间化合物，所以这两材料之间的连接还存在一些问题。为此，国内外诸多学者分别采[5][6][7]用了摩擦焊、扩散焊以及搅拌摩擦焊等固态连接方法对铝合金与钢异种材料进行了焊接，并对接头组织、性能进行了深入的研究，也获得较好的成果。可是，由于受这些固态连接方法本身特点所限，如摩擦焊只

4、能对接棒状材料、扩散焊较适用于小型零部件连接、而搅拌摩擦焊则适于焊接板材的长直对接焊缝，这些固态连接方法在实际生产中应用实例至今仍很少。电阻点焊因具有生产效率高、操作简便、不需填充材、易于实现自动化等优点，是薄板结构件生产的主要焊接方法。然而，关于铝合金与不锈钢异种材料电阻点焊的报道，迄今仍很鲜见。对此，本研究采用热补偿工艺垫片电阻点焊法焊接铝合金与不锈钢，利用电子显微镜观察分析接合界面反应物形貌与分布。在对其接头性能分析的基础上，探图1焊接试样形状；（a）抗剪试验用；（b）抗拉试验用讨界面反应物对接头性能的影响。表1试验所采用的焊接

5、条件Cu-Cr合金材质电极1实验材料与方法电极头直径：6mm焊接电流I/kA6-12试验材料为1.0mm厚的A5052铝合金和焊接时间t/s0.2SUS304不锈钢，其中A5052铝合金的化学成分为电极压力F/N1715Al–2.2Mg–0.27Fe–0.19Cr–0.09Si–0.049Mn（质量百−5焊后，在室温条件下以1.7×10m/s的速度对接头进行拉伸试验。对部分接头进行断面观察试图4显示了7kA焊接电流下获得的接头界面反验。垂直于接合界面沿焊点直径横切焊接接头，研应层厚度在界面上的分布。反应层厚度测量方法如磨、抛光其断面。

6、用扫描电子显微镜(SEM,JEOL下：沿界面每隔100µm取一个30×30µm的视野，JSM-6300)沿接合面观察界面区微观形貌。在每一视野上测量5点取其平均值作为该视野的反为了对比，本研究也对铝合金A5052的同种材应层厚度。如图所示，反应层厚度在焊点中心处最料接头进行了性能试验。这种情况的焊接是将两铝大，随距焊点中心距离增加而逐渐减小，直至焊点合金板夹于两枚工艺垫片之间进行的。外周沿处呈非连续分布。反应层厚度在界面呈这样分布被认为与焊接过程中的温度场有关。众所周2实验结果与分析知，反应层厚度X是反应时间t和温度T的函数.0.52

7、.1界面组织即，X=(2Kt)，而K=K0exp(−Q/RT)(这里：K成图2显示了在10kA焊接电流条件下焊接的接长系数，K0是系数，R气体常数，Q反应层成长活[9]头的光学显微镜像。用扫描电镜沿接合界面化能)。点焊时，由于被焊材料的传导散热作用，A5052/SUS304进行了观察，图3显示了界面区SEM在焊接区外围的温度低于焊接中心区，且其处高温[10]像，其中图3（a）、（b）和（c）分别取自图2中（A）、反应时间也比中心区域短。因此，反应层厚度（B）和（C）处。从图可以看出，在焊点外缘处观呈中心高周围低如图4所示的分布。察到又

8、零星分布的不连续反应物（图3a）,随着向焊点中央的靠近，界面反应物逐渐呈层状，其厚度也逐渐变厚。反应层在界面呈“锯齿状”。也就是说，在铝合金侧有针状反应物向铝合金内生长，而反应层/不锈钢界面则较为平坦。经检测、分析得知界