铝及钢异种金属焊接深入探究及其发展概况研究

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1、铝及钢异种金属焊接深入探究及其发展概况研究【摘要】：随着社会的不断发展，人们对环保问题越来越重视，我国的汽车行业为了大力的提倡保护环境的理念，一直在努力减轻自身的重量。铝建材的使用是重要措施之一，很多企业采用了铝与钢的异型金属焊接方式，很大程度的减轻了汽车的自身重量，本文就铝与钢的焊接问题进行研究与讨论。【关键词】：铝；钢；异形金属；焊接中图分类号：G71—、铝与钢异形金属焊接首先我们对铝和钢的物理特性进行研究和分析，铝的熔点为660°C、比热为900°C、密度为2700p、热导率为220、电阻率为265、弹性模量是71

2、;铁的熔点为1538°C.比热为4609、密度为7870p、热导率为73、电阻率为13.30、弹性模量为210;铝和铁的熔点为0.449、比热为1.969、密度是0.34p、热导率为3.01,电阻率为0.20、弹性模量为0.33,从以上物理数据我们可以看出，铝和钢的金属性能有很大的区别，这也是导致铝与钢焊接性能差的原因，其中主要存在的问题有：(1)铝和钢很难进行直接的焊接，因为它们的熔点和密度不同，钢的熔点较铝高，当铝熔为液体时，钢仍然处于固态；其次密度问题当钢融化后，液态的铝会浮在钢水上，当液体冷却后它们所焊接的成分不

3、均匀，导致焊接头性能降低。⑵钢和铝的热导数相差很大，容易产生焊接头变形和产生裂纹。二、焊接方式目前，我国铝和钢的焊接方式主要以下几种:摩擦焊接、爆炸焊接、电弧焊接、钎焊接、激光焊接、扩散焊接和磁脉冲焊接等。(1)摩擦焊接。摩擦焊接是以机械能作为能源的固相连接法。它主要是利用机械的两表面相互摩擦产生热来进一步实现金属的连接。对于铝和钢来说，摩擦焊是非常有效的焊接方式。摩擦焊可以有效的破坏铝表面的氧化膜，降低它的有害作用。在1981年有研究学者证明金属间的化合物是影响铝与钢实现焊接的主要问题。科学家们通过大量的试验最终得出结

4、论，虽然摩擦焊可以把铝与钢很好的进行焊接，并得出焊接接头，但是要做出复杂的形状是不能使用这个模式的，所以我们还需继续研究与探讨。⑵爆炸焊接。爆炸焊是指通过炸药的爆炸，从中获取能量来进行多种金属形成冶金结合的方式。炸药爆炸的时间很短，所以结合金属材料间的反应区比较小，同时在爆炸过程中一些原子会变成浆状物，然后迅速的冷却，从而形成金属间的熔合线，来达到焊接的目的。通过爆炸焊焊接成功的异形金属组合很多，而爆炸焊也应用在所有的异形金属连接上。在铝或铝合金与钢的焊接中爆炸焊是最常用的一种手段，它所焊接出来的接头有很高的强度，其气密

5、性也很好，但是爆炸焊是非常难控制的，我们要根据焊接的实际情况严格使用炸药，这给焊接工作带来了很大的困难。⑶扩散焊接。扩散焊指的是以间接的热能作为能源进行固相连接的方式，它一般在真空中进行。在异形材料的焊接中，扩散焊作为一种特殊的焊接方式被广泛使用。扩散焊能够制造出优质的焊接接头，但是需要在真空的情况下进行，所以在进行扩散焊时我们不得不考虑金属件的尺寸问题，另外扩散焊需要长时间的保温而且效率较低，所以它不适合进行批量生产。⑷激光焊接。铝与钢使用激光焊接时，会产生很多硬而且脆的金属化合物，这样所得到的焊接接头不具备使用性，所

6、以激光焊无法实现铝与钢的连接。但随着社会的不断发展与进步，我国的科研人员已经把激光焊技术应用到了异形金属的焊接上，并且得到了很好的效果。在2004年时，研究人员设计出了一套激光滚焊设备，并利用该设备进行了A5052铝合金与SPCC钢的滚焊，取得了非常好的效果。在这套设备中有激光头、激光束和反射镜等。⑸钎焊。近几年我们研究最多的问题就是铝与钢的钎焊问题。早在1986年，我国的研究员们就采用火焰钎焊、真空钎焊等多种形式对LF21与1Cr18Ni9Ti不锈钢进行钎焊研究，并发现钎焊所产生的大量金属化合物，严重的影响了其性能，所

7、以不能满足其使用性能。就目前的一些研究结果表明，钎焊想要实现铝与钢的异形金属焊接还需要做进一步的研究。⑹电弧焊接。使用常规的电弧焊进行铝与钢的焊接是很难实现的，因为在焊接过程中，会产生大量的金属化合物，使焊接接头不具有使用性。近年来由于某公司采用CMT技术对焊接时的热输入量进行有效的控制，在保证铝母材熔化时，钢母材不进行熔化，熔化的铝母材铺在钢母材的表面，进而形成钎焊连接，制作出优秀的焊接接头。⑺磁脉冲焊接。磁脉冲焊（MPW）它是一种固态的焊接方式，在焊接的过程中利用大量的电流脉冲放点，使导电物体产生感应旋流，从而形成强

8、磁脉冲力，进而实现焊接。以上的这些方式都是铝与钢的焊接方式，但是这些焊接方法大多是固相连接，而且效率较低所焊接的物体受尺寸和环境的影响较大，所以很难满足当前的焊接需求，不能进行大批量的生产。制作出大量的异形金属是目前我国遇到的最大难题。三、发展现状铝与钢的焊接是当前的热点问题，也是难点问题，其现在的发展现状不是很乐观