铝合金的旋转加压半固态钎焊工艺研究-论文.pdf

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1、髓口△口口金的旋转加压半固态钎焊工艺研究@s@⑧皿正色鸸ssw@Semi—So]lidB皿G@ss⑧jF8姗硼@AlⅡ⑩y文，叉春香、唐松凌贵君许惠斌(1一黑龙江轨道交通装备高级技工学校2～重庆理工大学)摘要：本文对20245吕合金的旋转加压半固态钎焊进行研究，在非真空条件下采用Zn一35％AI合金钎料，通过自制研发的旋转加压焊接设备对铝合金实施焊接，测试焊接接头的力学试验，分析接头显微组织，最终发现在460—520oC之间，焊接温度越高，焊接接头界面越趋于平直。接头剪切强度越低，在温度为460℃时的剪切强度最高，为15O．3MPa。观察焊缝不同区域发现，焊缝中间区域比边缘区域焊接

2、质量更好。关键词：铝合金；旋转；加压；半固态；钎焊；焊接温度刖置铝合金具有的密度小(大约是铁的1／3)、塑性好、强度高、加工性能好、导电性好、导热性好和抗腐蚀性等优点，被广泛应用于航空航天、船舶、兵工和汽车等各种制造业中，是使用量仅次于铁的轻金属，在有色金属中使用量的目的，最终获得可靠的焊接接头。最多，其产量占整个有色金属的1／3以上”。。铝合金由于性能优良被广泛应用于各种焊1实验材料与方法接结构产品中，其中用铝合金代替钢焊接结构，试验母材为2024铝合金，其化学成分如表1其质量可以减少50％以上，目前焊接铝合金的方所示，形状为直径12mm，长40ram的圆棒。钎料法很多，比如rI

3、1G焊、激光焊、超声波焊、扩散为Zn一合金，其成分如表2所示，直径为12mm，焊、搅拌摩擦焊及钎焊等。但铝合金依然存在厚度为lmm的薄片。一定的焊接难点：待焊表面易生成难熔的A1：0铝合金的旋转加压半固态钎焊示意图如图1氧化膜、焊接接头容易软化、产生变形、热裂所示，工艺过程如图2所示，焊前将铝合金的焊纹以及焊接时需要较大热输入等。接表面与钎料片的表面用砂纸磨平，去除表面氧本文提出铝合金的旋转加压半固态钎焊新化膜，之后用丙酮清洗，去除表面油污及杂质，工艺，即将钎料加热到固／液共存状态，在外加将钎料片置于两母材圆棒之间，准备焊接。以焊能量旋转加压的作用下，增加半固态钎料的流接温度作为变

4、量，焊接时间20s、转数520r／min和动性，使其在母材表面最大程度润湿铺展。与焊接压力O．16MPa'fg为定量，焊前准备完成后，将此同时，钎料中的固相颗粒获得能量，旋转刮焊接面调整到高频感应加热线圈的中心处并加热擦母材表面，达到快速去除铝合金表面氧化膜到指定的温度(指定温度分别为460％、480~C、作者简介：邓春香(1973一)，女，讲师，目前主要从事技工学生的焊接一体化教学；高校函授部焊接自动化专业的焊接方法与设备、焊接检测等学科的教学工作。J一24现代焊接2014年第10期总第142期搋负荷出(a)剪切试样尺寸(b)剪切夹具示意图图3试样尺寸和剪切夹具示意图{图1铝合金

5、旋转加压半固态钎焊示意图辅助，往往需要添加钎剂或者需要在真空条件下由进行。对于铝合金的旋转加压半固态钎焊，半固态钎料中固相颗粒对连接界面的刮擦作用(外加能量辅助)及液相对表面的铺展润湿(扩散反应)是接头质量好坏的关键因素，其中固相颗粒对界图2铝合金旋转加压半固态钎焊工艺过程面的刮擦起着最关键的作用，因此完全可以在非500~C、520~C)保温200s，然后改变温度对铝合真空且无需添加钎剂的条件下就能成功焊接。金实施焊接，焊接后让母材及其焊缝在空气中用Yt-@．显微镜观察不同温度下，铝合金接头冷却(冷却时压力维持在0．16MPa)。的显微组织形貌如图5～图7所示，不同温度下的焊接接头

6、都存在共同的特征，铝合金界面未熔化，2试验结果及分析整个焊接接头是靠钎料与母材的相互作用连接在2．1接头力学性能一起，但是接头中依然存在少量未连接部分，焊截取焊接接头中心处，并制成20mm×8mm缝中存在一定数量的孑L洞，在接头边缘区域存在×3mm的剪切试样，剪切示意图如图3所示；剪大面积的未连接部分，接头中间区域钎料填充饱切强度如图4所示。从图4可以看出，在焊接温满，有效连接面积远大于接头边缘区域，这是因度460～520~2之间，随着焊接温度的降低，焊接为半固态钎料在旋转加压的作用下，旋转使得钎接头的剪切强度升高，在温度为460％时，接头料产生离心力，被甩出焊缝；加压使得钎料被挤

7、剪切强度达到最大，为150．3MPa。出焊缝，焊缝边缘的钎料在二者的共同作用下向2_2接头显微组织焊缝外淌出，而在焊缝中心会沉积最多的钎料。在传统钎焊中，连接的主要原理为液态钎料对比图5～图7，随着焊接温度的升高，焊接接在母材表面铺展润湿，使得钎料中的元素与母材头中界面越来越平直，在温度为460％时的接头界中元素相互扩散反应，生成一种新的化合物，从面呈大波浪状，并且焊接温度越高，接头中焊缝而形成可靠焊接接头，因传统钎焊没有外加能量的宽度越窄，在温度为℃时，焊缝几乎呈一