铝/钢电弧辅助激光对接熔钎焊铺展特性
发布时间：2021-01-03 06:37
采用小功率TIG电弧辅助激光热源进行5A06铝合金和热镀锌ST04Z钢的预置粉末对接熔钎焊工艺试验,通过SEM,Photoshop来研究预留间隙、背面填涂钎剂、激光热输入、辅助电弧电流、热源中心间距、填加焊丝对熔钎焊接头铺展宽度的影响.结果表明,预留小于0.5 mm的间隙与背面填涂钎剂均可增大铺展宽度;在未焊穿的前提下,随激光热输入和辅助电弧电流的增加,铺展宽度增大;随热源中心间距的增大,铺展宽度先增加后减小.焊接熔池中填加Al-Si焊丝较未填加焊丝的铺展性更好,获得连续、美观的焊缝表面形貌.
【文章来源】：焊接学报. 2016年01期 北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
电弧辅助激光熔钎焊示意图
板中心面置于同一水平面进行装配，对接头处于夹具成形槽上方．将钎剂CJ401(主要成分KCl，NaCl，LiCl，NaF等)和混合均匀的钎料依次涂敷在焊道上表面，钎料的涂敷厚度以遮盖板材底色为宜，宽度在5mm左右．钎料成分配比如表3所示，表3钎料成分(质量分数，%)Table3ChemicalcompositionsofbrazingfillermetalZnMgMnSiBAl8．07．02．02．00．5余量焊接完成后，在同一分辨率下垂直试样表面对每个试样拍摄照片，用Photoshop软件测量出每个试样焊缝正面、反面铝向钢侧的铺展面积［8］和焊缝长度，试样表面宏观形貌如图2所示，其中铺展宽度定义为:铺展宽度=铺展面积焊缝长度，计算出试样的铺展宽度进行比较．再将试样用线切割机切成标准试件，打磨、抛光后在SEM下观察，并测量出该截面处的铺展宽度与润湿角θ．图2试样表面宏观形貌Fig.2Macroscopicappearanceofsamplesurface2试验结果与讨论2．1预留间隙和背面填涂钎剂对铺展宽度的影响在焊接工艺参数为激光功率1200W，焊接速度10mm/s，离焦量0mm，激光保护气体流量12L/min，电弧电流15A，电弧电压14V，弧长4mm，TIG焊枪倾角60°，TIG焊保护气体流量8L/min，热源中心间距为15mm时，分析预留间隙和背面填涂钎剂对铺展宽度的影响．试验所得对接焊缝横截面如图3所示，图3a为未预留间隙，背面未填涂钎剂所得焊缝横截面图，由图3a可见，焊缝正面的铺展宽度较大，而焊缝背面几乎无铺展．这是因为，焊接时熔池中熔化的铝与钢形成了很好的搭桥，阻止了焊缝正面熔化的钎剂和液态钎料向背面的流动，焊缝背面存在较大的表面张力，阻碍了铝液向钢侧的润湿，无法获得良好的铺展．图3b为未预留间隙，焊缝背面填涂钎剂时所得焊缝横截面图，可以看出，焊缝背面和正面的熔化金属均
第1期樊丁，等:铝/钢电弧辅助激光对接熔钎焊铺展特性3定的电弧压力作用下，导致塌陷以致焊穿．因此，对接接头最佳预留间隙应小于0．5mm．图3对接焊缝横截面Fig.3Crosssectionofbutt-welding2．2焊接工艺参数对铺展宽度的影响采用上述焊接工艺参数，在预留0．4mm的间隙，背面未填涂钎剂的情况下，应用单一变量法来分别分析激光热输入、电弧电流、热源中心间距对铺展宽度的影响．2．2．1激光热输入对铺展宽度的影响通过改变激光功率和焊接速度，分析了激光热输入对熔化金属铺展宽度的影响，结果如图4所示．可以看出，随激光热输入的增加，焊缝背面和焊缝正面熔化金属的铺展宽度均增加，在热输入小于1．2kJ/cm时，焊缝背面和焊缝正面熔化金属的铺展宽度随热输入的提高而显著增加，当热输入大于1．2kJ/cm时，焊缝背面和焊缝正面熔化金属的铺展宽度受热输入的影响降低．这是因为激光热输入较小时，焊接过程中熔池内没有足够熔化的液态金属向钢侧铺展，随热输入的增大，焊接过程中熔化的液态金属增多，熔化金属铺展宽度显著增加;激光热输入较大时，随着激光热输入的增加，虽然焊接过程中熔化的液态金属也进一步增加，但由于冷却时间和钢板表面镀锌层熔化区域的限制，使得铝向钢侧的铺展宽度增加变缓．同时可以看出，激光热输入的变化对焊缝背面铺展宽度的影响大于对焊缝正面铺展宽度的影响．这说明在热输入变化时，焊缝正面熔化的钎料和铝液，在电弧力与气体吹力的作用下，均可获得良好的铺展，但焊缝背面熔化金属的铺展宽度与液态金属流向钢侧背面的量和润湿铺展时间息息相关，所受热输入的影响较大．图4激光热输入对铺展宽度的影响Fig.4Influenceofheat-inputbylaseronspreadingwidth2．2．2电弧电流对铺展宽度的影响电弧
【参考文献】：
期刊论文
[1]5052铝合金/镀锌钢涂粉CO2激光熔钎焊工艺特性[J]. 樊丁,蒋锴,余淑荣,张健. 焊接学报. 2014(01)
[2]激光填丝焊焊丝熔入行为特征[J]. 刘红兵,陶汪,陈洁,杨志斌,陈磊,占小红,李俐群. 焊接学报. 2013(11)
[3]铝/钢光纤激光填充粉末熔钎焊接头界面组织与力学性能[J]. 赵旭东,肖荣诗. 焊接学报. 2013(05)
[4]车身轻量化与钢铝一体化结构新技术的研究进展[J]. 龙江启,兰凤崇,陈吉清. 机械工程学报. 2008(06)
[5]应用Photoshop软件进行小班面积测算方法研究[J]. 谭翊,谭逊,李榜江. 测绘科学. 2008(01)
本文编号：2954503
【文章来源】：焊接学报. 2016年01期 北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
电弧辅助激光熔钎焊示意图
板中心面置于同一水平面进行装配，对接头处于夹具成形槽上方．将钎剂CJ401(主要成分KCl，NaCl，LiCl，NaF等)和混合均匀的钎料依次涂敷在焊道上表面，钎料的涂敷厚度以遮盖板材底色为宜，宽度在5mm左右．钎料成分配比如表3所示，表3钎料成分(质量分数，%)Table3ChemicalcompositionsofbrazingfillermetalZnMgMnSiBAl8．07．02．02．00．5余量焊接完成后，在同一分辨率下垂直试样表面对每个试样拍摄照片，用Photoshop软件测量出每个试样焊缝正面、反面铝向钢侧的铺展面积［8］和焊缝长度，试样表面宏观形貌如图2所示，其中铺展宽度定义为:铺展宽度=铺展面积焊缝长度，计算出试样的铺展宽度进行比较．再将试样用线切割机切成标准试件，打磨、抛光后在SEM下观察，并测量出该截面处的铺展宽度与润湿角θ．图2试样表面宏观形貌Fig.2Macroscopicappearanceofsamplesurface2试验结果与讨论2．1预留间隙和背面填涂钎剂对铺展宽度的影响在焊接工艺参数为激光功率1200W，焊接速度10mm/s，离焦量0mm，激光保护气体流量12L/min，电弧电流15A，电弧电压14V，弧长4mm，TIG焊枪倾角60°，TIG焊保护气体流量8L/min，热源中心间距为15mm时，分析预留间隙和背面填涂钎剂对铺展宽度的影响．试验所得对接焊缝横截面如图3所示，图3a为未预留间隙，背面未填涂钎剂所得焊缝横截面图，由图3a可见，焊缝正面的铺展宽度较大，而焊缝背面几乎无铺展．这是因为，焊接时熔池中熔化的铝与钢形成了很好的搭桥，阻止了焊缝正面熔化的钎剂和液态钎料向背面的流动，焊缝背面存在较大的表面张力，阻碍了铝液向钢侧的润湿，无法获得良好的铺展．图3b为未预留间隙，焊缝背面填涂钎剂时所得焊缝横截面图，可以看出，焊缝背面和正面的熔化金属均
第1期樊丁，等:铝/钢电弧辅助激光对接熔钎焊铺展特性3定的电弧压力作用下，导致塌陷以致焊穿．因此，对接接头最佳预留间隙应小于0．5mm．图3对接焊缝横截面Fig.3Crosssectionofbutt-welding2．2焊接工艺参数对铺展宽度的影响采用上述焊接工艺参数，在预留0．4mm的间隙，背面未填涂钎剂的情况下，应用单一变量法来分别分析激光热输入、电弧电流、热源中心间距对铺展宽度的影响．2．2．1激光热输入对铺展宽度的影响通过改变激光功率和焊接速度，分析了激光热输入对熔化金属铺展宽度的影响，结果如图4所示．可以看出，随激光热输入的增加，焊缝背面和焊缝正面熔化金属的铺展宽度均增加，在热输入小于1．2kJ/cm时，焊缝背面和焊缝正面熔化金属的铺展宽度随热输入的提高而显著增加，当热输入大于1．2kJ/cm时，焊缝背面和焊缝正面熔化金属的铺展宽度受热输入的影响降低．这是因为激光热输入较小时，焊接过程中熔池内没有足够熔化的液态金属向钢侧铺展，随热输入的增大，焊接过程中熔化的液态金属增多，熔化金属铺展宽度显著增加;激光热输入较大时，随着激光热输入的增加，虽然焊接过程中熔化的液态金属也进一步增加，但由于冷却时间和钢板表面镀锌层熔化区域的限制，使得铝向钢侧的铺展宽度增加变缓．同时可以看出，激光热输入的变化对焊缝背面铺展宽度的影响大于对焊缝正面铺展宽度的影响．这说明在热输入变化时，焊缝正面熔化的钎料和铝液，在电弧力与气体吹力的作用下，均可获得良好的铺展，但焊缝背面熔化金属的铺展宽度与液态金属流向钢侧背面的量和润湿铺展时间息息相关，所受热输入的影响较大．图4激光热输入对铺展宽度的影响Fig.4Influenceofheat-inputbylaseronspreadingwidth2．2．2电弧电流对铺展宽度的影响电弧
【参考文献】：
期刊论文
[1]5052铝合金/镀锌钢涂粉CO2激光熔钎焊工艺特性[J]. 樊丁,蒋锴,余淑荣,张健. 焊接学报. 2014(01)
[2]激光填丝焊焊丝熔入行为特征[J]. 刘红兵,陶汪,陈洁,杨志斌,陈磊,占小红,李俐群. 焊接学报. 2013(11)
[3]铝/钢光纤激光填充粉末熔钎焊接头界面组织与力学性能[J]. 赵旭东,肖荣诗. 焊接学报. 2013(05)
[4]车身轻量化与钢铝一体化结构新技术的研究进展[J]. 龙江启,兰凤崇,陈吉清. 机械工程学报. 2008(06)
[5]应用Photoshop软件进行小班面积测算方法研究[J]. 谭翊,谭逊,李榜江. 测绘科学. 2008(01)
本文编号：2954503
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