铝合金和镀锌钢的CMT焊接技术研究

发布时间：2017-03-05 10:15

  本文关键词：铝和镀锌钢CMT法MIG钎焊工艺研究，由笔耕文化传播整理发布。

《江苏科技大学》 2012年

铝合金和镀锌钢的CMT焊接技术研究

崔晴晴  

【摘要】：本文以5052铝合金和Q235镀锌钢板为研究对象，以ER5356铝镁焊丝和ER4043铝硅焊丝为填充金属，利用CMT焊接技术进行了铝/钢异种金属焊接的工艺性试验，采用超景深、SEM、EDS等方法对焊接接头的组织和性能进行了研究。 经过大量实验，得到铝镁焊丝焊接铝/钢的最佳工艺参数为：焊枪位置对中，焊接速度750mm/min，送丝速度4.1m/min，焊接电流65A，电压12.5V，协同脉冲参数F=OFF。铝硅焊丝焊接铝/钢的最佳工艺参数为：焊接电流66A、焊接速度750mm/min。 在最佳工艺参数下填充ER5356铝镁焊丝时，接头最大抗拉强度为31.23MPa。接头断裂在铝/钢钎焊界面区，不满足使用性要求。显微硬度测试表明，界面区的硬度值为360HV，其原因是生成了硬质的铝铁金属间化合物。显微组织分析结果表明，接头可分为熔化区、界面区和富锌区。熔化区是由α-Al固溶体和骨骼状的β（Mg5Al8）相组成；界面区的宽度大约为2~7μm，生成了铝铁金属间化合物，其中靠近铝合金侧呈细小针状向铝内生长的为FeAl_3，而靠近钢侧呈舌状或条状向钢内生长的为Fe_2Al_5。化合物层厚度与热输入有关，中间界面区的厚度比边缘界面区的厚度要大。富锌区是由灰色实心树枝状晶的α-Al固溶体及枝晶间黑色的铝锌共析相所组成的网状结构。钢侧热影响区组织有一定的细化，但细化作用不明显。 在最佳工艺参数下填充ER4043铝硅焊丝时，接头最大抗拉强度为115.7MPa。对接头断口进行宏观和微观分析，结果表明，接头均断裂在铝合金的热影响区，断裂类型为以韧性断裂为主的韧脆混合断裂方式。显微硬度测试表明，界面区的显微硬度明显高于铝和镀锌钢基体的硬度值，达到460HV。 填充铝硅焊丝时，研究了接头组织与焊接热输入的关系，结果表明，焊接接头熔化区的组织形态与热输入有很大关系。当焊接电流为66A时，主要由α-Αl相及少量Al-Si共晶组成；当焊接电流增大到113A时，，主要由α-Αl相、大量的片状Al-Si共晶及靠近中间界面区的熔焊缝内长条状的Al-Si共晶组成。铝侧热影响区的组织随着焊接热输入的增加，晶粒有微量的长大，但晶粒长大并不明显。接头钎焊区生成的化合物主要为FeAl_3、FeAl_2、FeAl以及Fe_2Al_5，并且越靠近铝侧，Al含量越高。 铝合金焊接时容易出现气孔等缺陷，产生气孔的原因是铝合金的热导率很高，熔池冷却凝固速度较快，高温时溶解在焊缝金属中的氢和锌蒸气在熔池的快速凝固过程中来不及逸出而留在焊缝中。

【关键词】：
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TG457.1
【目录】：

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