鋁合金和鍍鋅鋼的CMT焊接技術(shù)研究.pdf

1、本文以5052鋁合金和Q235鍍鋅鋼板為研究對(duì)象,以ER5356鋁鎂焊絲和ER4043鋁硅焊絲為填充金屬,利用CMT焊接技術(shù)進(jìn)行了鋁/鋼異種金屬焊接的工藝性試驗(yàn),采用超景深、SEM、EDS等方法對(duì)焊接接頭的組織和性能進(jìn)行了研究。
　　經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn),得到鋁鎂焊絲焊接鋁/鋼的最佳工藝參數(shù)為:焊槍位置對(duì)中,焊接速度750mm/min,送絲速度4.1m/min,焊接電流65A,電壓12.5V,協(xié)同脈沖參數(shù)F=OFF。鋁硅焊絲焊接鋁/鋼的最

2、佳工藝參數(shù)為:焊接電流66A、焊接速度750mm/min。
　　在最佳工藝參數(shù)下填充ER5356鋁鎂焊絲時(shí),接頭最大抗拉強(qiáng)度為31.23MPa。接頭斷裂在鋁/鋼釬焊界面區(qū),不滿足使用性要求。顯微硬度測(cè)試表明,界面區(qū)的硬度值為360HV,其原因是生成了硬質(zhì)的鋁鐵金屬間化合物。顯微組織分析結(jié)果表明,接頭可分為熔化區(qū)、界面區(qū)和富鋅區(qū)。熔化區(qū)是由α-Al固溶體和骨骼狀的β(Mg5Al8)相組成;界面區(qū)的寬度大約為2～7μm,生成了鋁鐵金屬

3、間化合物,其中靠近鋁合金側(cè)呈細(xì)小針狀向鋁內(nèi)生長(zhǎng)的為FeAl3,而靠近鋼側(cè)呈舌狀或條狀向鋼內(nèi)生長(zhǎng)的為Fe2Al5。化合物層厚度與熱輸入有關(guān),中間界面區(qū)的厚度比邊緣界面區(qū)的厚度要大。富鋅區(qū)是由灰色實(shí)心樹(shù)枝狀晶的α-Al固溶體及枝晶間黑色的鋁鋅共析相所組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。鋼側(cè)熱影響區(qū)組織有一定的細(xì)化,但細(xì)化作用不明顯。
　　在最佳工藝參數(shù)下填充ER4043鋁硅焊絲時(shí),接頭最大抗拉強(qiáng)度為115.7MPa。對(duì)接頭斷口進(jìn)行宏觀和微觀分析,結(jié)果表明

4、,接頭均斷裂在鋁合金的熱影響區(qū),斷裂類型為以韌性斷裂為主的韌脆混合斷裂方式。顯微硬度測(cè)試表明,界面區(qū)的顯微硬度明顯高于鋁和鍍鋅鋼基體的硬度值,達(dá)到460HV。
　　填充鋁硅焊絲時(shí),研究了接頭組織與焊接熱輸入的關(guān)系,結(jié)果表明,焊接接頭熔化區(qū)的組織形態(tài)與熱輸入有很大關(guān)系。當(dāng)焊接電流為66A時(shí),主要由α-Al相及少量Al-Si共晶組成;當(dāng)焊接電流增大到113A時(shí),主要由α-Al相、大量的片狀A(yù)l-Si共晶及靠近中間界面區(qū)的熔焊縫內(nèi)長(zhǎng)條狀