钢/铝CMT熔-钎焊焊接工艺研究

摘要

铝及铝合金/低碳钢复合结构具有质量轻、强度高、导热导电性良好的优点，工业应用广泛。电弧焊的冷金属过渡(CMT)技术有效地控制了熔滴过渡和热输入，具有焊接热输入低、无飞溅等特点，使得钢铝异种金属的直接电弧焊接成为可能。现今在钢铝异种金属焊接上使用CMT熔-钎焊技术多为铝及铝合金薄板和钢板的之间的焊接，并且多采用搭接的方式进行焊接，几乎没有涉及厚钢板和铝板间的焊接。使用CMT熔-钎焊技术对厚钢板和铝板进行对接焊接实验，研究钢铝异种金属焊接接头形成机理，具有工程应用价值和理论意义。
　　本文选用6mm厚的Q235钢板和1mm厚的1060铝软带进行CMT熔-钎焊实验，研究焊接工艺参数对CMT电弧钎焊的钎料润湿性、焊缝宏观形貌、焊接接头力学性能和微观组织的影响，分析了钢/铝CMT熔-钎焊和钢/铝爆炸焊焊接接头的形成机理，获得了良好的钢/铝CMT熔-钎焊焊接效果，并在铝电解槽上开始试用。
　　研究结果表明，在焊接6mm厚的Q235钢板和4片1mm厚的1060铝软带时，在钢板表面涂覆改良钎剂(Noclock∶K2SiF6∶Sn∶Zn=11∶1∶4∶4)，使用ER4043焊丝，焊接电流80A，弧长修正值0，焊接速度600mm/min时，钎料润湿性合适，可以得到成形良好和力学性能满意的焊接接头，其抗拉强度可以达到79.38MPa，此时钢/铝界面形成的铁铝金属间化合物为FeAl3、FeAl2、Fe2Al5等，它的厚度在3～7μm之间。
　　钢/铝CMT熔-钎焊焊接接头的抗拉强度在常温和300℃时均达到纯铝抗拉强度60％以上的既定目标要求。在不受力或受力很小的工况条件下，使用钢/铝CMT熔-钎焊焊接接头是安全的。
　　钢/铝CMT熔-钎焊与钢/铝爆炸焊焊接接头的电阻测试结果显示，两者数值没有明显的差别，在电解槽上使用CMT熔-钎焊直接焊接阴极钢棒和铝软带，回路中总电阻与爆炸焊块过渡焊接方式相当。使用CMT熔-钎焊直接焊接阴极钢棒和铝软带代替爆炸焊块过渡焊接方式，降低了制造成本，有望带来可观的效益。

目录

声明

摘要

图和附表清单

1 绪论

1．1 研究的目的及意义

1．2 钢／铝异种金属焊接性

1．3 钢／铝焊接方法及现状

1．3．1 钢／铝钎焊

1．3．2 钢／铝压焊

1．3．3 钢／铝熔-钎焊

1．4 课题研究内容

2 实验材料、设备和方法

2．1 实验材料

2．1．1 实验母材

2．1．2 填充材料

2．1．3 钎剂的选用

2．2 实验设备

2．2．1 焊接设备

2．3 实验方法

2．3．1 试样预处理

2．3．2 施焊

2．4 测试分析方法和仪器

2．4．1 拉伸试验

2．4．2 剪切试验

2．4．3 金相试验

2．4．4 扫描电子显微镜及能谱分析

2．4．5 焊件电阻的测试

3 焊接工艺参数及钎剂的确定

3．1 基础焊接参数的确定

3．2 钎剂对焊缝成形的影响

3．3 焊接电流对焊缝成形和力学性能的影响

3．3．1 焊接电流对焊缝成形的影响

3．3．2 焊接电流对焊缝润湿性的影响

3．3．3 焊接电流对焊接接头力学性能的影响

3．4 弧长修正对焊缝成形和力学性能的影响

3．5 焊接速度对焊缝成形和组织性能的影响

3．5．1 焊接速度对焊缝成形的影响

3．5．2 焊接速度对焊缝组织的影响

3．6 本章小结

4 钢／铝CMT熔-钎焊与钢／铝爆炸焊的比较

4．1．1 钢／铝CMT熔-钎焊与爆炸焊焊接接头力学性能的比较

4．1．2 钢／铝CMT熔-钎焊与爆炸焊焊接接头电阻的比较

4．2 钢N／铝CMT熔-钎焊焊接接头常温和高温抗拉强度的比较

4．3 本章小结

5 总结与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

个人简历

致谢