铝合金/不锈钢脉冲MIG熔-钎焊电弧行为及焊接质量研究

摘要

随着现代制造业的高速发展，对能源的需求急剧增加，节能减排形势越来越严峻，铝合金/不锈钢复合结构以其质轻、高强等优势，在汽车制造、航空航天等领域受到越来越广泛的关注。然而二者物理化学性能差异极大，且易生成脆性金属间化合物，已成为限制其应用的关键，更是焊接领域难以攻克的难点问题。脉冲MIG熔-钎焊以其热输入可控和高效化的特点越来越受到焊接工作者的青睐，成为二者连接的热门研究方法。控制电弧对铝钢两侧的热量分配是控制金属间化合物层厚度、获得美观焊缝和高强度接头的关键。
　　本文对铝合金/不锈钢搭接接头脉冲MIG熔-钎焊过程中的电弧行为进行了研究，设计了两种电弧作用方式，通过改变焊丝端部位置，探究电弧形态及加热位置的变化，并用电弧物理理论揭示了其机理。研究了电弧作用位置不同引起的热量分配变化对焊缝成形、金属间化合物层厚度和接头抗剪强度的影响。建立了一套以统计学参量为主，电流电压波形图、电弧形态图和U-I曲线图为辅的电弧稳定性评价体系，探索性分析了电弧稳定性与焊接质量的关系。研究了铝合金/不锈钢搭接接头焊接中的电弧作用方式，铝合金与不锈钢不同的材料特性及搭接接头的特殊性使得电弧行为也极具特殊性，电弧空间的粒子分布、电弧挺直性和最小电压原理共同影响着电弧形态的变化。电弧位置的不同会影响接头的抗剪强度，分析发现，接头抗剪强度主要受以下两个方面影响：其一，熔敷金属与不锈钢间钎焊界面层的面积；其二，金属间化合物层厚度。以统计学理论为基础建立了一套电弧稳定性评价体系，电弧作用位置和焊枪倾角的不同会影响电弧稳定性，焊枪侧倾角为20°时，电弧易保持稳定。探索了电弧稳定性与焊接质量的关系，分析发现，由于铝合金/不锈钢搭接接头焊接过程中电弧行为的特殊性，本试验条件下，电弧稳定性在一定范围内与接头抗剪强度之间关系不大。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 课题的研究目的及意义

1.2 铝/钢异种金属的焊接性

1.3 铝/钢焊接的国内外研究现状

1.4 电弧稳定性国内外研究现状

1.5 本课题主要研究内容

第二章 试验材料、设备及方法

2.1 试验材料

2.2 铝合金/不锈钢熔-钎焊接系统

2.3 试验研究、分析方法

2.4 本章小结

第三章 铝合金/不锈钢MIG熔-钎焊电弧作用及焊接质量研究

3.1 TIG电弧作用下的钎料润湿试验

3.2 铝合金/不锈钢MIG熔-钎焊电弧形态研究

3.3 电弧作用方式对焊接质量的影响

3.4 本章小结

第四章 铝合金/不锈钢MIG熔-钎焊电弧稳定性研究

4.1 电弧稳定性评价体系

4.2 焊接电弧稳定性与接头抗剪强度的关系

4.3 本章小结

第五章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢