铝合金与钢的异种材料点连接研究现状

综述铝合金与钢的异种材料点连接技术的研究现状。介绍电阻点焊、搅拌摩擦点焊、自冲铆连接的工艺方法。对于铝/钢的电阻点焊,利用工艺垫片法能够改善接头温度分布;采用过渡层法能调控界面反应。铝/钢的搅拌摩擦点焊接头强度能接近铝合金同种材料接头强度。对铝合金与钢进行自冲铆连接时,铝合金作为下板时连接窗口比作为上板时较宽。     

汽车制造中铝和钢异种金属间的点焊研究

以铝代钢是汽车轻量化的有效途径,其中铝/钢异种金属间的焊接是技术关键点.点焊方法灵活高效,是汽车制造过程中铝/钢焊接的一种有效方法.铝/钢异种材料的点焊方法有电阻点焊、搅拌摩擦点焊、激光点焊、胶接点焊等,其中工艺参数的选择是控制金属间化合物的有效因素.综述了各种点焊方法在工业实际生产中的优势与存在的不足,提出了点焊工艺在汽车制造领域铝/钢异种金属连接中的应用前景.     

钢铝电阻点焊过程数值模拟的研究进展

为了在实现汽车轻量化的同时保证其安全系数,钢铝异种材料的连接技术成为研究重点。数值模拟是研究钢铝电阻点焊机理的有效途径之一。总结钢铝点焊模型的建立与发展,从熔核形成、金属间化合物的形成以及其他参数的变化分析三方面阐述了钢铝点焊数值模拟的研究进展,并探讨了钢铝点焊数值模拟未来的研究空间。     

焊接参数对高强钢与铝合金点焊接头性能的影响

高强钢和铝合金的连接在汽车轻量化中具有重要的研究价值。针对DP590高强双相钢和6061铝合金分别采用交流和中频逆变点焊机进行电阻点焊试验,研究不同点焊工艺参数对钢一铝熔核尺寸、点焊接头力学性能的影响,并对高强钢一铝合金的中频逆变电阻点焊接头断口形貌进行机理分析。研究表明:当高强钢与铝合金的点焊热输入量较小时,热输入量增加有利于形成较大熔核直径;但增大到一定程度后,会逐渐稳定。同时,高强钢-铝合金电阻点焊熔核尺寸与其接头的正交拉伸、抗剪强度有一定关系,抗剪断裂出现在铝母材侧,断口形貌为明显的韧性断裂。     

高强钢与铝合金电阻点焊性能

针对高强钢DP590和铝合金Al6061利用电阻点焊专业有限元软件SORPAS进行模拟分析,分析了钢-铝点焊熔核形成过程的三个阶段,阐述了钢-铝电阻点焊的非对称温度场分布特点及由此产生的熔核偏移和双熔核特征;通过EDS等检测手段结合宏微观金相组织及试验过程中实测的焊接区动态电阻,揭示出点焊接头形成过程即熔融成液态的铝合金在钢-铝界面处向高强钢润湿铺展并扩散而形成熔-钎焊接头;焊接过程中铝原子扩散到钢中的原子分数达到40%左右,形成钢铝晶间化合物的厚度小于2μm.     

汽车车身用铝合金与钢的异种材料电阻点焊技术研究现状

综述了铝合金与钢的异种材料电阻点焊技术的研究现状。介绍了工艺垫片法和过渡层法两类工艺方法,分析了其各自特点。利用工艺垫片法能够以较低的焊接电流获得具有很高抗剪强度的接头;采用过渡层法能获得具有较高抗拉强度的接头,但焊接时需要较高的焊接电流。探讨了界面反应层对接头性能的影响。认为铝钢异种材料连接时,界面反应层的控制是获得优质连接接头的关键,并就此指出了今后铝钢的电阻点焊的研究方向。     

铝/钢异种金属电阻点焊接头微观组织与力学性能研究

采用电阻点焊实现对6061铝合金和H220YD高强镀锌钢的焊接,通过金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、显微硬度计和万能试验机等测试方法研究了铝/钢点焊接头的组织和性能。结果表明,铝/钢点焊接头从铝侧向钢侧依次为铝合金熔核、铝/钢界面、高强钢热影响区。铝/钢点焊接头界面靠近钢侧金属间化合物层显微硬度最高,靠近铝合金侧金属间化合物硬度次之,铝合金显微硬度最低。随着焊接电流的增加,铝/钢点焊接头拉剪力先增加后减小,焊接电流9 k A、焊接时间300 ms、焊接压力2 k N时,接头拉剪力达到最大值3.4 k N。     

铝合金与钢的点连接技术

介绍了铝合金与钢的点连接技术的研究现状,主要分析了工艺垫片法电阻点焊、搅拌摩擦点焊和超声波点焊技术等点连接工艺方法,其中工艺垫片法电阻点焊能在相对低的焊接电流务件下获得具有高强度的点焊接头;搅拌摩擦点焊和超声波点焊属于固相连接,在异种金属焊接领域优势明显.可根据技术条件和具体要求选择点连接方法.     

铝合金与钢的电阻凸塞焊

采用电阻凸塞焊新方法对A6061铝合金和Q235低碳钢进行焊接,观测了接头微观形貌并检测了接头特征区域的化学成分,对接头的力学性能进行了测试。结果表明:在电阻凸塞焊中,以钢/钢同种材料界面取代铝/钢异种材料界面实现了接头的可靠连接,避免了在焊接接头产生较多脆性的金属间化合物。与普通点焊的接头相比,电阻凸塞焊接头的力学性能有明显的提升;工艺孔直径为10.0 mm时,接头最大抗剪力达到6.28 kN,接头断裂属于塑性断裂。对于铝合金/钢异种材料的连接,电阻凸塞焊是一种有效的工艺方法。     

铝钢异种材料搅拌摩擦点焊研究现状

铝钢异种金属的连接对能源与材料的高效利用受到汽车相关行业的重视,搅拌摩擦点焊作为一种固态焊接方法可以大幅减少金属间化合物的不利影响,在异种金属的连接领域有着广阔的应用前景。通过阐述铝钢异种金属连接的主要连接原理,分析解释相关工艺参数及组织对焊接结果的影响,归纳总结了国内外关于铝钢异种材料搅拌摩擦点焊的相关研究现状,并探讨了目前铝钢搅拌摩擦点焊中存在的问题以及未来可行的研究方向。     

镀锌钢-1420铝锂合金电阻点焊及压印接头连接强度对比

对镀锌钢-1420铝锂合金电阻点焊接头及压印接头进行强度对比,利用超声扫描显微镜,分析镀锌钢-1420电阻点焊接头的C扫描图像,得到电阻点焊焊核内部各个区域的特征;采用直接观测法观察镀锌钢-1420压印接头的成形质量;通过MTS材料试验机进行拉伸-剪切试验,得到电阻点焊接头和压印接头的静失效载荷、失效形式及能量吸收值。结果表明:电阻点焊和压印连接都能很好地对镀锌钢-1420进行连接;在镀锌钢-1420异种板材的拉伸-剪切试验中,电阻点焊接头的静拉伸载荷(4593.8 N)高于压印接头的静拉伸载荷(3119.3 N);电阻点焊接头的失效模式为部分界面撕裂,压印接头的失效模式为上板拉脱失效并伴随部分上板颈部断裂;镀锌钢-1420压印接头的能量吸收值(4.757 J)要大于电阻点焊接头的能量吸收值(3.861 J),压印接头有良好的能量吸收能力,缓冲吸震性强。     

镍夹层对镁/钢异种金属点焊接头力学性能与显微组织的影响

通过加入镍夹层,采用电阻点焊技术实现了AZ31B镁合金与Q235钢之间的良好连接。试验结果表明,在焊接电流为5.31 k A、焊接时间为4 cyc的条件下,镁与钢直接点焊的接头连接部位少,结合性差,拉剪强度为2450 N。加入镍夹层后点焊的接头连接部位得到改善,结合紧密,拉剪强度达到3452 N。通过镍夹层的桥梁作用,显著增强了镁/钢异种金属点焊接头的整体性能。     

AZ31镁合金与钢异种金属的焊接技术

采用电阻点焊作为热源,进行AZ31镁合金与Q235钢的直接连接。通过扫描电镜、金相显微镜以及万能实验机分析与测试镁-钢点焊接头的微观组织、界面特性以及拉剪性能。研究表明,虽然镁和铁之间几乎不能互溶和形成金属间化合物,但氧和铝元素在镁合金-钢直接电阻点焊中起决定性作用,在镁-钢界面某些区域促进了以镁、铝、氧以及铁元素组成的复杂元素扩散层的形成,而镁、钢之间物理性能的巨大差异在一定程度上限制了界面反应的均匀性,接头拉剪强度约为40 MPa。     

汽车车身钢-铝搭接连接技术的研究现状

目前汽车车身钢-铝搭接的连接方式有机械连接、焊接和粘铆复合连接三种方式。为适应汽车轻量化的趋势,单一的连接方法已经满足不了钢-铝搭接接头性能的要求,其连接技术亟待创新。突破传统的工艺局限,在钢-铝中添加夹层(或粘结剂),采用特制的搅拌头进行热致搅拌摩擦点焊或是激光点焊。钢-铝接头的连接机理、过程形成特征以及接头受力、力学响应特征是当前研究的主要发展趋势。论文概述了其搭接连接的研究现状及成果,并展望了前景。     

基于高熵合金中间层的Q235钢/6061铝合金电阻点焊接头的组织与性能

钢和铝形成的复合结构，可以使铝的低密度、高导热性、良好的耐腐蚀性能与钢的高强度、高韧性、低成本性结合起来，既能充分发挥两种材料的性能优势，又具有良好的经济效益.由于钢和铝的物理和化学性能差异较大、接头中易产生脆性金属间化合物而难以实现可靠的连接.将Fe_0.2CoCrMnNiAl_0.2高熵合金作为中间层进行了Q235钢/6 061铝合金异种金属的电阻点焊研究，利用高熵合金的超级固溶性改善钢/铝异种金属的焊接质量.结果表明，采用Fe_0.2CoCrMnNiAl_0.2高熵合金作为中间层时，接头截面中钢侧和铝侧均有半椭圆形状的熔核，熔核成形美观，无明显的宏观裂纹和气孔等焊接缺陷，熔核内部组织均由面心立方的固溶体相组成，接头的平均最大拉剪力达到1 913 N，比钢/铝直接电阻点焊接头提高了130%，断裂发生在铝合金侧熔核处，铝合金熔核在拉剪力的作用下被撕脱并留在高熵合金表面，呈现出“纽扣状”破坏特征.     

纯铝中间层厚度对铝/钢点焊接头性能的影响

采用纯铝作为中间层对铝合金与低碳钢进行了电阻点焊,分析中间夹层厚度对界面反应层厚度和接头抗拉强度的影响。在钢/中间夹层界面观察到有界面反应层生成,其主要由靠近钢侧的Fe2Al5和靠近中间夹层铝侧的FeAl3两种金属间化合物组成。与不加中间夹层相比,利用纯铝作为中间夹层点焊的铝合金与低碳钢的接头具有较薄的界面反应层和较高的接合强度。随着中间夹层厚度的增加,界面反应层厚度逐渐减小,而接头抗拉强度则呈增大趋势。结果表明,采用纯铝作为中间夹层点焊铝合金与钢具有一定的有效性。     

汽车车身用热成形钢电阻点焊工艺应用现状

利用先进高强钢制造车体,兼具轻量化、安全性的特点,在汽车上的应用和使用比例逐年增加。电阻点焊特别适合于汽车车身的大规模自动化生产,是现代汽车车身连接的重要工艺方法。相比于普通钢板,热成形钢具有超高强度和变形系数极小的特点,电阻点焊可焊性差异明显,在焊接过程中易发生热影响区软化、焊核脆化、焊接飞溅等问题。分析热成形汽车钢板的特性和电阻点焊工艺特点,探讨热成形钢的电阻点焊技术及其应用现状。     

铝/钢无匙孔搅拌摩擦点焊焊接性分析

采用自行设计的无匙孔搅拌摩擦点焊方法对6061铝合金和DP600镀锌钢进行点焊(钢上铝下),利用扫描电镜、能谱仪及拉伸试验对接头的微观组织和力学性能进行研究.结果表明,搅拌头旋转频率为1200 r/min、预热时间为6 s和搅拌针长度为3.2 mm时,接头抗剪载荷可达11.2 kN.接头表面平整美观无匙孔;接头由搅拌区和扩散区组成,搅拌区内钢以弯钩状分布嵌入铝基体,形成牢固的机械连接;扩散区内铝和钢依靠界面上的金属间化合物连接,连接方式为冶金结合.接头断裂位置为扩散区化合物层与铝基体界面处,断口呈河流状的解理台阶,属于脆性断裂.     

铝合金/低碳钢的电阻铆焊接头特性

采用自冲铆与电阻点焊的复合连接方法对铝合金与低碳钢进行了焊接。利用扫描电镜对接头微观组织进行了观察,对接头的抗剪、十字抗拉性能进行了测试。结果表明,在铆钉腿与铝合金的界面、铆钉腿外侧的铝合金与钢的界面观察到了Fe-Al系金属间化合物。接头的抗剪力与十字抗拉力随着焊接电流的增加先增大后减小,其最大值分别约为7.5 kN与4.2 kN。自冲铆与电阻点焊的复合连接方法比较适用于铝合金与低碳钢的连接。     

搭接形式对铝/黄铜异种热补偿电阻点焊接头的组织与力学性能影响

采用不同搭接形式,对铝合金6061-T6/黄铜H70异种材料热补偿电阻点焊工艺进行研究.对比了两种搭接形式下铝/黄铜异种点焊接头的微观组织与力学性能差异.结果表明,采用热补偿电阻点焊的工艺方法可在较低电流水平下实现铝/黄铜异种材料的焊接.在铝侧施加热补偿垫片进行点焊,接头的抗拉剪载荷更高,其熔核由细小的α-Al等轴晶组成;在黄铜侧施加热补偿垫片进行点焊,接头的抗拉剪载荷较小,但体现出延性断裂的特征,其熔核由板条状铜铝化合物组成.