铝/钢异种金属电弧辅助激光对接熔钎焊方法

采用小功率TIG焊电弧辅助激光热源进行5A06铝合金和热镀锌钢ST04Z对接熔钎焊工艺试验,获得表面成形连续、美观的焊缝.采用SEM,EDS,XRD,拉伸试验机、显微硬度计对熔钎焊接头的微观组织和力学性能进行了研究.结果表明,与单纯激光相比,电弧辅助激光热源改变了焊接过程的温度场分布,从而促进液态铝向钢侧的铺展,所得对接接头最大抗拉强度可达到163 MPa,约为5A06铝合金母材抗拉强度的74%,是激光焊接头强度的1.3倍.接头过渡层形成的金属间化合物以脆硬的Fe₂Al₅,Fe₄Al₁₃为主.拉伸断裂起始于脆性的金属间化合物层,终止于韧窝断裂.     

铝与钢异种金属电弧熔-钎焊研究与发展现状

铝与钢的连接已成为焊接领域中的热点和难点问题,电弧熔-钎焊在铝与钢异种金属连接中受到了越来越广泛的重视和研究.文中详细分析了铝与钢异种金属的焊接性,金属间化合物层的存在是影响接头性能的关键因素,重点阐述了电弧熔-钎焊的工艺特点和钢表面镀层工艺的研究,电弧熔-钎焊过程兼备熔焊和钎焊的双重特点,铝侧为熔焊结合,钢侧为钎焊结合,指出了镀层工艺存在的问题,综述了铝与钢电弧熔-钎焊国内外最新研究进展,并对铝与钢电弧熔-钎焊的研究方向进行了预测.     

铝/钢异种金属电弧辅助激光熔钎焊工艺

进行了铝/钢异种金属的电弧辅助激光熔钎焊试验,分析了激光功率、电弧电流、焊接速度、热源中心间距对金属间化合物层厚度和接头抗拉强度的影响,优化了焊接工艺参数。结果表明:在其他焊接参数不变的情况下,随着激光功率、电弧电流的增大,焊接速度、热源中心间距的减小,金属间化合物层厚度随之增加。电弧辅助激光熔钎焊的优化工艺参数为激光功率1.2 k W、电弧电流15 A、焊接速度10 mm/s,热源中心间距15 mm。在该焊接参数下,可以获得性能良好的焊接接头,其抗拉强度达到163 MPa,金属间化合物厚度小于10μm。     

铝/镀锌钢激光填丝熔钎焊对接接头的组织与力学性能

采用不同的送丝速度对5056铝合金和ST04Z热镀锌钢进行激光填丝熔钎焊对接试验,焊接材料为Al Si12焊丝,用SEM、EDS、XRD、显微硬度计和拉伸试验机对熔钎焊接头的微观组织和力学性能进行研究。结果表明:在适当的焊接参数下,使用激光熔钎焊可实现良好的单面焊双面成形,获得铺展性良好的对接接头。在铝合金侧母材与填充金属混合后形成焊缝,焊缝区与镀锌钢的界面处不同位置形成了厚度不均的金属间化合物层。熔钎焊接头主要的金属间化合物为脆硬的Fe_2Al_5、Fe_4Al_(13)。随着送丝速度的增加,接头铺展性变好,接头中间位置的金属间化合物层厚度先减小后增加,接头抗拉强度先增加后减小。焊接接头最大抗拉强度可达143 MPa,拉伸断裂在铝侧的熔合区,呈准解理断裂。     

焊后热处理对铝合金/镀锌钢接头组织与力学性能的影响

采用TIG熔-钎焊方法并添加AlSi_5焊丝,对1.5 mm厚的5A06铝合金和3 mm厚的镀锌Q235钢进行焊接。分析了焊后退火热处理对接头微观组织和力学性能的影响规律,热处理条件为280℃保温30 min。研究结果表明,采用TIG熔-钎焊的方法可以实现铝/钢异种金属的焊接,铝/钢界面处会产生金属间化合物层,焊态接头中金属间化合物层的厚度为4～5μm,化合物层主要由Al_8Fe_2Si相和少量的[Al,Fe,Si],Al13Fe4相组成,接头的抗拉强度值为163 MPa,断裂发生在焊缝处。对接头进行退火热处理后,接头中金属间化合物层的厚度增加到9～10μm,化合物层的组织无明显变化,主要由Al_8Fe_2Si相和少量的[Al,Fe,Si],Al₁₃Fe_4相组成,接头的抗拉强度值达到185 MPa,断裂发生在铝母材侧。     

铝/钢微束等离子熔钎焊接头组织及力学性能

采用微束等离子焊接方法进行6010铝合金/镀锌钢对接熔钎焊工艺试验,在合适的工艺参数下获得成形良好的铝/钢熔钎焊对接接头,采用金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、拉伸试验机等多种测试手段对所得接头形貌、微观组织及力学性能进行分析. 结果表明,所得接头焊缝正、背面铺展良好,无气孔、裂纹、夹渣等明显缺陷,为典型的铝/钢熔钎焊对接接头;接头界面处形成锯齿状的Fe₂Al₅金属间化合物,且金属间化合物层厚度和焊缝铺展宽度共同决定了接头强度,当焊接电流为38.5 A时,熔钎焊接头抗拉强度为193 MPa,为铝母材的79.8%,接头断裂形式为韧脆混合断裂.     

镍基合金/不锈钢TIG熔-钎焊工艺的研究

采用高温铜基S211焊丝对镍基合金/不锈钢进行了TIG熔-钎焊工艺试验,研究了焊接电流、电弧长度、焊接速度和送丝速度等工艺参数对焊缝成形的影响,并对接头性能进行了测试.研究结果显示,TIG熔-钎焊可以采用小的热输入来减少母材的熔化,适当减小焊接电流和增大焊接速度能够有效控制焊接热输入,保证焊缝成形,而适当增大电弧长度,可以增大电弧加热面积,有利于钎料的润湿铺展;通过剪切试验测得接头断裂于焊缝与不锈钢边界面处,接头抗拉强度达到195.0MPa.     

高能喷丸对汽车车身铝/钢TIG焊接头组织与力学性能的影响

采用TIG电弧为热源,铝-硅焊丝为填充材料,对5052铝合金与镀锌钢进行熔钎焊连接。焊后采用高能喷丸工艺对铝/镀锌钢焊接接头进行喷丸强化处理,并结合SEM、XRD、光学显微镜以及万能拉伸试验机等检测方法对铝/钢TIG熔钎焊接头微观组织和力学性能进行研究。试验结果表明:当喷丸强度为0.08 MPa时,铝/钢熔钎焊接头抗拉强度最大,为135 MPa。此时接头熔焊区的平均晶粒尺寸减小至51μm,且接头表面残余压应力达到52 MPa。在拉伸试验中断裂发生在接头熔焊区,断口表现为良好的韧性断裂特征。     

Ti/Al异种合金电弧熔钎焊接头界面断裂行为分析

采用TIG电弧的方法实现了钛合金与铝合金熔钎焊连接,分析了不同焊丝形成的熔钎焊接头的界面组织和断裂特征.结果表明,纯铝接头界面为单一的TiAl3相,裂纹主要沿着TiAl3反应层与焊缝之间的界面扩展.拉伸时首先从坡口拐角启裂,当裂纹扩展至接头反面时,断裂扩展形式转变为从焊缝金属撕裂,接头抗拉强度为139MPa.添加Al-Cu-La焊丝的接头界面结构为TiAl3+ Ti2Al20La双化合物层,拉伸时沿TiAl3反应层与钛合金界面开裂,以界面内的微裂纹为裂纹源并向反应层内扩展,属于准解理断裂,接头抗拉强度达270 MPa.稀土La元素作用下形成的双化合物层是提高接头强度的关键.     

5052铝合金/镀锌钢涂粉CO2激光熔钎焊工艺特性

以5052铝合金和热镀锌ST04Z钢为研究对象,采用预置涂粉CO₂激光搭接熔钎焊方法进行工艺试验.利用光学显微镜、扫描电镜和拉伸试验机对熔钎焊接头的微观组织和力学性能进行了研究.结果表明,涂助溶剂和粉末后,焊缝成形明显改善,镀锌层没有烧损;熔-钎焊接头过渡层最大厚度小于10 μm,针状Al-Fe金属间化合物没有向熔化的铝侧明显析出;接头具有较高的力学性能,最大机械抗载能力可达到208 MPa,约为5052铝合金母材抗拉强度的95.41%.     

铝合金/镀锌钢板脉冲MIG电弧熔-钎焊接头组织与性能

采用数字化脉冲MIG焊机,以ER4043焊丝为填充材料.实现了6013-T4铝合金薄板与镀锌钢板的熔-钎焊接,研究了焊接热输入对接头组织和性能的影响,结果表明,在熔-钎焊接头熔化焊缝焊趾处存在主要由Zn-Al共晶体、富A1的α固溶体和Fe3Al组成的富Zn区:钎焊界面上的Fe-Al金属间化合物层厚度在1.05-4.50μm之间.且随焊接热输入的增加而增大.Fe-Al金属间化合物呈"锯齿"或"舌"状向焊缝内生长,主要为FeAl₂,Fe₂Al₅和Fe₄Al₁₃.随着焊接热输入的增大,熔-钎焊接头的抗拉强度先增大而后减小.在850 J/cm的热输入下达到229 MPa,拉伸后在铝合金焊接热影响区发生断裂,为塑韧性断裂;当焊接热输入较小时接头在钎焊界面断裂,属于脆性断裂.     

铝合金/镀锌钢板Nd:YAG激光+MIG电弧复合热源熔-钎焊接头的组织与性能(英文)

基于铝合金和镀锌钢在熔点上的差异,以ER4043(AlSi5)为填充材料,采用大光斑Nd:YAG激光+MIG电弧复合热源焊接工艺实现两者的熔-钎焊接,研究熔钎焊接头组织和性能。铝合金/镀锌钢板熔钎焊接头分为熔焊接头和钎焊缝两部分,熔焊缝组织由α(Al)等轴晶和晶界上短棒状的Al-Si共晶组织组成,焊趾处的富锌区为α-Al-Zn固溶体和Al-Zn共晶组织。钎焊缝为Fe-Al金属间化合物层,厚度为2~4μm,金属间化合物包括FeAl2、Fe2Al5和Fe4Al13,其中FeAl2和Fe2Al5位于近钢侧的紧密层,而Fe4Al13则呈舌状或锯齿状向熔焊缝内生长。接头抗拉强度随着焊接电流和激光功率的增大呈先增大后减小的趋势,最高可达247.3 MPa。拉伸断裂位置一般位于熔焊缝的熔合区,为以韧性断裂为主的混合断裂。接头内硬度的最大值位于钎焊缝处,然后分别沿着两侧钢板和铝合金熔焊缝逐步降低。     

Experimental study on dissimilar TIG welding-brazing of 5A06 aluminum alloy to SUS321 stainless steel

Dissimilar metals TIG welding-brazing of 5A06 aluminum alloy to SUS321 stainless steel has been carried out with Al-Si12 eutectic filler metal and modified non-corrosive flux. The surface appearance and microstructures of the joint were analyzed and the average tensile strength of the joint was estimated. The results show that a sound dissimilar metals joint is obtained by TIG welding-brazing. Slag and residual flux on steel surface can be removed by sanding easily. The joint has dual characteristics: in aluminum alloy side, it is a welded joint, while in stainless steel side, it is a brazed joint. The whole interface layer, unequal in thickness at different position, ranges from 5μm to 25μm. The average tensile strength of the butt joint reaches 120MPa and the fracture occurs at the interface layer.     

Effect of laser offset on microstructure and mechanical properties of laser welding of pure molybdenum to stainless steel

Direct welding of Mo and stainless steel is exceptionally difficult due to intrinsic brittleness of Mo and the formation of brittle Fe-Mo phases. To explore the feasibility of welding of Mo and stainless steel, the laser offset method was used in this study. Experimental results show that the offset of the laser beam toward stainless steel has a positive effect for the quality of Mo/Fe dissimilar joint. As the laser beam shifts from the Mo side to the stainless steel side, the formation of welding defects and Fe-Mo intermetallic compounds (IMCs) are effectively restricted because of the decrease amount of molten Mo. The decrease of Fe-Mo IMCs contributes to the reduction of hardness in the joints. With an increase of laser offset, the thickness of Fe-Mo IMCs layer decreased, consequently the tensile strength of joints increased first and then decreased in the laser offset range of 0.2–0.5 mm. The highest tensile strength of the joints is 290 MPa at the laser offset of 0.3 mm. All joints failed in the Fe-Mo IMCs layer with brittle fracture mode during tensile tests, indicating the weakest zone of the joint was Fe-Mo IMCs layer. A sound weld of Mo and stainless steel can be obtained if an appropriate thickness of Fe-Mo IMCs layer is produced by adjusting the laser offset.     

Analysis on interfacial layer of aluminum alloy and non-coated stainless steel joint made by TIG welding-brazing

Dissimilar metals TIG welding-brazing of aluminum alloy and non-coated stainless steel was investigated. The resultant joint was characterized in order to identify the phases and the brittle intermetaUic compounds (IMCs) in the interfacial layer by optical metalloscope (OM), wanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectrometer (EDS), and the cracked joint was analyzed in order to understand the cracking mechanism of the joint. The results show that the microfusion of the stainless steel can improve the wetting and spreading of liquid aluminum base filler metal on the steel surface and the melted steel accelerates the formation of mass of brittle IMCs in the interracial layer, which causes the joint cracking badly. The whole interfacial layer is 5 - 7 μm thick and comprises approximately 5 μm-thickness reaction layer in aluminum side and about 2 μm-thickness diffusion layer in steel side. The stable Al-rich IMCs are formed in the interfaciallayer and the phases transfer from (Al + FeAl3) in aluminum side to (FeAl3+ Fe2Al5) and (α-Fe + FeAl) in steel side.     

不锈钢高频复合双钨极氩弧焊接工艺方法

针对双钨极TIG焊存在的电弧压力小、焊缝熔深浅等问题,提出了一种新型焊接工艺方法——高频复合双钨极TIG焊(high frequency hybrid twin-electrode TIG welding, HFHT-TIG焊),在双钨极氩弧焊的一个钨极上通以高频脉冲电流,达到提高电弧压力和挺度、搅拌熔池、细化晶粒、改善接头组织和力学性能的目的. 采用HFHT-TIG焊进行了6 mm厚奥氏体不锈钢焊接工艺试验,并与双钨极TIG焊接头进行对比. 结果表明,HFHT-TIG焊能够显著提高电弧挺度和电弧压力,焊缝表面成形更佳,横截面对称性更好,焊缝区的树枝晶组织更加细小,断口韧窝更加均匀和细密,接头的抗拉强度和断后伸长率分别提高了12.1%和30.2%.     

渣金间辅助外电场提高焊接工艺稳定性分析

为探索焊接过程实现高稳定性工艺的潜在途径,最大限度地减少重要钢结构制造中焊缝咬边及成形缺陷带来的焊后返修工作,提出并试验了一种利用埋弧焊渣金间随焊施加辅助外电场对渣金电导载流进行导流,进而提高焊接工艺稳定性的方法,并应用焊接电信号分析仪对弧压信号进行了采集统计分析.结果表明,以钨电极作阴极利用电场在渣金熔体内部形成稳定的电导载流,可使熔渣电导性能得以改善,并引导电子进入电弧阴极中心以增强电弧的集聚程度.同时外电场作用也使渣金内部的带电粒子形成有序运动并在界面结合成低表面能的活性氧化物,又可改善液态熔渣在焊缝金属表面的润湿铺展性能.实施辅助电场引入的这些有益作用使焊缝形状、表面光洁度、尤其是焊缝边缘平直均匀性得到较好地改观,焊接过程工艺稳定性得以进一步提高.     

不锈钢/碳钢TIG焊熔池表面流动行为

为研究异种钢在钨极惰性气体保护焊过程中的熔池表面流动行为,以粒子示踪法为基础,通过激光熔池表面反射的方法,对304不锈钢/Q235碳钢、316L不锈钢/Q235碳钢焊接过程中熔池表面液态金属的流动行为进行了研究,分析了熔池表面示踪粒子的运动趋势,并以此为依据计算了熔池表面液态金属的流动速度.结果表明,在不锈钢/碳钢的TIG焊过程中,熔池表面的液态金属存在从不锈钢侧流向碳钢侧的流动行为.其中,示踪粒子在304不锈钢/Q235碳钢的焊接熔池表面平均流动速度约为25.3 mm/s,在316L不锈钢/Q235碳钢的焊接熔池表面平均流动速度约为21.6 mm/s.     

铝/黄铜异种金属TIG填丝熔钎焊工艺

采用TIG熔钎焊进行5052铝合金和H62黄铜搭接,选用Al-12% Si药芯焊丝作为填充材料,并对接头微观组织和力学性能进行分析.结果表明,Al-12% Si药芯焊丝在黄铜母材表面润湿性较差,较难获得优质的熔钎焊接头.焊缝中黄铜侧界面层附近过渡区内铝含量较高,与部分熔化和溶解的黄铜母材形成了尺寸较大的条状AlCu金属间化合物相,严重影响接头力学性能.黄铜母材侧界面层由两层不同的金属间化合物相组成,从焊缝到黄铜母材分别为Cu₉Al₄和CuZn.拉伸试验中,试样断裂于黄铜侧过渡区或界面层,断口呈现解理断裂的特征.     

低碳钢电弧熔覆增材层摩擦磨损及抗腐蚀性能

目的 针对低碳钢零件的破损失效采用TIG焊电弧熔覆增材制造工艺,研究低碳钢电弧熔覆修复使其达到再制造零件性能要求的可行性,为实现TIG焊修复应用提供保证。方法 通过TIG焊熔覆在低碳钢坡口处,对熔覆接头的显微组织进行分析,并测试修复后的增材层表面硬度性能。使用Nanovea Tribometer摩擦磨损仪和NanoveaPS50表面轮廓仪,对基体和增材层进行摩擦性能测试,并表征摩擦磨损后的表面形貌,探究磨损机理。采用电化学工作站对基体和增材层的腐蚀性能进行分析。结果 修复后的增材层显微硬度（220.17HV）高于基体且其摩擦性能和腐蚀性能优于基体,随着磨损载荷的增加,增材层的摩擦系数逐渐降低,磨损机制主要为磨粒磨损和粘着磨损。增材层表面组织均匀细小,在NaCl溶液中点蚀坑小且分散,增材层的腐蚀电流密度（1.8349×10-6 A/cm2）小于基体的腐蚀电流密度（6.5251×10-5 A/cm2）,增材层表面的抗腐蚀能力明显提高。结论 电弧熔覆低碳钢可满足低碳钢零部件现场电弧快速修复对再制造性能的要求,实现了低碳钢破损零部件的表面修复与强化。