铝/裸钢板冷金属过渡点塞焊接头组织及力学性能

采用Al Si5铝合金焊丝,冷金属过渡方法对6061铝合金和裸钢板进行了搭接点塞焊试验,运用正交试验法优化工艺参数,分析了接头的界面结构特征及其性能.结果表明,采用上述方法成功实现了铝和裸钢板的连接,点焊接头成形美观、性能良好;工艺参数显著性顺序为裸钢板孔径大小、点焊时间、送丝速度;接头为典型的点熔钎焊接头,由钎焊结合区和熔焊结合区组成;接头上的缺陷主要是气孔;接头的最大抗拉剪载荷可达4 k N以上,断裂方式为撕裂型断裂.     

镁/钢异种金属CMT对接熔钎焊连接机理

文中用AZ61镁焊丝以及冷金属过渡焊接方法对接形式连接镁合金AZ31和镀锌钢板,在焊接过程中保持焊接速度不变,通过调节送丝速度和对钢板开不同的坡口研究不同焊接工艺参数下焊缝的表面成形、接头的力学性能和微观组织结构. 结果表明,通过调节合适的焊接参数以及坡口形式,镁-钢之间能形成焊缝成形美观、接头最大抗拉载荷达到4.02 kN的镁钢对接熔钎焊接头. 并且熔钎焊接头包括镁侧的熔焊接头和钢侧的钎焊接头,钎焊接头由两部分组成,一部分是坡口面上的镁与裸钢板之间的钎焊接头,另一部分是镀锌钢板上表面的镁-镀锌钢之间的钎焊接头. 镁-镀锌钢侧的钎焊连接主要由靠近镁侧的(α-Mg+MgZn)的共晶相,以及靠近钢侧的Fe-Al相反应层实现连接. 无镀锌层的钢和镁连接主要依靠焊丝中的微量Al元素扩散到钢表面形成Fe/Al相来实现连接.     

镁-裸钢板异种金属冷金属过渡熔钎焊连接机理

以AZ61镁合金焊丝为填充材料,对AZ31B镁合金/Q235裸钢板进行冷金属过渡熔钎焊试验研究,分析不同工艺参数对焊缝成形和力学性能的影响. 并通过分析焊接接头微观组织及其元素分布状况来研究其连接机理. 研究结果表明:随着送丝速度的增加,接头最大抗拉载荷先升高后降低,当焊缝宽度较大时,断裂易发生在镁的热影响区,其最大抗拉载荷可达6 kN以上;焊缝及镁合金中的Al原子通过焊接过程扩散到界面上形成很薄的Fe-Al相反应层,从而实现了镁、裸钢板的有效连接.     

镀锌钢板单脉冲与双脉冲点焊工艺性能比较

通过试验,比较了在相同焊接规范下镀锌钢板单脉冲和双脉冲点焊工艺性能的差异.试验结果表明,双脉冲焊接参数对镀锌钢板镀锌层有良好的挤出效果;采用双脉冲参数进行焊接时,焊点接头熔核直径更大,焊点接头抗拉剪载荷也更大.     

镁-铝异种金属冷金属过渡连接焊接性分析

通过CMT(Cold Metal Transfer)冷金属过渡焊接的工艺对镁(AZ31B)-铝(6061)异种金属焊接性进行了研究,试验中选用AZ61,4043焊丝、采用热镀锌钢板HDG60作为过渡金属,分别用于镁-钢、铝-钢侧焊接,选取合适的焊接工艺参数,使其间接实现了镁-铝异种金属连接的目的。研究得出：使用这种方法可以形成镁-钢熔钎焊焊接接头,铝-钢熔钎焊焊接接头组成的复合接头;同时冷金属过渡焊接可以通过保持较低焊接热输入从而降低界面反应层的厚度;而且镀锌钢板中间过渡层的使用也避免了镁-铝直接焊接时形成的脆性金属间化合物,如Al3Mg2,Mg17Al12等。采用该方法连接的镁-铝异种金属焊接接头的抗拉强度超过180 MPa,并且有较好的断后伸长率,相比铝镁异种金属CMT直接焊接,性能得到很大的改善,因此使用镀锌钢板中间过渡层的使用实现铝镁异种金属之间的连接是一种行之有效的方法。     

铝合金和镀锌钢异种金属CMT焊接性分析

针对汽车工业中铝合金和镀锌钢板的轻量化结构制造,利用正交试验法对铝合金与镀锌钢薄板搭接件进行了异种材料冷金属过渡(CMT)熔钎焊连接,研究了工艺参数、焊丝成分以及镀锌层厚度对焊缝表面成形和接头力学性能的影响.铝/镀锌钢板CMT熔钎焊的接头为典型的搭接接头,在整个焊接过程中,硅和锌很好的起到了促进熔化的铝在钢板表面润湿和铺展的作用.通过试验得出理想的工艺参数,可以得到良好的焊接接头.     

热镀锌双相钢与普通热镀锌钢点焊工艺对比

用单因素法对比试验了两种基板材料不同的热镀锌钢板的点焊工艺,研究焊接电流、焊接时间和电极压力三个主要工艺参数对点焊质量的影响.结果表明,80 kg级热镀锌双相钢点焊工艺参数比普通热镀锌钢窄很多,普通镀锌钢接头抗拉剪载荷只有双相钢的1/3～1/2;焊接电流和焊接时间对焊点的熔核直径和接头抗拉剪载荷影响很大,电极压力对接头抗拉剪载荷和熔核直径影响甚小,变化幅度仅在500～1 000 N和0.5 mm以内.数据分析表明,以熔核直径为判据优化焊接参数时,抗拉剪载荷波动较大,可能出现强度偏低的情况,为此提出了以抗拉剪载荷为判据进行参数优化的方法,得到0.8 mm厚普通热镀锌钢点焊参数范围:焊接电流10～12.5 kA,焊接时间16～23 cyc,电极压力1 430～3 570 N;1 mm厚80 kg级热镀锌双相钢点焊参数范围:焊接电流10.7～11.7 kA,焊接时间13～19 cyc,电极压力2 150～3 200 N.     

纯铝1060/镀锌钢电阻点钎焊工艺及接头性能

采用电阻点钎焊进行了纯铝1060与SGCC热镀锌钢板的搭接试验,研究了接头界面组织,并测试了接头力学性能. 结果表明,试验所用铝硅（Al-Si）合金钎料润湿良好,焊后接头焊缝界面处产生了具有双层结构且厚度不均的金属间化合物,厚度小于10 μm;焊接电流为7.8 kA时,接头抗拉剪载荷达到峰值,约为4.72 kN,在相同工艺参数下,电阻点钎焊接头的抗拉剪载荷明显高于点焊接头;接头断裂大都发生在铝板侧,且主要在热影响区处而不在焊点处,说明点钎焊接头质量良好,但由于焊缝铝侧界面局部存在“未钎合”缺陷,焊缝界面会产生拉应力且在金属间化合物的应力作用下易产生裂纹.     

镁/钢异种金属电阻点焊工艺研究

采用电阻点焊对MB3镁合金和镀锌钢板进行了焊接,研究了焊接电流对镁/钢接头宏观形貌、微观组织及力学性能的影响。试验结果表明:镁/钢点焊接头熔核直径及压下率随焊接电流增大而增大,接头拉剪载荷随电流增大呈先增大后减小的趋势。当焊接电流为13 k A,焊接时间为10周波,电极压力为5 k N时,接头拉剪力达到最大值6.1k N,此时点焊接头表现为纽扣式断裂。Fe与Al在镁/钢界面处发生反应生成Fe-Al化合物,其显微硬度达到146 HV。     

汽车用高强钢板BH340与普通冷轧钢板St13点焊性能对比分析

采用不同的点焊工艺参数对BH340钢板和St13钢板进行了点焊工艺实验,并对不同工艺条件下的2种铜板的焊接接头进行了组织、性能对比分析。结果表明：在试验范围内,焊接电流为4kA,焊接时间为10周波时,BH340钢板点焊性能较好;在相同的焊接工艺参数下,BH340钢板焊接接头的显微组织比St13细小且均匀,焊接接头的拉剪载荷明显高于St13;点焊后St13钢板和BIF340钢板疲劳特性差异不大。     

The comparison between laser screw welding and resistant spot welding of lap joint with large thickness ratio

The present paper investigates the welding forming, microstructure and shear tensile test of lap joints with large thickness ratio which were fabricated by laser screw welding(LSW) and resistant spot welding(RSW). The comparison was conducted on two kinds of lap joints, galvanized sheet and hot pressed steel(GS-HPS), galvanized sheet and high strength steel(GS-HS). The microstructure and fracture morphology were analyzed by optical microscope. It was demonstrated that with large thickness ratio the sound lap joint of GS-HS could be obtained by LSW regardless of the irradiation of laser beam from thick metal to sheet or otherwise, and the morphology shows it is better when the laser is irradiated on the thick metal. Nevertheless, when the laser beam was applied on thick metal of HPS, blind hole or blowhole was formed in the center of joint, which is attributed to the shrinkage during solidification of the molten pool. Small pores or dispersed porosity appeared on the faying face of the joint without predetermined gap which provides the degassing. However, the increase of predetermined gap could reduce the shear strength and nugget size. Two kinds of joints made by LSW have superior shear strength than those made by RSW when the laser were applied on galvanized sheet.     

DP590镀锌双相钢CMT焊接接头显微组织及力学性能

针对汽车制造中薄板焊接质量问题及鉴于汽车行业对镀锌双相钢的大量需求,在弧长修正系数为0,送丝速度为3.0 m/min,焊接速度为400 mm/min的焊接工艺参数下,对1.0 mm厚的DP590镀锌双相钢进行了CMT搭接焊试验,并通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜与维氏硬度计等设备研究了焊接接头的显微组织与力学性能。试验结果表明,CMT焊接DP590镀锌钢能够得到成形良好的焊接接头。焊缝组织主要为板条马氏体,粗晶区由板条马氏体和少量铁素体组成,细晶区组织多为马氏体及少量贝氏体,不完全相变区中的铁素体含量增加,马氏体含量减少;焊接接头拉伸试验断裂位置在不完全相变区,属于塑性断裂,最大载荷为10.48 kN,与母材接近。焊缝平均硬度值最高,约为260 HV,不完全相变区显微硬度值最低,约为170 HV。该研究为DP590镀锌双相钢薄板CMT焊接提供工艺参考,对汽车轻量化生产制造具有重要的工程意义。 创新点： (1)针对汽车用钢薄板焊接的难点,提出具有低热输入焊接特点的CMT工艺。 (2)研究DP590镀锌双相钢CMT焊接接头显微组织及力学性能,研究结果可为工厂实际生产提供理论依据与数据支持。     

5A02/Q235钢Nd:YAG激光——脉冲MIG复合热源熔——钎连接

研制开发了铝/钢特种钎剂,利用研制开发的铝/钢特种钎剂成功地实现了5A02铝合金板与普通Q235冷轧钢板的大光斑Nd:YAG激光-脉冲MIG复合热源熔-钎连接,并对焊缝的成形、接头的性能及成分、钎剂中各成分的作用进行了分析。结果表明,涂有KAlF₄+Sn+Zn配方钎剂的Q235试板得到的焊缝成形美观,并且焊接过程稳定;拉伸试验中试样的破坏位置发生在铝母材的焊接热影响区,铝母材热影响区略有软化,接头抗拉强度可达167.3 MPa,约为5A02铝合金母材抗拉强度的83.6%,与5A02铝合金熔化焊接头的强度相当,接头的断裂方式为混合断裂;剪切试验中接头的最高抗剪强度可达106.3 MPa。扫描电镜分析表明,在接头钎焊连接界面处生成了一层厚度约为3.27μm的金属间化合物层;能谱测试结果表明,Al,Fe原子在钎焊界面处扩散较为充分。     

硼钢与铝合金的新型电阻单元焊技术

文中使用了一种新型电阻单元焊技术,用来连接6061铝合金以及22MnMoB硼钢.“电阻单元焊”即在上板待焊区域预制工艺孔,将辅助单元塞入孔中,底部与上板持平,要求辅助单元与下板具有好的焊接性,最后使用电阻点焊机在辅助单元处进行焊接,试验中使用的辅助单元为Q235钢钉.研究了该工艺的接头力学性能、断口形貌、微观组织及硬度分布,并进行了电阻点焊试验作为对比.结果表明,传统的电阻点焊几乎无法连接硼钢及铝合金,而电阻单元焊新型工艺能够完成硼钢及铝合金的可靠连接,接头最大拉剪力达到7142 N,且塑性也十分优良.     

DC06超深冲连退板表面缺陷形貌分类及控制措施

对比研究了激光螺旋点焊和电阻点焊工艺对DC06镀锌钢接头成形、微观组织和力学性能(显微硬度和剪切性能)的影响规律. 结果表明,两种工艺均能获得成形良好的焊接接头,激光螺旋焊接头微观组织主要为铁素体(F)和少量渗碳体(Fe₃C);电阻点焊接头微观组织主要为贝氏体(B)和铁素体(F). 由于内外散热不均匀,激光螺旋点焊熔核区中心形成不同硬度的等轴晶,周围为具有明显取向的柱状晶,硬度值为130 ~ 160 HV10;电阻点焊熔核区冷速相近,无明显硬度梯度,硬度在190 HV10左右. 激光螺旋点焊拉剪承载载荷为10.14 kN,比电阻点焊的8.82 kN提升了13.02%. 接头失效形式分析发现：激光螺旋点焊和电阻点焊的失效形式分别为撕出型和拔出型,激光螺旋点焊由于热影响区组织塑性较好,接头受到拉剪作用时更易产生大角度转动而吸收更多的能量,具有更好的力学表现. 最后,还对搭接间隙和锌镀层对激光螺旋点焊接头力学性能的影响进行讨论.     

钛合金胶接点焊与电阻点焊接头性能对比分析

分别对1.5 mm厚的钛合金板进行胶接点焊和电阻点焊连接,获得了不同焊接电流下的胶接点焊和电阻点焊接头,从熔核的C扫描图像、接头的失效载荷和断口形貌等方面,对比分析了胶接点焊和电阻点焊的接头强度及失效样貌. 结果表明,通过观察A扫描信号的变化与C扫描图像的特征,能够很好的划分接头的热影响区、熔合区、熔核区以及检测出接头的熔核直径和焊接缺陷. 随着焊接电流(7.0～10.0 kA)的逐渐增大,接头熔核直径及失效载荷呈递增趋势;当焊接条件相同时,胶接点焊接头的熔核直径普遍大于电阻点焊接头,但接头的强度相当. 当电流在7.0～8.5 kA时,接头强度不足,熔核区的断口处出现大小不等的韧窝,呈现出韧性断裂特征;当电流为10.0 kA时,接头强度较高,主要呈现出韧性断裂与准解理断裂特征.     

Interfacial characterization of resistance spot welded joint of steel and aluminum alloy

The dissimilar material resistance spot welding of galvanized high strength steel and aluminum alloy had been conducted. The welded joint exhibited a thin reaction layer composed of Fe2Al5 and Fe4Al13 phases at steel/aluminum interface. The welded joint presented a tensile shear load of 3.3 kN with an aluminum alloy nugget diameter of 5.7 ram. The interfucial failure mode was observed for the tensile shear specimen and fracture occurred at reaction layer and aluminum alloy fusion zone beside the interface. The reaction layer with compounds was the main reason for reduction of the welded joint mechanical property.