铝/钛异种金属冷金属过渡熔钎焊接头分析

以ER4043的铝焊丝对6061铝合金和TA2纯钛进行CMT熔钎焊,采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)分析了焊接接头的微观组织特征,并通过拉伸试验对接头进行了力学性能的评定. 结果表明,焊接接头具有熔焊和钎焊双重性质:铝母材局部熔化,与熔化的焊丝金属混合后凝固形成焊缝;而没有熔化的钛母材通过Ti原子的扩散与焊缝金属形成金属间化合物结合层的钎焊界面. 钎焊界面处反应层可分为靠近钛板一侧的连续层Ti₃Al和向焊缝内部生长的锯齿状的反应层TiAl₃. 当钛板坡口角度为30°时,钎焊界面化合物生长均匀良好,接头会断裂在铝母材的热影响区,最高抗拉强度达到197.5 MPa.     

镁/钛异种金属冷金属过渡焊接的温度场模拟

利用ABAQUS有限元软件建立镁/钛异种金属搭接接头的有限元模型,对镁/钛异种金属冷金属过渡焊接过程的温度场进行模拟,分析温度场的变化规律,并通过试验验证模拟结果的准确性.比较了不同送丝速度下温度场的变化规律,并对特征点的显微组织进行比较.结果表明,镁、钛两侧的温度场呈不对称分布.距离焊缝中心相同的两点,镁板侧试件温度上升较快,达到的峰值温度比钛板侧高,且下降速度也快.随着送丝速度的增加,峰值温度变高,达到钛板的熔化温度,钛的熔化量也就随之增加,镁钛连接界面有较好的结合.     

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/镀锌钢板CMT熔钎焊连接机制分析

采用CMT焊对AZ31B镁合金和HDG60镀锌钢异种材料进行熔钎焊.在试验中,采取了搭接焊的方式,通过调整焊接参数得到最佳焊接成形.使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDAX)、电子探针、X射线衍射(XRD)及拉伸试验对焊接接头微观连接机制及性能进行研究.结果表明,镁和镀锌钢能够形成良好的搭接接头.焊接接头可以分成焊缝区、结合界面、熔合区.结合面主要有Al,Zn,Mg三种元素,主要相有Al₁₂,Mg₁₇,Mg₂Zn₁₁,Al₇Zn₃及少量的MgFeAlO₄复合氧化物.Zn和Al元素对镁钢连接起着关键作用,Zn在焊接接头形成过程中仍有一定的流动作用.在拉伸试验中,焊接接头试样几乎都断裂在熔合区,抗剪强度可达218 MPa.     

Al6061/TA2异种金属冷金属过渡焊接性分析

以AlSi₅ 焊丝对6061铝合金和TA2纯钛进行CMT熔钎焊,采用SEM,EDS分析焊接接头的微观组织特征,并通过拉伸试验对接头进行力学性能评定.结果表明,焊接过程稳定,焊缝成形美观.所得到的焊接接头具有熔焊和钎焊两部分,其中局部熔化的铝母材与熔融的焊丝混合后形成焊缝,焊缝金属与微熔的钛母材形成三个钎焊界面.钎焊界面主要成分为TiAl₃金属间化合物,其厚度较薄.此外,界面附近还有一些随机分布的棒状的TiAl₃金属间化合物.焊接过程中,随着焊丝偏移量的增加,焊缝力学性能提高.参数优化后的接头抗拉强度较高,且断裂在铝热影响区.     

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。     

汽车用镁/钢异种金属冷金属过渡点焊工艺特性

采用冷金属过渡的方法对AZ31B变形镁合金和镀锌钢板进行搭接点焊试验,运用正交试验法优化工艺参数,同时利用光学显微镜、扫描电镜和万能拉伸试验机对焊接接头的微观组织和力学性能进行研究.结果表明,运用冷金属过渡方法能够获得成形美观和性能良好的焊接接头;工艺参数显著性顺序为镀锌钢板孔径大小、送丝速度、点焊时间;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;接头的抗拉剪载荷可达3.12 kN,远大于相同尺寸下镁镁点焊试样的抗拉剪载荷,接头的断裂方式为剪切型断裂和撕裂型断裂.     

钛/铝异种金属冷金属过渡增材制造

采用TC4和ER2319焊丝直流/变极性冷金属过渡实现异种金属电弧增材制造,通过金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、能谱、硬度试验、纳米压痕以及拉伸试验等方法对钛/铝构件界面组织特征与力学性能进行分析.结果表明,在钛合金表面堆积铝合金时,只有少量的钛合金熔化,钛原子扩散到液态铝合金中,形成不同长度的TiAl₃金属间化合物.10 μm左右的反应层在钛/铝界面形成.邻近钛侧的反应层均匀连续,靠近铝合金一侧的反应层呈现长条状或块状.界面反应层的显微硬度介于钛合金和铝合金显微硬度之间.构件的最高抗拉强度为111 MPa.     

冷金属过渡搭接焊镁铝异种金属接头组织及性能

采用冷金属过渡（CMT）焊接工艺,以HS201铜焊丝作为焊缝填充金属对AZ3l镁合金和6061铝合金进行搭接焊接．测试了接头的抗剪强度和显微硬度,并利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）对接头的组织成分及断口形貌进行了分析．结果表明,当焊接电流为109A,电弧电压10．9V,送丝速度4．9mm／s,...     

冷金属过渡条件下4043铝合金在不同钢板上的润湿行为

采用激光背光投影技术研究了冷金属过渡条件下4043铝合金分别在Q235钢板和镀锌钢板表面的润湿行为及其与工艺参数的关系,同时分析了镀锌层的作用. 结果表明,铝-Q235钢在CMT条件下的润湿行为与焊接工艺参数中的送丝速度v和点焊时间t密切相关,具体可以表达为:v≤4 m/min时θ(t)=θ₀+2(54-10v)(1-exp[(0.33-3v)t]),v>4 m/min时θ(t)=θ₀+(58-7v)exp[-(1.7-0.15v)t]. 铝-Q235钢、铝-镀锌钢在较大热输入的情况下两者都可以达到较好的润湿性. 锌蒸汽将导致工艺不稳定,主要归结于液-固界面上的锌蒸汽阻隔了熔滴与母材的接触.     

超薄板MIG/MAG焊--CMT冷金属过渡技术

Fronius公司CMT（Cold Metal Transfer）冷金属过渡技术是在MIG／MAG焊基础上开发的一种革新技术．第一次将送丝运动与熔漓过渡过程进行数字化协调。当焊机的DSP处理器监测到一个熔滴短路信号。就会反馈给送丝机构,并回抽焊丝帮助溶滴脱落。使熔滴过渡在几乎无电流的状态下进行。整个焊接过程实现“热-冷-热”交替转换,每秒钟转换达70次。焊接热输入量大幅降低。实现0．3mm以上薄板的无飞溅、离质量MIG／MAG熔焊和MIG钎焊。更值得一提的是使用此种工艺还可进行只有激光和电了束才可实现的钢与铝的异种焊接。     

Microstructure and mechanical properties of dissimilar joint between aluminum and aluminum-coated steel by cold metal transfer process

Two dissimilar materials, aluminum alloy and aluminum-coated steel, were joined by cold metal transfer process using AlSi₅ filler wire. To this end, the steel was coated with Al-Si. The steel did not melt and aluminum was melt to form the joint during the process, it was actually cold metal transfer welding-brazing. The macrostructure, microstructure, alloy element distribution, and inter-metallic compounds were analyzed by optical microscopy, scanning electron microscopy, and energy dispersive spectroscopy. It was found that the Al-Si coating dissolved into the weld metal. The pre-existing thin Fe-Al-Si ternary inter-metallic compounds in the interface between the Al-Si coating layer and base metal steel also partially dissolved into the weld zone, tending to reduce the thickness of inter-metallic compounds. Approximate 3 μm thick undissolved inter-metallic compound was found at the interface after welding which could guarantee sound bonding strength in dissimilar materials joining. The sample was fractured at the fusion zone near the aluminum side in the tensile test. The ultimate tensile strength was about 156 MPa, and the fracture mode is ductile failure in nature according to its morphology.     

Microstructure characteristics and mechanical properties of steel stud to Al alloy by CMT welding-brazing process

Cold metal transfer(CMT) welding of nickel-coated Q235 steel studs with 6061 Al alloy was carried out using ER4043 as filler metal.The welding process was stable,and appearance of weld formed well without surface defect under the parameters of welding current 121 A,welding voltage 15.4 V and welding speed 6 r/min.The microstructure of filler metal was analyzed by means of scanning electron microscopy.The filler metal and 6061 Al alloy were fused to form fusion welding interface,the fusion zone had a good bonding without any micro defect.The steel stud did not melt and brazing interface was formed between the filler metal and steel stud.Two different reaction layers existed in the brazing interface,the Fe_2Al_5 layer about 10- 12 μm formed near the steel stud side,and the other layer was mainly composed of FeAl_3.Nickel-rich zone was formed in the root toe area of the fillet weld,which was mainly composed of Al_3Ni_2.The tensile tests showed that the maximum shearing strength of the joints was 129 MPa.The joint was brittle fractured in the intermetallic compound layer where plenty of FeAl_3 were distributed continuously.     

Microstructure and mechanical behaviour of cold metal transfer welded Mg/Al dissimilar joint using wire AZ31 as filler metal

Mg/Al dissimilar butt joint was produced by modified cold metal transfer process using wire AZ31 as filler metal. The energy input characteristics and the microstructure and mechanical behaviour of the joint were investigated. Microstructural analysis shows that a diffusion Mg–Al intermetallic compounds interface layer formed along the weld boundary near Al substrate. The interface layer consisted of three intermediate layers from Al substrate to weld metal: Mg₂Al₃ layer, Mg₁₇Al₁₂ layer and Mg₁₇Al₁₂?+?α-Mg solid solution eutectic layer. The tensile strength of the welded joint was 38.4?MPa, which was fairly dependent on the lowest strength of the three intermediate layers. The brittle fracture occurred primarily within the thinnest Mg₂Al₃ intermediate layer adjacent to Al substrate.     

CMT法30CrMnSi钢板表面熔敷CuSi3接头组织结构特征

利用CMT(cold metal transfer)技术在30CrMnSi钢板表面熔敷CuSi3;采用背散射、能谱分析及X射线衍射等方法对接头区显微组织及成分进行了研究.结果表明,CMT技术实现了熔敷层与基体的冶金结合,送丝速度为5.0 m/min,焊接速度为17.0 mm/s时,稀释率极低;界面区由Fe3Si化合物、α-Fe及ε-Cu组成.送丝速度较低时,界面结构为Fe3Si/α-Fe ε-Cu/α-Fe,熔敷区出现Fe2Si化合物;提高送丝速度,界面结构为Fe3Si α-Fe ε-Cu/α-Fe ε-Cu,Fe2Si化合物被Fe3Si化合物取代;进一步提高送丝速度,界面结构为α-Fe ε-Cu,弥散分布的球状富铁相聚合成长为星状及大块团状的α-Fe固溶体.送丝速度的变化对熔敷区组织具有显著影响.