大截面钢/铝异种金属摩擦焊接工艺研究

采用连续驱动摩擦焊技术对大截面铸态纯铝与Q235钢异种金属进行了焊接工艺试验,通过扫描电镜(SEM)分析接头和断口形貌,测试接头力学性能及其电阻率,得到了纯铝与Q235钢焊接接头的力学性能与焊接参数的关系。结果表明,大截面铸态纯铝与Q235钢间具有良好的摩擦焊接性,焊接界面宏观断口呈均匀银灰色,焊接情况良好,具有100%焊合的特征;采用优化焊接工艺参数施焊的焊接接头力学性能可以达到或超过铝侧基材;接头电阻率介于两侧母材电阻率之间。     

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3.27 μm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.     

Q235钢摩擦叠焊单元成形焊接接头金相组织分析

针对Q235钢开展了摩擦叠焊单元成形焊接试验并对在主轴转速5 000 r/min,塞棒进给速度0.3 mm/s条件下的焊接接头的显微组织和显微组织硬度进行了测试,分析了摩擦叠焊单元成形焊接接头中不同位置的金相组织结构与摩擦焊接过程中温度和压力之间的关系,以及接头中不同位置处显微组织硬度存在差异的原因 该研究对Q235钢摩擦叠焊焊接工艺参数的研究及提高焊接接头的质量具有一定的指导意义.     

2219铝合金与不锈钢惯性摩擦焊接接头组织与力学性能

异种金属的连接可实现节能、经济及减重的目标,成为航空航天、造船、铁路运输等领域的研究热点之一;而铝合金与不锈钢物理化学性能差异明显,成为异种金属中最难实现的连接接头之一。采用惯性摩擦焊接技术进行2219铝合金与不锈钢回转体的连接,分析不同焊接工艺参数下铝钢惯性摩擦焊接接头的显微组织与力学性能。结果表明,惯性摩擦焊接使铝钢接头铝合金一侧形成了细晶区和拉长晶区;EDS结果显示焊接界面处发生了Fe、Al等元素扩散。硬度测试结果表明,在连接界面处-0.6~+0.15 mm范围内硬度值发生了明显的阶跃变化,该区域为受焊接热及变形作用的主要区域,硬度值高于母材。合理焊接工艺下获得的2219铝合金与不锈钢接头拉伸强度为235~300 MPa。铝钢惯性摩擦焊接断口以脆性断裂为主。     

Q235钢/6063铝合金压力钎焊技术

以铜作中间过渡层,在不同的焊接压力下,采用压力钎焊的方法对6063锻铝/Q235钢进行连接,焊接后借助SEM(EDS)以及EPMA对接头显微组织进行观察和分析,通过对接头进行拉剪试验测得接头最高拉剪强度可达31 MPa。结果表明,焊缝强度随着焊接压力的升高而增大,焊接压力最佳值为30 MPa,接头二次合成加热温度为580℃;Cu作为中间层过渡材料在连接过程中与两侧母材有良好的互溶性,较好地匹配了两种性能差异较大的母材,可以作为铝/钢压力钎焊的理想中间层。     

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。     

复合热源铝钢耗材摩擦焊接头组织性能研究北大核心

采用耗材摩擦焊实现了2A12铝合金耗材对Q235低碳钢基板的堆焊。结果表明,基板预热可以改善接头界面质量,得到表面成形良好、内部无缺陷的焊接接头。在热-机作用下堆焊层金属发生了动态再结晶,晶粒得到细化,结合面钢侧晶粒随耗材发生了扭转;Fe元素与Al元素发生了扩散,且在预热状态下其扩散范围大于未预热状态。堆焊层硬度低于耗材硬度,且堆焊层预热条件下硬度小于未预热状态,耗材处硬度分布为母材大于摩擦碾压区大于热影响区。     

复合热源铝钢耗材摩擦焊接头组织性能研究

采用耗材摩擦焊实现了2A12铝合金耗材对Q235低碳钢基板的堆焊。结果表明,基板预热可以改善接头界面质量,得到表面成形良好、内部无缺陷的焊接接头。在热-机作用下堆焊层金属发生了动态再结晶,晶粒得到细化,结合面钢侧晶粒随耗材发生了扭转;Fe元素与Al元素发生了扩散,且在预热状态下其扩散范围大于未预热状态。堆焊层硬度低于耗材硬度,且堆焊层预热条件下硬度小于未预热状态,耗材处硬度分布为母材大于摩擦碾压区大于热影响区。     

采用Cu-Sn合金镀层扩散焊焊接Q235钢

采用化学镀工艺,在Q235基材表面制备出约2 μm的Cu-Sn合金镀层,在650～800℃温度和2 MPa压力下对合金镀层试样进行真空扩散焊接试验.利用金相显微镜和扫描电镜对焊缝区进行了显微组织观察和能谱分析,用拉伸试验评价了扩散焊接接头的连接强度,并分析了金属薄板堆积成形方向扩散焊接变形情况.试验结果表明,采用Cu-Sn合金镀层可以显著提高Q235钢扩散焊接接头的性能.     

铝合金与钢的电阻铆焊

采用电阻铆焊方法对铝合金A6061与低碳钢Q235进行了焊接. 通过扫描电子显微镜对接头微观组织进行了观察,分析了接头界面区组织,研究了焊接电流对接头抗剪载荷的影响. 在铝/铆钉、铝/钢接合界面均观察到了反应层的形成,通过成分分析得知生成两界面的反应物分别是FeAl与FeAl₃;而钢板/铆钉界面接合较好. 焊接电流为21 kA时所得接头的抗剪载荷最大为3.85 kN. 结果表明,采用电阻铆焊方法焊接铝合金与钢是比较有效的.     

大截面铸铝-铸钢摩擦焊接接头显微分析

采用连续驱动摩擦焊技术对大截面铸铝与铸钢异种金属进行了焊接试验,通过电子探针、透射电镜、X射线衍射分析及微区硬度测试,进行了铸铝与铸钢异种金属焊接接头的显微分析.结果表明,大截面铸铝与铸钢间具有良好的摩擦焊接性;主要元素以界面为起点向对偶面扩散,Fe原子扩散距离稍小于Al原子的扩散距离;次生摩擦面对碳诱导形成碳化物;在焊缝区,既存在晶体,又存在非晶;接头焊合区两侧硬度均略高于基材.     

铝和不锈钢摩擦焊接界面组织与性能研究

针对6061铝合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢异种金属焊接,采用连续旋转摩擦焊接实现铝钢异种材料焊接,并采用SEM、EDS进行组织分析和性能测试.试验结果表明:在旋转速率为600 r/min、顶锻压力为4.5 MPa,顶锻时间为2 s等工艺参数条件下,铝/钢摩擦焊接头结合紧密,界面呈现波纹状;接头抗拉强度可达252 M...     

AZ31B/Q235激光诱导电弧填丝焊连接界面分析

利用激光诱导TIG电弧复合热源,通过添加AZ61镁合金焊丝,开展了1.6 mm厚AZ31B镁合金和1.0 mm厚Q235低碳钢板材对接焊研究.分别采用扫描电镜、电子探针、万能拉伸试验机、金相显微镜等仪器进行分析测试.结果表明,采用激光诱导电弧双面填丝焊接工艺,能够获得成形美观、连续的焊缝,焊接接头平均抗拉载荷为3.13 kN.连接界面包括两部分:镁与钢的对接界面为熔化焊接,主要以界面元素扩散为主;远离对接面的接头上下界面为镁合金在钢基体的润湿铺展连接.焊接接头断裂路径表明,连接界面发生的元素扩散是实现镁合金与钢高性能连接的关键.     

低碳钢与不锈钢焊接接头弯曲性能的分析

通过对Q235-B和316L异种钢I形和Y形坡口埋弧焊对接接头Q235-B一侧熔合区显微组织和元素分布及显微硬度的观测和分析,指出了在碳素结构钢与不锈钢异种金属的焊接接头中,碳素结构钢一侧出现硬而脆的熔合区;提出了减小熔合区的宽度是提高异种钢焊接接头抗弯曲性能的关键.此外研究了不同焊接工艺对焊接接头抗弯曲性能的影响机制,采用小尺寸的Y形坡口和使用含镍量高的焊丝,既有效地减小了熔合区的宽度,提高了异种钢焊接接头的抗弯曲性能,避免在对接接头双面埋弧焊时发生烧穿焊接缺陷.     

Ni/Si中间层对铝/钢激光焊接头组织与性能的影响

研究了以Ni箔以及预置Si粉的Ni箔为中间层的铝/钢异种金属激光焊行为. 系统考察了不同激光功率下预置Si粉的Ni箔中间层对铝/钢异种金属激光焊接头组织与性能的影响. 结果表明,加入预置Si粉的Ni箔做复合中间层时,与只添加Ni箔片做中间层时相比,焊接接头的最大剪切力明显提高,其中激光功率为2 150 W时焊接接头的最大剪切力提高至1 307.96 N;Si粉的添加增加了熔池的流动性,并使得铝/钢界面的物相组成、元素分布和微观组织形态发生了改变;焊缝区生成了Fe-Si及Al-Si二元新相,有效抑制了Fe-Al二元脆性相的生成,改善了铝/钢的焊接性. 因此,预置Si粉的Ni箔复合中间层的加入,可以有效地改善铝/钢异种金属激光焊过程中的冶金反应,进而提高焊接接头的力学性能.     

铝/钢多层多道耗材摩擦焊接头组织性能研究

采用耗材摩擦焊实现2A12铝合金在Q235低碳钢上的多层多道焊接。结果表明:耗材摩擦焊可以获得表面成形良好、无内部缺陷的多层多道焊接接头。在焊接热循环作用下,堆焊层组织中第二相颗粒发生了聚集长大且先堆焊层第二相颗粒聚集长大现象更明显;接头后堆焊层硬度高于先堆焊层硬度;接头剪切强度可达130.3 MPa,为2A12铝合金剪切强度的63%,接头断裂于堆焊层铝合金侧,断裂方式为韧性断裂。     

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.     

Q235钢搅拌摩擦焊接头微观组织与力学性能分析

在焊接速度为100 mm/min和搅拌头转速为450 r/min的工艺参数下,采用钨铼合金搅拌头对3 mm厚Q235钢进行了搅拌摩擦焊试验,并对接头的微观组织及力学性能进行了研究. 结果表明,在该工艺参数下可以获得表面无缺陷、成形良好的焊缝. 焊后搅拌头表现出一定程度的磨损及氧化. 接头截面各区域承受不同的热力联合作用,经历了不同的组织转变过程,但均保持铁素体和珠光体组织. 接头显微硬度最大值位于焊核区. 接头拉伸断裂位置处于热影响区,拉伸断口呈韧性断裂特征.     

7A04铝合金/304不锈钢连续驱动摩擦焊及焊后热处理

对7A04铝合金与304不锈钢异种材料进行了摩擦焊接试验,并对接头进行了不同温度、不同时间的退火处理.对接头飞边形貌、抗拉强度、断口形貌、金相组织、显微硬度等进行对比分析.结果表明,采用合适的工艺参数能获得形貌良好的飞边和更好的抗拉强度,焊合区的铝合金组织发生动态再结晶,晶粒细化,组织比基材更加致密,结合面两边互有元素扩散,焊合区显微硬度高于基材.经400℃×3 h退火处理的接头其抗拉强度提升明显,界面形成了不同的金属间化合物,扩散层厚度略有增加,显微硬度值有所下降.