铝/钢电弧辅助激光对接熔钎焊铺展特性

采用小功率TIG电弧辅助激光热源进行5A06铝合金和热镀锌ST04Z钢的预置粉末对接熔钎焊工艺试验,通过SEM,Photoshop来研究预留间隙、背面填涂钎剂、激光热输入、辅助电弧电流、热源中心间距、填加焊丝对熔钎焊接头铺展宽度的影响. 结果表明,预留小于0.5 mm的间隙与背面填涂钎剂均可增大铺展宽度;在未焊穿的前提下,随激光热输入和辅助电弧电流的增加,铺展宽度增大;随热源中心间距的增大,铺展宽度先增加后减小. 焊接熔池中填加Al-Si焊丝较未填加焊丝的铺展性更好,获得连续、美观的焊缝表面形貌.     

异厚度铝钢电弧辅助激光对接熔钎焊温度场和应力应变场数值模拟

以厚度2 mm的 5A06铝合金板和1 mm热镀锌ST04Z钢对接熔钎焊试验为研究对象. 采用ANSYS有限元软件,选用高斯函数分布的热源模型模拟TIG电弧和三维锥体热源模型模拟激光的不重合组合热源. 基于所建立的不重合组合热源模型对温度场和应力场进行耦合分析,得到焊接过程中的温度场和应力应变分布. 结果表明,铝钢异厚度熔钎焊在焊缝及其附近区域中的纵向应力是拉应力,钢一侧远离焊缝产生较大的压应力,变形较大;铝合金一侧远离焊缝产生相应的变形,压应力相对较小,温度场、残余应力模拟结果与试验结果吻合较好,证明所建组合热源模型正确.     

铝/钢电弧辅助激光熔钎焊焊接过程热特性分析

采用有限元建模分析方法,建立了铝/钢电弧辅助激光熔钎焊焊接过程的三维非线性温度场计算模型,研究了热源间距、焊接电流和激光热输入等参数对接头表面温度分布和界面热循环的影响。结果表明,工件表面高温区呈现为前大后小的“葫芦”状分布,界面热循环曲线呈现出双峰特征,激光热输入决定了竖直界面的最高峰值温度,焊接电流和热源间距主要影响热循环曲线冷却阶段。界面热循环峰值温度的提高,会导致金属间化合物层厚度的增加,影响接头组织演变。创新点： (1)添加小功率电弧可以改善单一激光热源分布过于集中的问题,提高高温区域的停留时间,从而促进接头的浸润铺展成形。(2)辅助电弧的添加改变了单一激光热源的高温区形状,出现了电弧辅助激光焊独有的“葫芦”状高温区。     

铝/钢异种金属电弧熔钎焊研究现状

铝合金和钢在高温下易反应生成多种金属间化合物,使铝/钢的焊接一直是焊接领域的一大难题。控制接头界面处金属间化合物的生成及其尺度,是成功进行铝/钢焊接的关键。电弧熔钎焊是解决铝/钢异种金属焊接全面走向工程应用的最具希望的几种焊接方法之一。文中综述了近年来铝/钢电弧熔钎焊研究的发展现状,分析了铝/钢电弧熔钎焊焊接性,重点探讨了控制金属间化合物生长的方法,包括减小焊接热输入、降低热源能量密度、添加具有抑制金属间化合物生长的合金元素、采用中间层等;总结了改善液态金属润湿性和铺展性的方法,包括采用镀层/覆层、采用钎剂、采用辅助磁场、进行预热或辅助加热等。最后提出了若干铝/钢电弧熔钎焊需要进一步解决的问题。     

钢/铝异种金属光纤激光熔钎焊数值模拟

采用ANSYS有限元软件,建立了钢/铝异种金属光纤激光熔钎焊有限元模型,并采用熔池边界准则验证了其准确性,在此基础上计算了工件的应力与变形. 结果表明,工件上的纵向峰值拉应力出现在焊缝底部热源后方的钢母材一侧,随着焊接过程的持续进行,其数值不断增大,焊接结束瞬间(13 s)达到最大值203 MPa;工件上的应力场呈不对称分布,热源附近区域存在较大应力梯度;工件最大变形量为0.882 mm.     

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/钢金属超声波辅助激光熔钎焊组织及性能

采用Al-Si合金作为填充金属,在超声波辅助激光熔钎焊条件下,实现了铝/钢异种材料的连接。研究了超声振动对接头界面结构、焊缝金属的晶粒尺寸及力学性能的影响。不施加超声振动时,在焊缝与钢的界面热源中心处形成了三层总厚度范围为8.3～12.3 μm的金属间化合物,远离热源中心处金属间化合物厚度范围为1.5～2.6 μm,接头强度较低且断裂位于焊缝与钢的界面处。应用700 W超声振动后,填充金属对钢的润湿能力增加,焊缝晶粒尺寸由32 μm降低至19 μm,界面处金属间化合物为0.5～1.0 μm的连续薄层θ相。这些共同导致断裂改变至铝合金侧熔合线附近的焊缝中,接头强度是不施加超声振动时强度的1.6倍。     

钢铝异种金属对接接头激光填丝熔钎焊工艺研究

采用光纤激光和铝硅焊丝对2.5 mm厚6013铝合金和镀锌低碳钢的异种金属对接接头进行了激光填丝熔钎焊,试验研究了激光功率、偏移量、送丝速度等焊接工艺参数以及坡口角度对焊缝成形的影响,表征了典型焊缝界面处的微观组织,评估了钢/铝熔钎焊对接接头的抗拉强度。试验结果表明:在适当焊接参数下可以获得成形良好、无气孔缺陷和裂纹,且具有一定抗拉强度的钢/铝对接接头。在钢板采用30°坡口时,接头最大抗拉强度为88 MPa,45°坡口时强度可以达到135 MPa。     

铝合金/钢异种金属激光熔钎焊技术研究进展

铝合金/钢异种金属激光熔钎焊技术具有能量密度高、升温和冷却速度快、熔化位置控制精确、焊后变形小、自动化程度高等优势,特别适用于汽车制造行业。从铝合金与钢界面润湿铺展、界面微观调控、熔钎焊接头性能评价三个方面对国内外铝合金/钢异种金属激光熔钎焊技术的研究成果进行了综述,重点介绍了金属镀层、钎剂、母材热场对铝合金与钢激光熔钎焊过程中的界面润湿铺展的影响,归纳了界面热场、辅助能场、坡口面角度、合金元素对铝合金与钢激光熔钎焊过程中的界面微观调控作用,总结了铝合金与钢激光熔钎焊接头性能的评价方法。并指出优质、高效、高可靠的铝合金/钢异种金属激光熔钎焊技术仍需要解决以下四方面的问题：钢母材表面钎料润湿铺展的精准可控;铝合金/钢激光熔钎焊界面反应的精确可调;铝合金/钢激光熔钎焊接头的高强韧设计;铝合金/钢熔钎焊接头性能的可靠性评价。     

电流辅助钛/铝异种合金激光熔钎焊的特性

采用电流辅助激光熔钎焊的方法对钛/铝异种合金的焊接特性进行研究.结果表明:激光功率对钛/铝异种合金接头的力学性能及微观组织有着明显的影响;辅助电流可有效地降低焊接过程中所需的激光功率,促进焊丝及铝合金母材的熔化,提高液态金属对母材的润湿铺展能力,在一定程度上促进了界面反应.     

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%.     

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.     

6061铝合金激光填丝焊接接头组织与性能

以2mm厚6061－T651铝合金的激光填丝焊对接接头为研究对象,利用光学显微镜、SEM、EDS、显微硬度计分析了优化试验条件下焊接接头的显微组织、析出相形态、分布及成分,并测试了接头的显微硬度。分析结果表明,由于激光焊具有能量集中、热输入小的特点,焊缝晶粒细小且热影响区较窄。在焊缝内部,大量条状和颗粒状的析出相均匀分布于其中,对焊缝的力学性能有显著影响。此外,焊后焊缝区的硬度远高于热影响区和母材,这与焊缝中大量析出的增强相、硅硬质点等因素有关。     

铝合金与钢的异种材料离焦激光焊研究现状

综述了铝合金与钢的异种材料离焦激光焊技术的研究现状;介绍了基于非定常热传导利用境界要素法对铝合金与钢离焦激光焊接合界面温度分布的解析和接头界面微观组织特性、力学性能与工艺条件的关系.就铝合金与钢离焦激光焊可焊范围与垫砧材质等工艺条件关系进行了探讨,并指出了今后铝合金与钢异种材料激光焊的研究方向.     

新型铝合金薄板对接激光焊接头性能

以6156铝合金为主要研究对象,对比了其激光填丝焊与自熔焊各自特点,探讨了焊缝表面成形、焊缝熔宽的影响因素及接头的抗拉强度与疲劳强度变化规律.结果表明,功率在1 800 W左右,焊接速度在2～3.5 mm/min,送丝速度在2～3.5 mm/min范围能获得较好的焊缝表面成形;接头焊后不经热处理抗拉强度可达314.3 MPa,为母材强度的81.3%,且有良好的抗疲劳性能;铝合金激光焊具有焊接速度高、焊缝成形美观、焊接参数范围广的特点,是一种良好的焊接方式.     

焊接热输入对铝/镀锌钢CMT熔-钎焊接头组织与性能的影响

采用ER4043焊丝对5052铝/Q235镀锌钢进行CMT熔-钎焊,研究焊接热输入对接头组织及性能的影响.结果表明,焊缝熔宽、热影响区粗化程度、界面层硬度及厚度均随热输入的增加而增大,过热组织粗化导致拉伸试样在铝母材热影响区断裂.熔焊区组织主要为垂直于基底向焊缝中心生长的α-Al树枝晶及Al-Si共晶组织,钎焊区界面层厚度在2.55~6.86μm之间,铝侧界面主要为FeAl₃金属间化合物,呈凹凸不平锯齿状;钢侧界面平滑,主要为Fe₂Al₅(热输入较低时)或FeAl₂,FeAl(热输入较高时).     

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.     

铝/镀锌钢复合热源熔—钎接头的局部“未钎合”缺陷分析

对铝/镀锌钢复合热源熔-钎连接过程中出现的局部"未钎合"缺陷的原因进行了研究,并制定了相应的抑制和消除缺陷的措施.结果表明,焊接热输入不足是导致铝母材熔合线根部位置产生局部"未钎合"缺陷的根本原因,而铝母材熔合线根部位置的熔池金属和钢板达不到Al-Si钎料与钢所需要的钎焊温度是产生局部"未钎合"缺陷的直接原因.局部"未钎合"缺陷的产生还与熔池的流动及母材金属的散热等因素有间接的关系.铝/钢熔-钎焊缝熔合线根部局部"未钎合"缺陷可以通过适当地增大焊接热输入及改变激光与电弧的空间位置以提高激光对钢母材的加热效果来抑制和消除.