铝/铜异种金属超声波焊接工艺优化

铝-铜异种接头在电子、汽车行业及电池制造中有着广泛的应用,因此,针对铝-铜异种金属的超声波焊接进行工艺参数优化研究。通过设计单因素试验,研究焊接工艺参数(焊接压力、焊接振幅、焊接能量)对接头质量的影响,试验发现:其合理的焊接参数组合为0.28 MPa,45μm,700 J。同时,研究结果表明:焊接能量低时,界面未连接区域过多,接头质量不高;随着能量的提升,未连接区域减少,接头质量提高;但当焊接能量过大时,由于材料软化作用的影响,接头质量会逐渐降低。     

铜/铝异质金属层状复合板搅拌摩擦焊接技术研究

本文选用复层占比约23%的6.5 mm厚铜（复层）/铝（基层）金属层状复合板作为焊接对象,研究对其进行搅拌摩擦焊接（FSW）的可行性;同时重点研究焊接工具的作用位置（复层在上和基层在上）对于焊接过程的影响;此外,结合有限元模拟技术,分析FSW过程中焊接工具的热力耦合作用对于铜复层流动行为的影响,以及接头中微观组织,尤其是界面区组织的变化。结果表明,在下压量为0.2 mm、焊接速度为150 mm/min和旋转速度为900 r/min的焊接参数下,当采用铝基层在上的焊接方式时,铜复层侧受焊接工具热机作用影响较弱,向上迁移作用较小,并且由于底部作用温度较低、铜复层熔点较高以及导热性较强,因此容易导致在接头底部形成明显的隧道缺陷;当铜复层在上时,可以获得成形良好的FSW接头,由于焊接过程中后退侧和前进侧温度存在差异,在温度较低的后退侧中的铝-铜界面区域,仅形成了少量的Al-Cu金属间化合物层;在温度较高的前进侧中铝-铜界面区域,则由较厚的脆性Al-Cu金属间化合物层组成,该FSW接头的平均抗拉强度为85.2 MPa,约为母材抗拉强度的62.7%。     

铝钛异质材料超声波焊接研究

进行6061铝合金和Ti-6Al-4V钛合金异种金属材料超声波焊接研究,采用EDS和金相显微镜分析接头的微观组织结构,利用撕裂实验及硬度测试来评定接头的力学性能.研究表明,6061铝合金和Ti-6Al-4V钛合金具有良好的超声波焊接性能,焊接接头的强度满足使用性能,且得到最佳超声波焊接时间为170ms,焊接压力为0.4MPa.     

铜铝异质金属火焰钎焊试验研究

选用AlSiLaSr、锌铝8213、8515三种钎料研究LF6/Cu火焰钎焊.并通过金相显微镜,扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对焊后接头进行金相分析,形貌和物相分析.结果表明:8515钎料的钎焊工艺效果较好,焊缝中的Cu5Zn8相、α-Al相和β-Cu相较多,Cu9Al4相和CuAl相次之,AlCu5...     

铝/铜异种金属电阻热辅助超声波缝焊工艺特性

1060纯铝箔作为中间层,通过电阻热辅助超声波缝焊的方式实现1 mm厚度6061铝合金和T2紫铜异种金属焊接,分析了焊接过程中电阻热对铝/铜焊接接头焊缝成形、界面形貌、温度场以及力学性能的影响. 结果表明,采用单独超声波缝焊焊接铝/铜异种金属时,因产生的焊接能量较小,接头连接界面处仅局部区域位置形成连接,接头拉剪强度为45 MPa. 但在电阻热辅助超声波缝焊过程中,电阻热的加入能够有效预热工件,令待焊材料表面发生软化,在高频振动作用下,接头连接界面处形成有效连接. 同时,引入电阻热提高了铝/铜界面处温度,由单独超声波缝焊的140 ℃增加至190 ℃,界面处原子扩散距离增加,获得焊接接头的拉剪强度增加至75 MPa,相对前者接头拉剪强度提高67%.     

铝/铜异种金属电阻热辅助超声波缝焊工艺特性

焊接振幅是超声波焊接的主要参数,但目前关于焊接振幅对超声波焊接影响机制的认识较少. 研究了焊接振幅对铜/铝超声波焊接过程,包括工件的振幅分配、界面温度、中间相分布、材料塑性变形以及接头性能的影响. 结果表明,在焊接压力1 575 N、焊接时间0.5 s时,随着焊接振幅增大,上工件振幅呈现近似线性增长;下工件振幅在焊接过程中均呈现逐渐近似线性增加的趋势. 在整个焊接过程中,焊接振幅越大,下工件的振幅越高. 在焊接振幅为25 μm时,获得了最大拉剪力为3150 N的铜/铝接头. 高的焊接振幅提升了焊头与上工件以及工件之间的相对运动速度,加速了焊接界面的温度升高及材料的塑性变形,增强了界面原子的扩散,最终促进了较高质量的铜/铝超声波焊接接头的形成.     

铜铝异种金属焊接研究现状及展望

介绍了铜铝异种金属固相连接技术,比如搅拌摩擦焊、电磁脉冲焊等方法在铜铝焊接中的应用和相关研究成果,此外国内外研究学者将钎焊技术应用到铜铝异种金属焊接也获得了丰硕的成果。最后,重点叙述了激光焊在铜铝焊接中的发展现状和未来趋势,并对复合激光和环形光斑新型焊接技术进行了展望。     

焊接能量对铝/铜超声波焊接接头显微组织的影响

进行了1 mm厚铝/铜异种金属超声波焊接试验研究,分析了不同焊接能量输入对接头形貌、接合区塑性变形、原子扩散的影响.结果表明,工件在高频振动作用下,连接界面间会发生漩涡状塑性变形,形成局部机械自锁,有助于实现超声波接头的有效连接.焊接能量较小时,结合区域塑性变形量小,局部区域无法形成连接;焊接能量过大时,接合区域会出现空穴.SEM和EDS分析表明,能量过高时(2000 J),接触界面区域会形成薄金属间化合物层,其主要成分为Al₄Cu₉.     

钛合金/纯铝异种金属摩擦焊接工艺

进行了TC4钛合金与L5纯铝异种金属的摩擦焊接工艺及其焊后回火热处理工艺研究,利用光学金相分析、扫描电镜EDX线扫描、拉伸性能及硬度的测试,探讨了TC4钛合金与L5纯铝异种焊接接头焊合区的微观组织及其力学性能.研究表明,T℃4钛合金与L5纯铝间具有良好的摩擦焊接性,焊合区无金属间化合物相生成,焊接接头强度等于或高于铝基材.经焊后回火热处理,摩擦焊接头两侧主要合金元素的扩散区宽度增大,焊合区钛合金侧的硬度值因时效作用而有所提高.     

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。     

铜与铝异质搅拌摩擦焊的工艺研究

采用不同的工艺参数对3 mm厚的T2纯铜板材与5383铝合金板材进行了对接搅拌摩擦焊试验,并对焊接接头的显微组织、拉伸性能和耐腐蚀性能进行了测试与对比分析。结果表明,选择适当的工艺参数,可以实现T2纯铜板材与5383铝合金板材的对接搅拌摩擦焊,搅拌头旋转速度、焊接速度和轴肩压力都会影响接头的拉伸性能和耐腐蚀性能,其优选的工艺参数为:搅拌头旋转速度ω=950 r/min、焊接速度v=140 mm/min、ω/v=6.79、轴肩压力P=8 kN。     

铝/铜异种材料的焊接研究

由铝/铜异种材料组成的复合结构在电力工业具有广阔的应用前景,深入研究铝/铜的焊接方法及工艺是很有必要的.文中从熔焊、压焊、钎焊以及搅拌摩擦焊等几个方面,系统介绍了铝/铜异种材料焊接的研究进展.综合分析表明,熔焊方法不适于铝/铜的焊接,极易出现焊接裂纹和性能降低等问题;铝/铜的压焊应用较为广泛,每种具体的压焊方法各有其特点,应根据上件的结构尺寸加以选定.钎焊方法能成功实现铝/铜的焊接.但需要严格确定钎料成分和钎焊工艺.销/铜的搅拌摩擦焊研究刚刚开始,某些热点M题需要进一步深入研究.但发展前景非常广阔.     

异质金属界面超声波检测

异质金属熔合和粘合时,若基体表面有锈蚀、油污或其它杂质,会直接影响熔合的效果,可产生气孔、灰渣;若基体和异质金属在浇注过程中温度不够,则结果会造成粘合处脱壳.为了保证熔合的质量,采用超声波方法检测,简单而有效.为避免带有这种缺陷的异质金属,本文介绍发电机组轴瓦(巴氏合金-钢熔合)或电动机车电机的电极(银-铜熔合)等在工业上应用中的检测方法.     

铝/钢异种金属的焊接工艺与组织性能研究

以6008-T66铝合金板/H220YD钢板异种金属为研究对象,研究了焊接时间对异种金属焊接接头显微组织和力学性能的影响,并分析了焊接时间的作用机理。结果表明,当焊接时间从50 ms增加至400 ms过程中,铝/钢焊接接头中6008-T66铝合金板侧的压痕深度缓慢增加,而熔核直径逐渐增大,铝/钢焊接接头中心界面处的金属间化合物层的厚度呈现逐渐增加的趋势;铝/钢焊接接头的拉剪力随着焊接时间的增加呈现先增加而后减小的趋势,在焊接时间为300 ms时取得最大值;除了焊接时间为300 ms时,铝/钢焊接接头的拉剪试样以钮扣断裂方式失效外,其余焊接时间下的拉剪试样都断裂在结合面处。     

铜铝闪光焊接工艺参数探讨

铜铝闪光焊接工艺参数繁多，参数曲线陡峭，相互关联，焊缝质量波动极大。因此需掌握焊接工艺和各工艺参数的作用以及相互间的关系，并正确调试焊接工艺参数，以确保铜铝过渡接头在线路中的使用安全。     

搅拌针偏移量对铝/铜异质金属搅拌摩擦焊接过程和接头组织性能的影响

采用搅拌摩擦焊接技术对2 mm厚6061铝合金和紫铜合金异质金属进行对接试验,研究搅拌针偏移量对铝/铜异质金属接头组织和性能的影响。研究发现,由于铝和铜两种材料的流动性存在差异,随着搅拌针由铝侧向铜侧偏移,搅拌头-工件界面的温度无明显变化,而焊接过程中的前进阻力显著增大,且接头机械互锁程度也更加充分。对铝/铜异质接头微观形貌进行扫描电子显微镜分析,发现铝/铜界面处的金属间化合物层呈清晰的双层结构,分别为靠近铝侧的Al₂Cu层和靠近铜侧的Al₄Cu₉层,此外金属间化合物还以颗粒状和条带状等形貌分布在铝/铜界面附近。搅拌针偏向铜侧0.5 mm时得到的铝/铜异质接头机械互锁程度和金属间化合物分布最为理想,接头抗拉强度达到200 MPa。     

铝-铜平板磁脉冲焊接工艺研究

采用磁脉冲焊接技术对铝-铜异种金属板材进行了焊接试验,研究了放电电压和两板之间的间隙对接头抗剪强度及焊缝宽度的影响。结果表明:接头焊缝呈扁平椭圆形。焊接间隙为1.4 mm时,从整体上看,焊缝宽度与接头抗剪强度随着放电电压的增加而增大;放电电压为11 kV时,焊缝宽度和接头抗剪强度随着焊接间隙的增加先增大后减小。在接头界面微区,铝铜两种元素发生了相互扩散,未发现金属间化合物的产生,其硬度值随着距界面距离的增加而降低。     

焊头几何尺寸对铜/铝超声波焊接接头塑性变形的影响

进行了1mm厚铜/铝异种金属超声波焊接实验研究,分析了焊头几何尺寸对工件表面接触区域变形、焊接区塑性变形的影响.结果表明:工件在高频振动作用下,焊头会在工件表面接触区域留下压痕,并使焊接区发生塑性变形,形成局部机械自锁.焊头面积相同时,圆形焊头更容易造成工件表面材料流动,从而形成更深的压痕,而矩形焊头能够产生更强烈的焊接区塑性变形.焊头形状相同时,面积小的焊头能够形成更深的压痕,而面积大的焊头使焊接区塑性变形程度更强烈.     

超声波焊接能量对铜/铝导线接头结合性能的影响

以BVR2.5铜线和BLV6铝线为研究对象,采用超声波焊接连接铜/铝异种金属导线,利用SEM,EDS,XRD和万能拉伸试验机分析超声波焊接能量对铜/铝导线焊接接头结合性能的影响.结果表明,超声波焊接可以实现铜/铝异种金属导线的有效连接.随着焊接能量增加,铜/铝界面原子相互扩散距离增加,但未形成中间相,接头抗拉力先升高后降低.当焊接能量较低时,接头抗拉强度取决于铜/铝导线冶金结合面积;当焊接能量超过300 J时,接头抗拉强度取决于铝侧有效承载面积;当焊接能量为300 J时,接头获得峰值拉伸载荷(409.8 N±8.9 N),拉伸时在铝侧断裂,断口为韧性断裂,接头性能较好.