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异种金属的焊接方法有哪些?(上)

跟着现代科学技能的开展,  异种金属之间的焊接不断添加。异种金属接头不只能够满意单一金属本身不能满意的物理功用、化学功用和力学功用等方面的请求,而且还能够节省费用,节省能 源,进步运用功用。在现代轿车工业出产中,钢构造和铝合金的联系运用成为节能减排的重要技能,选用钢和铝异种金属焊接已成为轿车轻量化的 重要途径之一[1-2]。现在国外轿车工业选用铝合金与钢的复合构造来替代有些钢构件,以减低自重,进步功率。因为铝和钢的晶体构造、物理及化学等性质大 为不相同(熔点、密度、线膨胀系数、导热性和热容量等),使得铝合金与钢的焊接性很差[3]。铝的化学活性较强,外表简略被安稳而细密的氧化膜掩盖,  故其焊接过程中很简略发作焊接夹渣,破坏了焊接接头的连续性;一同因为衔接界面金属间氧化物的存在,焊接接头脆化严重,接头的力学功用大大下降;热导率和弹 性模量的相差悬殊,简略引起较大的焊接应力。

    因而,钢/铝异种金属焊接一直是焊接范畴的热门和难点疑问。钢/  铝异种金属衔接办法首要有压焊、钎焊、熔焊以及这三种办法的复合办法[2]。其间,在焊接请求较高的条件下,复合办法的研讨和运用越来越广泛。这篇文章研讨了 钢/ 铝异种资料焊接的首要办法和运用特色,为轿车行业及其有关工业的运用供给参阅。
1 压焊


压焊是焊接过程中,对焊件施加压力(加热或不加热)而完结焊接的办法。以下是几种多见的压焊技术。

1.1 电阻点焊和缝焊
    焊件装配成搭接接头,并压紧在两电极之间,使用电流经过焊件时发作的电阻热,熔化母材金属,冷却后构成焊点,这种办法称为电阻点焊。电阻点焊是一种高效经济 的焊接办法,而且操作简洁不需填充资料,易于完结主动化,格外适用于衔接请求不气密的薄板搭接构件,轿车、摩托车、航天航空等行业有着宽广的运用。为了满 足新式焊接资料对焊接技术的请求[4-5],国外许多大企业已将中频点焊机器人和伺服技能点焊机器人运用于轿车车身装 焊线上,格外是在发达国家,中频点焊机器人运用量已占40%,并开展到铝合金轿车的点焊工作。现在我国已有厂家正进行中频点焊机器人装焊线的缔造中(沈阳 宝马、北京现代、春风日产和一汽轿车等)。为了缩短与发达国家的差距有必要加大力度对中频电阻焊的研讨。现在,关于铝合金与钢的异种资料电阻点焊的研讨首要 有以下两类技术办法[6]:①技术垫片法; 因为铝合金和钢的线膨胀系数、热导率等相差悬殊,  导致焊接过程中热散布不平衡且简略发作偏析,所以在点焊过程中铝侧与电极之间加一个技术垫片(通常为钢),用来改善铝一侧的析热,然后完结钢和铝之间的对 称性衔接;②中心过渡层法(单一资料过渡层法,复合板过渡层法)。假如钢和铝直触摸摸,  两者简略发作界面反响发作金属间化合物,然后影响接头的抗拉强度等,所以在焊接钢和铝异种金属时在两者之间刺进第三金属或许合金,避免了钢和铝之间的直接 触摸,其间镀锌钢板运用的最广。杨修荣等人[7]对轻量化轿车的焊接做了很多的研讨, 现代轿车除车体会由现在钢构造演变为理念领先的混合式空间构造,还会依据部位请求选用不相同功用的轻质资料, 以完结资料与零部件功用的最好匹配。铝合金、镁合金、工程塑料、复合资料和高强度钢、 超高强度钢等轻量化资料的运用在轿车的轻量化过程中将表现严重作用。日本专家LeeKwang-Jin 等[8]  运用磁压缝焊办法进行了低碳钢(SPCC)/A6111  铝合金的焊接(图1),在焊接界面构成一个中心过渡层。微观分析发现搭接联系呈现波涛形态,安排类似爆炸焊接。透射显微镜调查发现,过渡层由细微的铝颗粒 (约100nm)和更细微的金属间化合物颗粒组成。焊接强度高,力学功用测试开裂方位坐落母材。

 

    传统的电阻点焊技术在现有的车身焊接制作中约占75%,运用最为广泛,操作也较为简略。但同样在新资料的 运用时面对疑问。电阻点焊焊铝时,电极很简略被污染,300 个左右的点焊就需要替换或修磨电极,出产的连续性受到影响。2005  年,著名焊机制作商奥地利fronius  公司推出一款新式的电阻点焊机,其原理非常简略,在工件和电极之间添加一条电极带,焊接时电极压住电极带,每焊完一个点,电极带主动转到下一个方位,每个 焊点都是“全新的”电极,  这么能够确保电极和工件的触摸外表总是洁净的,所以焊接质量和精度较高。其间电极带不只能够用来维护电极,还能够改善钢和铝的触摸电阻,进而改动热量分 布,有用地完结了电极两头的热平衡,非常适于钢和铝的焊接。激光焊技术具有能量会集、焊接速度快、熔深深、热影响区小、焊缝强度高、焊接变形小等长处被用 于车身上较长的焊缝(如车顶、行李厢盖),或许用于高强度请求的构造件上。但其也有本身的缺点,一是对装配请求高;二是高反射率资料(如铝、铜)难焊接; 三是出资本钱高。

1.2 冲突焊
    冲突焊是使用焊件外表彼此冲突所发作的热,使端面到达热塑性状况,然后敏捷顶锻,完结焊接的一种压焊办法。冲突焊办法的作用温度和时刻简略操控,这么大大降 低了有害相以及大晶粒构造的构成, 所以该办法非常适用于衔接铝和钢异种金属接头[9]。王希靖等[10]用该办法对大面积铸态纯铝与Q235  钢进行了焊接实验, 其间拌和头转速为1230r/min,一级冲突压力为39.2 MPa,二级冲突压力为78 MPa,一级冲突时刻1.5  s,二级冲突时刻2.0 s,顶锻压力78 MPa,顶锻时刻1 s,刹车时刻0.2  s。实验所得焊接接头飞边成形漂亮、焊合区功用杰出,接头强度乃至能够超越铝一侧基体。研讨了热处理温度对接头功用的影响,热处理温度较高时试样在铝侧断 裂,伸长率随温度的增加而增大,抗拉强度随温度的增加而下降。

    冲突焊与传统的焊接办法不相同点在于焊接的整个过程中,  待焊金属并没有取得使其温度到达其熔点的能量,即金属是在热塑性状况下完结的固态衔接,其接头质量高,能满意焊缝强度与机体资料等强度,而且焊接功率高、 质量安稳、节能环保、一致性好。在钢铝等异种资料的焊接方面具有必定的优势,因而取得了广泛的研讨和运用。可是这种焊接办法对接头的形状请求格外严厉,一 般都是圆柱形接头(直径在60~100 mm),这大大下降了其实用性。


阅读来源:江门铁线工艺  www.chengyiart.com

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点击次数:  更新时间:2016-03-12 09:41:46
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