铝与异种金属的焊接

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关于异种金属焊接问题分析及焊接工艺探讨

关于异种金属焊接问题分析及焊接工艺探讨

216管理及其他M anagement and other关于异种金属焊接问题分析及焊接工艺探讨邵 慧(锦西工业学校,辽宁 葫芦岛 125000)摘 要:异种金属焊接的主要目的是在单位金属中能够挖掘出更大的效能,转变金属原本的内部结构,将金属二次加工,适当取代一些贵重金属材料的使用,能够有效降低工程原材料的成本消耗。

当下市场中常见的异种金属加工有铝以及铝合金金属焊接加工工艺,在加工工作中能够获得二者相结合的最大化经济效益。

异种金属焊接是生产制造业中常见的环节之一,但是,我国零部件生产市场中的产品数量较多,产品种类丰富,加工范畴十分广泛,针对这一市场环境,需要企业和相关技术人员全方位了解焊接工艺在零部件加工工作中的实施效果,选择最佳性价比的生产加工方式。

在本文的论述中简明、生动的探究异种金属焊接的特点、生产加工中常见的问题、具有代表性的加工工艺等等,力求能够为相关企业提供可行性工作方案。

关键词:异种;金属;焊接;问题;工艺中图分类号:U466 文献标识码:A 文章编号:11-5004(2021)14-0216-2收稿日期:2021-07作者简介:邵慧,女,生于1982年,辽宁朝阳人,汉族,本科,中级讲师,研究方向:焊接。

目前,我国金属焊接、加工工作并不是一帆风顺的,其中蕴含着大量的问题需要解决,一部分焊接事故甚至造成了工作人员的生命、财产损失,需要工程师、技术人员、科学家对金属焊接工作进行全方位研究,得出更加安全、高效的焊接方式,保证产品既能够满足工程建设的需求,还能够确保生产加工工作中的安全性和稳定性,给予企业丰厚的经济效益。

因此,在开展金属焊接工作中,技术人员需要不断提升自身的工作能力、设备操作技术、安全意识等,力求能够提升异种金属的焊接质量。

1 异种金属焊接的基本特征异种金属焊接在我国已经具备相当长的发展历史,且焊接之后的金属已经广泛应用于各个领域,其中最为常见的一种便是钢与铝合金,钢是当下工程建设、加制造行业中广泛使用的金属材料之一,而铝合金的单位重量较低,具有极强的可塑性,耐腐蚀效果理想。

大连理工大学科技成果——铝-钢异种金属弧焊技术

大连理工大学科技成果——铝-钢异种金属弧焊技术

大连理工大学科技成果——铝-钢异种金属弧焊技术
一、产品和技术简介:
铝或铝合金与钢之间的热物理性能差异较大,尤其是熔点、比重、热膨胀系数等的巨大差异,导致铝与钢之间难以直接进行弧焊。

为了实现铝与钢之间的可靠焊接,经常需要在钢表面镀上锌、铝或其他金属,或者在铝与钢之间放置过渡层金属或双金属片,从而将铝与钢之间的焊接转化为铝与过渡层金属之间的连接。

然而,在钢表面镀过渡层金属增加了工艺步骤和制造成本,而且,即使增加了过渡层金属,也并不能保证铝-钢焊接接头的可靠性。

该技术可以直接将铝合金与不锈钢采用弧焊技术连接在一起,钢表面不用镀过渡层金属。

拉伸测试结果表明,铝-钢接头断裂在铝合金母材区。

该弧焊技术有利于实现铝-钢异种金属焊接制造过程自动化,提高生产效率。

二、应用范围和生产条件:
该技术可以应用于存在铝-钢异种金属连接的结构中,将铝合金与不锈钢各自的性能优势有效结合起来。

三、获得的专利等知识情况:
铝合金/钢异种金属弧焊技术为本课题组自主研发技术,相关成果已经在国内外学术期刊公开发表,具有自主知识产权。

四、规模与投资、成本估算:焊接成套设备30万。

五、提供技术的程度和合作方式:共同开发或技术转让。

六、产业化程度:目前,该项技术处于实验室阶段,受国家自然科学基金和辽宁省自然科学基金资助,技术条件较为成熟。

浅议汽车钢铝异种金属焊接技术

浅议汽车钢铝异种金属焊接技术

浅议汽车钢铝异种金属焊接技术铝合金具有密度小,比刚度和比强度高,导热、导电性能好,抗腐蚀破坏能力优异及良好的加工性能等一系列优点,被广泛用到航空航天、交通工具等领域。

汽车工业中大多采用铝合金代替钢材的方法来减轻车身重量,钢、铝异种金属的连接逐渐增多,因此,钢、铝异种金属间的焊接成为轻量化汽车制造过程中的重要工艺之一。

然而,钢和铝两种金属材料在物理和化学性能方面存在着巨大的差异,并且钢与铝的固溶度非常低,钢与铝在焊接过程中容易形成大量的脆性金属间化合物,焊接时容易出现裂纹、未熔合等,会导致接头力学性能大大降低。

因此,钢、铝异种金属焊接非常困难,是一大技术难点,加强钢与铝异种金属焊接技术的研究,对于推动钢与铝异种金属的连接及应用具有重要的意义。

一、铝和钢异种金属的焊接性分析当要焊接的两种金属的物理、化学性能相差较大,且互溶性很低时,极容易产生大量脆硬性金属间化合物,从而严重降低异种金属焊接接头的力学性能。

脆性金属间化合物对异种金属焊接接头力学性能的影响程度与其成分、形貌特征及分布状态有关。

当金属间化合物属于高脆硬相,且以针状或层片状出现在界面处时,会割裂基体,严重增大焊接接头的脆性断裂倾向,导致接头的力学性能恶化;当金属间化合物脆硬性较低,同时呈现细小颗粒状弥散分布在焊接接头时,此时它对接头力学性能的恶化作用有所减弱。

当两种金属材料之间的物理化学性能接近,而且同时能够形成间隙式连续固溶体或者具有较高的互溶性,即异种金属间具有“冶金学上的相容性”时,可以实现异种金属材料之间的有效连接。

铝和钢异种金属的主要热物理性能相差很大,性能上的差异往往会导致铝、钢焊接性较差,主要表现在以下几个方面:1.由于铝和钢的熔点相差800~1000K,两者的溶点差异性明显,当低熔点的铝及铝合金已经完全熔化时,钢还保持着固体加热状态,两者不会形成冶金结合,而是铝液漂浮在钢材表面,这就使得两者很难发生熔合现象;两者密度相差也比较大,当钢完全熔化时,铝液漂浮在钢表面上,使冷却结晶后焊缝成分非常不均匀,严重地降低了焊接接头的质量。

浅析钛合金与铝合金异种金属焊接技术 胡寻新

浅析钛合金与铝合金异种金属焊接技术 胡寻新

浅析钛合金与铝合金异种金属焊接技术胡寻新摘要:众所周知,由于铝合金、钛合金具有耐蚀性好、比强度高以及密度小等多方面的优势,这也是铝合金、钛合金等有色金属能够广泛的被运用在化工领域、车辆制造、交通运输以及航空航天等领域的重要因素。

此外,将铝合金与钛合金异种金属进行焊接,对于尽可能的将两种材料的性能发挥出来具有积极意义。

关键词:钛合金;铝合金;异种金属;焊接技术钛合金和铝合金具有密度小、比强度高、耐蚀性好等特点,在航空航天、交通运输、车辆制造、化工领域等具有广泛的应用。

现代工程中复杂工况条件对工件的服役性能提出了更高的挑战,促进了复合结构的发展和应用。

由钛合金和铝合金构成的复合构件可最大限度发挥两种材料的性能特点。

由于钛合金和铝合金在热物理性能和力学性能上存在显著的差异,造成了两者在焊接过程当中容易出现气孔、裂纹等诸多问题。

其中由于冶金反应形成金属间化合物是造成Ti/Al异种材料接头性能恶化的重要原因之一。

高效的实现钛合金和铝合金的焊接,并获得满意的接头性能,一直是异种材料焊接领域的关注热点。

1铝合金和钛合金的焊接性由于铝合金、钛合金的热物理性能、力学性能等方面的差异较为明显,因此在焊接性方面是相对较差的,并且两种金属在焊接的过程中也会出现不同类型的问题,具有代表性的有以下几种:①氧化问题。

铝和钛都具有极易氧化的特点,这是导致铝合金与钛合金很难焊接的最主要原因。

②相容性差。

由于铝与钛的相容性都较差,因此融合形成固溶体焊缝困难较大,很难融合。

具体来说,在665℃的情况下,钛在铝中的溶解度处于0.26%至0.28%范围内,而在常温20℃左右的环境下,那么其溶解度为0.07%,因此即便在高温的环境下焊接,也是较为困难的。

③焊接变形问题。

由于铝与钛等类型的有色金属,在线胀系数与热导率方面间的差异较为明显,因此在焊接铝合金与钛合金的过程中,焊接变形的情况也是较为常见的。

④气孔问题。

在钛低温焊接的过程中,由于氢在钛中的溶解度是相对较大的,因此在焊接时会出现不同形状的气孔,这也导致焊接阶段出现脆裂、韧性降低的核心因素。

铝钢异种材料焊接研究现状与发展

铝钢异种材料焊接研究现状与发展

铝钢异种材料焊接研究现状与发展作者:郑小明来源:《数字化用户》2013年第29期【摘要】当今科技的高速发展无疑让各个领域的技术都得到了滋润的甘露,在工业这一块儿,尤其如此。

改革开放以来,国内一直实行科学发展道路,全面推出可持续发展战略,这就推动了一些产业的技术革新,像铝钢异种材料的焊接技术在新世纪的今天就有了极大的发展。

但是,从总体来讲,这些异种材料的焊接技术发展的速度还比较缓慢,整体上可走向产业化发展。

【关键词】铝钢焊接技术产业化新中国成立以来实行的科技强国战略全面推动了科学技术的发展,越来越高的经济水平也要求相应的“绿色生活”出现,随之而来的需求催化了异种材料混合的诞生,而铝合金就是其中的典型。

铝合金是由铝和钢等其他一些异种材料通过焊接技术得来的焊接物,这种新型的钢材具有轻和硬度强的特点,如今在航天航空业、船舶制造业等机械制造业方面应用得十分广泛。

不过,铝钢这种异种材料焊接则在技术上的要求更高。

这几年,通过国家的大力研究已经研究出了一些焊接技术,像常见的激光焊、钎焊、电子束焊等等,不过这些技术应用在铝钢的焊接上还存在着一些问题,需要进一步地研究才能推进铝合金材料的大量生产和广泛应用。

一、当下铝钢异种材料焊接存在的情形异种材料的焊接具有一定的难度,尤其是铝钢这一类的金属,既要分析它们各自的活泼程度、熔点等化学属性,同时又要考虑到它们结合的材料是否会具有大众所需的轻、薄等物理属性。

而且,对于一些反映比较大的材料,在接口处可能会出现变形或裂纹,从而导致接口易损且易断。

现如今在铝钢异种材料的应用方面使用得最广泛的焊接技术,莫过于通过熔化来实现焊接的熔焊、利用压力实现焊接结合的压焊以及采用不同种类的钎料来实现异种材料的融合的钎焊。

(一)熔焊技术在铝钢异种材料中的应用所谓熔焊,是非常常见的一种焊接方法,它指的是通过电流、激光和气体等方式来对两种相同和不同的材料进行对接。

在焊接的过程中,熔焊需将焊接接头拿到高温下进行融化,然后再将两个被焊的接头紧紧连接在一起,之后经过冷却、重力等工序完成两个工件的融合。

铝镁异种金属连接研究现状

铝镁异种金属连接研究现状

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摘 要 :本 文综述 了近年来铝镁 异种金属焊接的最 新研究 方法和现状 ,着重 介绍 了每种连接方法
的特点、工艺要素和接头 的力学性 能,最后展望 了铝镁异种金属连接的发展方 向。 关键词 :铝合金 :镁合金 ;异种金属 连接
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镁铝异种金属焊接的若干方面阐述

镁铝异种金属焊接的若干方面阐述

镁铝异种金属焊接的若干方面阐述1 概述进入21世纪以后,资源和环境的平衡以及可持续发展已经成为人类的首要问题,节能和环保已经成为现代产业的突出特点。

镁合金作为目前世界上最轻的金属工程结构材料,具有密度低、比强度和比刚度高、阻尼减振降噪能力强、电磁屏蔽性能优异、抗辐射、切削加工和热成型性好、可焊接,对碱、煤油、汽油和矿物油具有化学稳定性,易于回收利用等优点。

镁合金在汽车、摩托车等交通工具、仪器仪表、电子电器、化工冶金、航空航天、国防军工等领域获得了广泛的应用。

镁合金作为一种结构材料,在工程实际应用上就要考虑其连接的问题,焊接是最常用的连接方法。

镁合金自身特性决定了焊接性能较差,难以实现可靠连接。

目前镁合金焊接技术已成为了一个世界性的技术问题。

铝合金具有比强高、延展性好、导电性好、抗腐蚀性好,又便于回收再利用等特点,在很大程度上满足了现代工业对轻质、高强、节能方面的要求,特别是航空航天、汽车制造等行业,铝合金已经成为应用最广泛的有色金属。

铝合金作为应用广泛的轻金属其主要的连接技术是焊接,并且对常规焊接方法的研究已经比较成熟。

镁和铝作为两种最具有应用前景的有色轻金属,对它们交叉使用的研究是十分必要的,如果要实现镁/铝异种金属结构的有效连接,焊接将成为其主要的连接方法。

这样也会扩大镁合金、铝合金结构件在高新技术领域的应用。

2 镁/铝异种金属的焊接特点在镁/铝异种金属的焊接过程中往往存在熔化和结晶的过程,而且生成的金属间化合物会对接头性能产生关键性的影响。

镁/铝异种金属的焊接特点主要有下面的几点:(1)镁和铝极易氧化。

Mg和Al均属于活泼金属,很容易与氧结合形成MgO 和Al2O3氧化膜,尤其是Al2O3结构致密且熔点很高(2050℃),很难将其去除。

这不仅阻碍两种金属的连接,而且使接头区容易产生夹杂、裂纹等缺陷,使接头结合性能变差。

(2)镁和铝液态时相互溶解度小。

由于镁是密排六方结构,铝是面心立方结构,两者晶体结构的不同是两者之间相互溶解度差的主要原因之一。

铝-钢异种金属搅拌摩擦焊研究

铝-钢异种金属搅拌摩擦焊研究

铝-钢异种金属搅拌摩擦焊研究
铝-钢异种金属搅拌摩擦焊是一种新型的焊接方法,其基本原理是利用摩擦热和塑性形变使铝和钢接头之间发生了材料的混合和锚杆结合,从而实现铝-钢异种金属的焊接。

此种焊接方法优点很多,如材料节约、工艺简单、焊接效率高、焊接接头质量高等,因此受到广泛关注和应用。

目前,针对铝-钢异种金属搅拌摩擦焊技术的研究也日益深入。

在工艺参数研究方面,研究者们发现,由于铝和钢的材料特性不同,所以需要进行不同的搅拌摩擦焊接头参数调整。

同时,还需要对摩擦过程中的温度、力量、速度等影响因素进行精细调整,以保证焊接接头的组织和力学性能符合要求。

在接头组织研究方面,晶界迁移、碰撞、扭转等过程深入研究和理解,连接接头的质量也得到了显著的提高。

此外,人们发现,通过预热、多次搅拌摩擦焊接等方法,可以处理接头中产生的变形和残余应力,从而进一步提高接头的品质。

总之,铝-钢异种金属搅拌摩擦焊具有广泛的应用前景,它广泛应用于汽车制造、航空航天、电子制造等领域。

但是,在未来的研究中,研究者们需要进一步深入地探究其焊接接头微观结构和物理性能的变化机理,提高其焊接质量和生产效率。

异种金属的焊接

异种金属的焊接

异种金属的焊接本文分析了异种金属焊接的研究现状、应用和发展趋势,旨在为异种金属焊接研究提供帮助。

焊接是现代工业生产中的重要金属加工工艺方法,广泛应用于造船、航空、航天、汽车工业和机械制造等领域。

随着科学技术的发展,异种金属的焊接技术发展越来越快,质量要求也越来越高。

因此,研究异种金属的焊接工艺技术已成为焊接领域的一种发展趋势。

1.异种金属的焊接研究现状1.1 铝钢异种金属焊接研究现状近年来,汽车工业为了节约燃料、保护环境、不断努力减轻汽车重量,对汽车材料提出了更高的要求。

增加铝材的使用量是其中的重要措施之一。

因此,在汽车工业生产中,采用“钢+铝”双金属焊接结构成为汽车轻量化的首选方案,这必然涉及到铝和钢两种材料之间的连接。

目前,应用于铝和钢连接的焊接方法主要有压焊、钎焊、熔焊、扩散焊、电弧焊、激光焊和磁脉冲焊等。

铝钢之间的焊接一直是焊接领域的难点和热点问题,其中脆性金属间化合物的生成是影响接头性能的主要因素。

压力焊和钎焊由于基体可以在焊接过程中保持固态,同时焊接热输入容易控制,因此接头的性能一般不受限于金属间化合物的厚度,比较适于铝钢之间的焊接。

但是这种焊接方法效率较低,对工件的尺寸和形状有特殊的要求,不适于大批量生产。

熔焊方法比较灵活,效率较高,但是金属间化合物又成为不可避免的附加产物。

虽然采用熔钎结合的方法已经获得了很好的效果,但是对于金属间化合物的生长动力学以及如何促进铝合金熔体润湿钢板表面等方面还没有系统研究,因此,解决上述问题对于促进高效的焊接方法在铝钢焊接中的应用具有重要的意义。

1.2 铜钢异种金属焊接研究现状采用钢和铜复合零部件因在性能与经济上优势互补,具有广阔的应用前景。

世界各国的研究者对铜和钢的焊接进行了实验和理论分析,目前常用的焊接方法有熔焊、压焊、钎焊和熔焊-钎焊等。

不需要删除明显有问题的段落。

每种焊接方法都有其独特的特点和适用范围。

其中,冷金属过渡焊接是一种相对较新的焊接方法,具有广阔的应用前景。

铝钢异种金属旋转摩擦焊接研究现状

铝钢异种金属旋转摩擦焊接研究现状

专题综述滋蕊铝/钢异种金属旋转摩擦焊接研究现状朱瑞灿1'4'5,赵衍华!,王浩$,秦国梁$%,刘顺刚%,张凌东&(1.首都航天机械有限公司,北京100076#2.山东大学,济南250061#3.中国电建集团核电工程公司,济南2500674.清华大学,北京100072#5.机械科学研究总院,北京100044#%.火箭军驻北京地区第一军代表室,北京100076)摘要:根据铝/钢异种金属焊接冶金特点及旋转摩擦焊接工艺特点,分析认为旋转摩擦焊最适合铝/钢异种金属轴对称件焊接的工艺。

分别介绍了连续驱动摩擦焊和惯性摩擦焊接工艺对铝/钢异种金属焊接接头的组织和性能的影响。

总结了铝/钢异种金属摩擦焊接技术研发中亟待解决的主要科学问题,铝/钢旋转摩擦焊过程中摩擦界面及其附近剧烈的塑性流变对IMCs生成的影响规律和机制需要进一步的研究;需要开发相应的工艺措施促进铝/钢接头界面成以Fe-AlIMCs为标志的冶金结合,并使IMCs%。

最,研究揭示铝/钢摩擦界面IMCs生成机理、相的组成、形态、分布等冶金行为,对铝/钢旋转摩擦焊接头的组织性能调控具要,铝/钢异种金属焊接结构性能的理。

关键词:铝/钢异种金属;旋转摩擦焊;焊接工艺;力学性能;金属间化合物中图分类号:TG457.10前言、、等工业的迅速发展,能和等问题,节能发的-铝合金具、、成等优点,是结的主要结;但单一铝合金能满要求,铝合金/钢(铝/钢)复合结3能够充分发挥两种材料的性能优势,的的强度等性能,、、冶金、等工域具应[+],发动机铝/钢异种金属[2]、开发用铝/钢异种金属合钻杆⑻及LNG中铝/钢过接头等,均为典型的铝/钢异种金属管式焊接结构,而这些铝/钢复合结构的应用与开发都面临着铝/钢异种金属高强、高可靠性焊接技术瓶颈。

铝/钢异种金属焊接是制备铝/钢复合结构的关键加工制造工艺,常规的3接、螺栓连接等机械连接方法虽然可以实现铝/钢的连接,但存密性差、效果差等缺点,因此难等行业对铝/钢复合结构的要求,需要合适的焊接工艺实现铝/钢异种金属、可靠连接"收稿日期:2020-09-16基金项目:山东省重大科技创新工程项目(2018CXGC0810)doi:10.12073/j.hj.202009160021铝/钢异种金属焊接性分析图1为Fe-Al二元合金相图⑷。

铝-钢异种金属搅拌摩擦焊研究

铝-钢异种金属搅拌摩擦焊研究

铝-钢异种金属搅拌摩擦焊研究摘要:搅拌摩擦焊是一种新型的固相方法,在异种材料连接方面有广阔的应用前景。

本文从搅拌摩擦的工艺、性能及组织三方面分别介绍了铝-钢搅拌摩擦焊的研究进展,为其深入研究提供了依据。

采用搅拌摩擦焊,异种金属铝-钢可以实现连接,但工艺参数选择范围较小,钢置于前进边时,铝-钢更易连接。

由于铝-钢物理性能的差异,二者流动状态不同,焊核两侧呈现不同结构,接头的力学性能由于脆性金属间化合物的存在而降低。

通过改变热输入或添加第三组元等微量元素的办法可以改善接头的力学性能。

前言在航空航天、交通运输、船舶制造等工业中,为了减轻重量、节约能源、降低成本、满足不同的工作条件, 异种材料的焊接技术日益受到人们的重视[1]。

利用铝及铝合金密度小(大约是钢的1/3),耐腐蚀性、导热率和导电性好的优势,用铝合金代替钢可以减轻结构件的重量,在重型装备轻量化方面具有良好应用前景,然而如何解决铝-钢异种材料间的连接是决定其安全使用的关键问题。

目前,铝-钢的主要连接方法有熔焊中的爆炸焊[2]、焊[3]、熔钎焊[4], 还有固相连接的摩擦焊[5]。

通常爆炸焊接只适用于铝-钢复合板。

采用激光焊和熔-钎焊时,由于铝和钢的熔点、导热性能差异很大,在接头过渡区容易形成多种脆性的金属间化合物,无法获得高质量的接头。

旋转摩擦焊焊接铝-钢又只适用于柱形材料,接头受限制。

以上各种方法都难以保证制备出质量良好的铝-钢焊接接头,限制了其大规模应用。

搅拌摩擦焊(friction stir welding, FSW)是一种新型的固相连接方法,具有高效、环保、热变形和残余应力小等综合优点[6]。

它是利用搅拌头和工件之间的摩擦热,一般低于母材的熔点,因此焊接过程中工件没有熔化,与传统的焊接方法相比,能够有效避免气孔、裂纹等组织缺陷。

此外,搅拌摩擦焊基本不受材料物理化学性能、机械性能及晶体结构等因素的影响,对克服不同材料性能差异带来的焊接困难具有极大的优势[7],因此在异种金属连接中具有广阔前景,相关机理研究也越来越受到重视。

铝钢异种金属焊接

铝钢异种金属焊接
铝钢异种金属焊接
• 铝钢异种金属焊接概述 • 铝钢异种金属焊接的难点与挑战 • 铝钢异种金属焊接的焊接方法与材料
选择 • 铝钢异种金属焊接的应用案例 • 铝钢异种金属焊接的发展趋势与未来
展望
01
铝钢异种金属焊接概述
铝钢异种金属焊接的定义
01
铝钢异种金属焊接是指将铝和钢 两种不同金属通过焊接工艺连接 在一起的过程。
压力容器制造中的应用
总结词
在压力容器制造中,铝钢异种金属焊接的应用主要是为了满足压力容器的密封性和耐腐蚀性要求。
详细描述
压力容器是一种用于存储气体或液体的设备,需要具备高强度、密封性和耐腐蚀性。通过铝钢异种金 属焊接,可以实现压力容器的制造,提高其密封性和耐腐蚀性,延长使用寿命。这种技术的应用对于 保证压力容器的安全性和可靠性具有重要意义。
电弧焊接
适用于大型结构件或厚板的铝钢异种 金属焊接,具有较高的生产效率和较 低的成本。
焊接材料选择
铝侧填充材料
01
选择与母材铝相容性好、熔点接近的铝填充材料,以保证焊接
质量。
钢侧填充材料
02
选择与母材钢相容性好、熔点接近的钢填充材料,以保证焊接
质量。
过渡层材料
03
在铝钢异种金属之间添加过渡层材料,以减小熔合区的不均匀
焊接接头的强度和耐腐蚀性
强度下降
由于铝和钢的物理性质存在较大差异 ,导致焊接接头处的强度可能低于母 材。这限制了铝钢异种金属焊接在需 要高强度连接的应用场景中的使用。
耐腐蚀性问题
铝和钢的电化学性质不同,导致在焊 接接头处容易出现电化学腐蚀。这种 腐蚀可能削弱焊接接头的强度,影响 其使用寿命。
03
热导率差异
铝的热导率较高,而钢的热导率较低。 这意味着在焊接过程中,铝的热量散 失较快,而钢的热量散失较慢,导致 焊接困难。

铝钢异种金属焊接研究现状

铝钢异种金属焊接研究现状

铝钢异种金属焊接研究现状摘要:随着经济和科技的快速发展,铝及其合金具有密度小、比强度高、能显著降低结构的重量,而钢铁合金具有强度高,塑韧性较好、价格便宜、可加工性好的特性,广泛应用于机械加工制造。

因此,采用“铝+钢”复合结构可以充分发挥铝钢各自优势,提高结构强度,减轻结构质量,是实现汽车轻量化的有效途径之一。

铝/钢异种金属焊接是制备铝/钢复合结构的关键加工制造工艺,常规的铆接、螺栓连接等机械连接方法虽然可以实现铝/钢的连接,但存在气密性差、减重效果差等缺点,因此难以满足航空航天等行业对铝/钢复合结构的要求,需要合适的焊接工艺实现铝/钢异种金属高强度、可靠连接。

关键词:铝/钢异种金属;旋转摩擦焊;焊接工艺引言铝和钢之间的焊接问题都是难点,但是铝及铝合金应用非常广泛,人们越来越关注铝与钢的连接问题。

首先介绍了钢铝异种金属的焊接性问题,然后介绍了当前存在的集中焊接方式,各有利弊,有些焊接研究还不够深入,需要广大学者进一步努力,推动异种金属焊接技术的不断进步。

1铝/钢异种金属焊接性分析铝与铁的物理性能差异较大,使得了铝/钢异种金属熔化焊接性很差:①铝的熔点和密度比钢低,这导致铝先比钢熔化,当钢熔化时,液态铝浮在钢表面,结晶后焊缝成分不均匀,难以获得高质量的接头;而且在焊接过程中,铝易氧化形成薄膜,使液态铝在钢表面的润湿能力降低,产生夹渣等缺陷,降低接头质量;②铝的热导率、线膨胀系数、弹性模量分别约为铁的3倍、2倍和0.33倍,相差较大,会使接头严重变形,并在内部产生较大的残余应力,易产生裂纹。

因此,铝/钢采用传统的熔化焊接时会产生大量脆硬的金属间化合物,难以获得优质的接头,但因铝/钢复合结构能够满足某些特定的使用要求,有着广泛的应用前景,引起了国内外研究者的广泛关注。

摩擦焊作为一种固态连接工艺,热输入低,在异种材料连接方面有着其它焊接工艺难以取代的优势。

近些年来,国内外学者针对铝/钢摩擦焊展开了较多的研究。

铝钢异种金属焊接性能的研究

铝钢异种金属焊接性能的研究

2019年 第9期 热加工W焊接与切割elding & Cutting38铝钢异种金属焊接性能的研究■卢书媛,张波,王卫忠,俞璐摘要:本文以1050铝合金板和Q235镀锌板为焊接材质,以ER4043(AlSi5)焊丝作为填充金属,利用CMT 熔-钎焊技术获得了成形良好的异种金属焊接接头。

使用SEM 、EDS 及光学显微镜和拉伸试验机等设备对焊接接头的力学性能和显微组织进行了研究,结果表明:焊接接头主要由熔合区、界面区和富锌区组成。

在铝钢界面处形成了较薄的界面层,界面层向铝合金板方向呈锯齿状生长。

在对焊接接头进行拉伸试验时,接头断裂在铝母材热影响区附近,焊接接头的断裂形式为韧性断裂。

焊缝余高是否去除对焊接接头的抗拉强度影响不大。

焊接接头的结合强度达到了铝合金板母材的70%。

关键词:冷金属过渡焊;异种金属;显微组织;力学性能1. 概述近年来,随着节能减排和环保要求的提高,在保证汽车安全性能的前提下,汽车轻量化成为了汽车工业发展的重要方向。

铝以其在地球上的储量大、密度低、比强高、耐腐蚀性强等大量优点,使其在汽车轻量化进程中得到广泛应用。

当前大量交运工业都采用了“以铝代钢”的铝/钢焊接复合结构。

国内外科研工作者研究了多种铝钢焊接的方法,如扩散焊、爆炸焊、摩擦焊、熔化焊、钎焊、熔钎焊等,但存在异种材料连接强度不高或者连接方法使用范围受限等缺点。

冷金属过渡焊(CMT )是一种新型焊接技术,能够实现送丝与焊接中焊丝熔滴过渡的相互协调,具有无飞溅、热输入低和效率高等优点,有着广阔的应用前景。

铝/钢界面的金属间化合物及种类将严重影响铝/钢焊接接头性能,而影响CMT 焊接工艺性能的主要参数有:焊接电流、焊接时间、电弧电压、焊接速度和送丝速度等。

本文基于C M T 焊接工艺技术,探究了1050铝合金板和Q235镀锌板焊接接头的微观组织和力学性能。

2. 试验材料及方法选用规格为50mm ×250mm × 1m m 的1050铝合金板和Q235镀锌板作为焊接材质,焊丝选用直径为1.2mm 的ER4043(AlSi5)焊丝。

铝与钢异种金属焊接深入研究及其发展概况分析论文

铝与钢异种金属焊接深入研究及其发展概况分析论文

铝与钢异种金属焊接的深入研究及其发展概况的分析【摘要】:随着社会的不断发展,人们对环保问题越来越重视,我国的汽车行业为了大力的提倡保护环境的理念,一直在努力减轻自身的重量。

铝建材的使用是重要措施之一,很多企业采用了铝与钢的异型金属焊接方式,很大程度的减轻了汽车的自身重量,本文就铝与钢的焊接问题进行研究与讨论。

【关键词】:铝;钢;异形金属;焊接;中图分类号:g71一、铝与钢异形金属焊接首先我们对铝和钢的物理特性进行研究和分析,铝的熔点为660℃、比热为900℃、密度为2700p、热导率为220、电阻率为265、弹性模量是71;铁的熔点为1538℃、比热为460℃、密度为7870p、热导率为73、电阻率为13.30、弹性模量为210;铝和铁的熔点为0.44℃、比热为1.96℃、密度是0.34p、热导率为3.01、电阻率为0.20、弹性模量为0.33,从以上物理数据我们可以看出,铝和钢的金属性能有很大的区别,这也是导致铝与钢焊接性能差的原因,其中主要存在的问题有:⑴铝和钢很难进行直接的焊接,因为它们的熔点和密度不同,钢的熔点较铝高,当铝熔为液体时,钢仍然处于固态;其次密度问题当钢融化后,液态的铝会浮在钢水上,当液体冷却后它们所焊接的成分不均匀,导致焊接头性能降低。

⑵钢和铝的热导数相差很大,容易产生焊接头变形和产生裂纹。

二、焊接方式目前,我国铝和钢的焊接方式主要以下几种:摩擦焊接、爆炸焊接、电弧焊接、钎焊接、激光焊接、扩散焊接和磁脉冲焊接等。

⑴摩擦焊接。

摩擦焊接是以机械能作为能源的固相连接法。

它主要是利用机械的两表面相互摩擦产生热来进一步实现金属的连接。

对于铝和钢来说,摩擦焊是非常有效的焊接方式。

摩擦焊可以有效的破坏铝表面的氧化膜,降低它的有害作用。

在1981年有研究学者证明金属间的化合物是影响铝与钢实现焊接的主要问题。

科学家们通过大量的试验最终得出结论,虽然摩擦焊可以把铝与钢很好的进行焊接,并得出焊接接头,但是要做出复杂的形状是不能使用这个模式的,所以我们还需继续研究与探讨。

铝钢异种金属焊接

铝钢异种金属焊接

பைடு நூலகம்、钢与铝及铝合金的焊接

由于铝及铝合金的密 度小、比强度高、具 有良好的导电性、导 热性和耐腐蚀性,因 此,近年来采用铝-钢 双金属焊接结构的产 品越来越多,并在航 空、造船、石油化工、 原子能和车辆制造工 业中显示出独特的优 势和良好的经济效益。
3、1

焊接性分析
铝和铁的物理性能相差很大,焊接过程中铝与钢的接 头处会产生很大的热应力,增加裂纹倾向。 铝相对密度2.70,弹性模量70Gpa,泊松比0.33。熔 点660℃。沸点2327℃。



采用冷压焊焊接钢与铝及其合金,有两种焊接工艺: 一种是在Al+Al3Fe的共晶温度以上焊接;另一种是先 在钢件上涂敷Cu、Ag或Zn,然后再进行冷压焊。采 用第一种工艺时,加热温度可控制在654~660℃,这 时铝还处于固态下,而共晶体已成为液态。采用第二 种工艺时,先在钢件上涂敷铜,然后在654~660℃下 铜与铝接触时,产生Cu-Al共晶液相而形成接头。由 于Ag比Cu不易氧化,也可渡Ag,使Ag-Al固溶体与 Fe-Al固溶体形成共晶点为585℃的共晶液相,使共晶 温度大大低于铝的熔点。
2、异种材料焊接难点
1)、异种材料的线膨胀系数不同,容易产生热应力, 而且这种热应力不易消除,结果会使接头处产生裂纹 或大的焊接变形。 2)、异种材料焊接过程中,由于金相组织的变化以及 新生成的物相结构或化合物,可使焊接接头的性能恶 化,给焊接带来困难。 3)、异种材料焊接熔合区和热影响区的力学性能较差, 特别是塑性和韧性明显下降。 4)、由于接头塑韧性的下降以及焊接应力的存在,异 种材料焊接接头容易产生裂纹,尤其是焊接熔合区和 热影响区更容易产生裂纹,甚至发生断裂。
谢谢大家

钢铝异种金属焊接方法

钢铝异种金属焊接方法

钢铝异种金属焊接方法本文旨在介绍钢铝异种金属焊接的四种主要方法,包括熔化焊、压力焊、钎焊和其他焊接方法。

每种方法都有其原理、分类和应用,旨在提供读者对钢铝异种金属焊接工艺的全面了解。

1.熔化焊熔化焊是指将金属加热至熔化状态,然后进行焊接的过程。

这种方法适用于不同金属之间的焊接,尤其是钢铝异种金属的焊接。

熔化焊的主要优点是能够实现高强度连接,且适用于大型构件的焊接。

在钢铝异种金属焊接中,熔化焊的原理是将钢和铝加热至熔化状态,然后混合在一起。

由于钢和铝的熔点不同,因此需要选择适当的焊接工艺以避免产生裂纹。

常见的熔化焊方法包括电弧焊、激光焊和电子束焊等。

2.压力焊压力焊是指通过施加压力来完成的焊接过程。

这种方法适用于不同金属之间的焊接,尤其是那些具有高导热性或高熔点的金属。

压力焊的主要优点是能够实现高效率连接,且适用于薄板和管道等小型构件的焊接。

在钢铝异种金属焊接中,压力焊的原理是将钢和铝放置在一起,然后施加压力使它们紧密接触并产生塑性变形。

在这个过程中,原子之间的相互作用使得钢和铝相互扩散并形成冶金结合。

常见的压力焊方法包括摩擦焊、超声波焊和爆炸焊等。

3.钎焊钎焊是一种利用低熔点钎料来实现金属连接的焊接方法。

这种方法适用于不同金属之间的焊接,尤其是那些具有高热导率和相似熔点的金属。

钎焊的主要优点是能够实现高可靠性连接,且适用于精密部件的焊接。

在钢铝异种金属焊接中,钎焊的原理是将钢和铝用低熔点的钎料夹在中间,然后加热钎料使其熔化并填充钢和铝之间的间隙。

在这个过程中,钎料与钢和铝相互作用并形成冶金结合。

常见的钎焊方法包括火焰钎焊、感应钎焊和真空钎焊等。

4.其他焊接方法除了上述三种主要的焊接方法外,还有一些其他的焊接方法也可以用于钢铝异种金属的焊接。

例如电阻焊、电子束焊等。

这些方法在某些特定的应用场景下具有独特的优势。

例如电阻焊适合于大批量生产的薄板零件焊接;电子束焊则可以实现高强度、高质量的焊接接头。

电阻焊的原理是将钢和铝通过电极施加压力并通电,利用电流的热效应使金属加热至熔化或塑性状态实现连接。

铝钢异种材料焊接研究现状与发展前景

铝钢异种材料焊接研究现状与发展前景

铝钢异种材料焊接研究现状与发展前景摘要:各种新的科技成果涌现出来,应用于各个领域中,实现行业新发展,特别是工业企业,新技术成果带来日新月异的变化。

改革开放几十年,工业企业的发展中成效显著,我国长期以来走科学发展道路,尤其是持续健康发展战略提出来,对戏产业革新起到一定的促进作用,正如近年来铝钢异种材料焊接技术快速发展起来。

但是,与西方发达国家相比较,异种材料焊接技术发展依然存在滞后性。

该技术要实现更哈发展,就要了解其现状,从实际角度出发分析,本论文着重于研究铝钢异种材料焊接研究现状以及未来发展前景。

关键词:铝钢异种材料;焊接技术;研究现状;未来发展前景引言中国长期以来走科技强国道路,这是发挥科学技术的作用为国家发展指明了方向。

在经济水平逐渐提高的情况下,人们的绿色理念竖立起来,于是开始倡导“绿色生活”,相应的需求增加,促使各种异种材料应运而生,其中极具典型意义的是铝合金。

铝合金的主要成分是铝和钢,结合使用其他异种材料,采用焊接技术获得焊接物。

这种材料的重要特点是比较轻,有很强的硬度,现在很多高端机械制造领域都使用这种材料[1]。

但是,这种铝制品的制作过程中,进行异种材料焊接的时候有很高的技术要求。

近年来,国家通过深入研究焊接技术,很多新技术出现,虽然技术上有所更新的,但是应用于铝钢焊接上依然存在不足之处,这就需要从应用领域需求出发进一步深入研究,以实现铝合金材料量生化,扩大应用范围。

一、铝钢异种材料焊接现状(一)铝钢异种材料中熔焊技术的应用现状熔焊作为一种焊接方法是比较常见的,在焊接的过程中主要发挥作用的是激光、电流以及气体,将两种相同材料或者不同材料连接起来。

焊接技术应用中,应用管熔焊技术,需要在高温作用下将焊接接头融化,之后连接两个被焊的接头,冷却处理之后在重力的作用下融合两个工件。

在对不同种类的材料进行焊接的过程中通常会采用这种焊接技术,就是使用焊条和电弧就可以完成焊接工作,还要将气体合理运用可以对焊接起到很好的保护作用。

异种金属焊接问题及焊接工艺分析

异种金属焊接问题及焊接工艺分析

异种金属焊接问题及焊接工艺分析摘要:现阶段,随着我国科技水平的不断提高,异种金属焊接得到了广泛的普及和应用。

本文主要阐述了异种金属焊接的基本特征,对其存在的常见问题和焊接工艺进行分析,旨在提升我国异种金属的焊接质量,促进我国工业的健康发展。

关键词:异种金属;焊接;问题;焊接工艺引言现代工程中大多数零件的工作环境都为高温、低温、电磁场、腐蚀介质或放射性环境,其中金属材料成为零件的主要原料之一。

而随着技术的发展,对零件要求也不断提升,一种金属材料已经无法满足实际使用需求。

因此在金属零件锻造中,不仅需要对同种材料进行焊接,同时需要对异种材料进行焊接。

在焊接过程中,不仅需要满足不同工作条件对金属材料的不同需求,考虑到成本问题,同时需要节约金属资源,发挥不同金属材料的性能优势。

例如,铝及铝合金金属的应用,在生产制造的过程中,就需要提高异种金属的焊接工艺,对二者之间进行连接,最终实现效益最大化。

1异种金属焊接的基本特征当前异种金属焊接的主流搭配是钢与铝合金,钢是目前机械加工行业领域中最为常见的金属材料,而铝合金则具有质量轻、塑性好、耐腐蚀性强等等特点,比较常见的二者连接方式具有以下两种:一是粘结方式。

该方式中接头的机械强度十分有限,可能无法满足高强度焊接要求,使用情况相对偏少;二是机械连接。

该连接方式能够实现异种金属之间的高强度连接,但无法保证连接气密性,且如果机械连接方式会在连接段留下连接痕迹,严重影响美观。

综上所述,焊接就成为了最为常见的连接手段。

考虑到铝与钢的物理性能存在较大差异。

因此,其焊接过程可能存在较大难度。

以下介绍了几点异种金属焊接的基本特征:(1)焊接熔点特征。

异种金属代表了不同种类金属,所以它们的熔点必然不同,对于铝材料金属而言它的熔点表现偏低,所以在与钢进行异种金属焊接过程中必然出现铝金属材料先完全融合,整体呈现液态,而钢依然处于固态的焊接熔点不同步情况。

(2)焊接密度特征。

还以钢与铝合金为例,这两种金属的密度不同,其中液态的钢水密度要大于铝水,如果二者同时融化就会出现铝水浮在钢水上的情况。

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第四节铝与异种金属的焊接现代工业对零部件的性能提出了更高的要求,如耐蚀性、导电性、导热性、磁性、熔点、硬度及耐磨性、低温韧性、耐高温持久强度等多方面的性能。

有些情况下,任何一种金属材料都不可能全面满足使用性能要求,或者即使某种金属比较理想,却由于十分稀贵,不能在工程实际中大量应用。

当需要制作一个在不同工作部位上具有不同性能的机件或构件,却找不到一种同时都能满足这些性能要求的金属材料时,最合理而又经济的办法是:对任何一个部位都根据其最重要的工作性能,选择相对最合适的金属材料制作,然后用焊接方法把这些各具特殊性能的金属材料连接成一个整体。

这种把化学性能或物理性能有差异的金属焊接在一起的工艺过程称为异种金属焊接。

目前,在石油化工、能源、机车车辆、海洋开发、军工及航窑航天技术等方面,越来越多的铝与异种金属韵焊接结构投入了实际应用。

主要有铝与铜、铝与钛、铝与钢及不同型号铝合金之间的焊接。

异种金属的焊接要比同种金属焊接困难和复杂:不同母材之间、母材与填充金属之间的相互作用是不同的,这给焊接带来了冶金上的困难;又有因物理性能上存在差异带来焊接工艺上的困难。

一、铝与铜的焊接铝和铜导电性能都很好,都是常用于制造导电体的材料。

铝比铜的密度小(属于轻金属),价格便宜,许多场合需要以铝代铜,因此常常需要将铝、铜连接起来,铝-铜接头广泛用于化工、电器和制冷工业中。

铝与铜之间采用机械连接是不可靠的,需用焊接方法连接。

从表2-4-1中可以归纳出铝与铜的以下几点特性:1.铝与铜的特性表2-4-1 铝和铜的物理性能及主要力学性能(1)铝和铜的导电及导热性很好。

在所有金属中,铜居第二位,铝居第四位。

(2)铝和铜都是面心立方品格,具有极好的塑性,因此都能够通过冷、热压力加工。

(3)铝与铜在液态时相互无限固溶,固态时有限固溶。

(4)铝和铜在液态时流动性都很大。

(5)铝的强度比铜低得多。

铝在550℃以上强度显着降低。

虽然铝可经冷变形加工硬化提高强度,但同时塑性也会下降。

(6)铝在固态和液态都极易氧化,其表面会形成致密的氧化膜(A12O3 );铜对氧的亲和力也很大,高温下生成多种氧化物(CuO和Cu20)。

(7)铝与铜直接融合在一起会形成多种且电阻值极高的脆性金属间化合物(如A1Cu2,A12Cu3、AlCu、A12Cu等)。

2.铝与铜的焊接性由于铝与铜的物理化学性能有很大差别,使铝与铜焊接时会产生以下几个主要方面的问题:(1)铝和铜的熔点相差很大(达423℃),焊接时很难同时熔化。

(2)铝与铜形成的脆性金属间化合物影响接头的强度、塑性。

为防止金属间化合物形成,应尽量缩短液态铝与液态铜的接触时间。

铝-铜合金中含铜量在13%以下时,综合性能最好,所以熔焊时应设法控制焊缝金属的铝一铜合金中含铜量不超过上述范围,或是采用铝基合金。

(3)由于铝和铜对氧的亲和力都很大,高温下强烈氧化,在熔池结晶时,靠近铝母材金属侧产生氧化铝,靠近铜母材金属侧产生氧化铜,在同样情况下,铜侧氧化膜的厚度比铝侧的大。

形成的氧化物难以除掉,这些氧化物使铝与铜及填充材料不能很好地熔合,同时会在晶界形成低熔点共晶或脆性化合物,常常引起焊缝裂纹。

(4)合金元素的烧损铜的熔点比铝高倍。

而铝和铜的合金元素Sn、Pb、Zn、Mn的熔点均低于铜,所以当焊接温度超过铜的熔点,使两种母材都熔化时,必然会产生低熔点合金元素的蒸发和烧损,使异质焊缝的性能受到影响。

如Zn的蒸发和烧损会降低铝与铜焊缝的耐蚀性和力学性能。

(5)裂纹铝与铜焊接时易产生裂纹,主要原因是:1)铜的线膨胀系数比铝大倍。

在焊接热循环作用下,铝与铜的焊接接头经历不同的膨胀和收缩,会产生接头热应力。

一旦应力值超过接头强度极限就会产生裂纹。

2)铝与铜形成的脆性金属间化合物极易导致热裂纹。

3)铜与铅、铋等金属能形成低熔点共晶,引起热脆性。

而铜与氧、硫等能形成脆性化合物,引起冷脆性。

4)铝与铜形成的氧化物熔点低、脆性大,且分布于晶界,使焊缝裂纹倾向增大。

5)高温下熔池中形成的C02、CO和H2等气体,在焊缝结晶过程中会产生一定的压力,增大焊缝裂纹倾向。

(6)气孔1)铝与铜在液态时,能强烈地溶解和吸收气体,如氢随着温度的升高而溶解度显着增大;当冷却时,氢的溶解度又显着下降,在700℃和1100℃会发生突变,过饱和的氢析出形成气泡外逸,当气泡来不及全部浮出熔池表面,而在焊缝中形成气孔。

2)由于铝与铜的导热性能非常好,熔池结晶过程很快,因此,冶金反应产生的气体很可能来不及逸出熔池表面,残留在焊缝之中形成气孔。

3)由于两种母材金属表面的氧化膜都会吸附水,当被焊接头清理不净存有油脂或杂质,或填充材料潮湿,或保护气体不纯及空气侵入焊接区时,也能使焊缝产生气孔。

3.铝和铜的焊接工艺铝与铜的焊接可以用熔焊、压焊和钎焊。

但综合以上所述的铝与铜的焊接性可以看出,铝与铜用熔焊是非常困难的,所以应用最多的是压焊。

1.熔焊(1)氩弧焊铝与铜组合的熔焊最好采用TIG焊、MIG焊,由于用氩气保护,使熔池不受大气污染,焊接质量较好。

缺点是不能使用直流电源,采用50 Hz 交流电(每秒钟100次过零点而改变方向);电离电位高的氩弧易断弧,所以焊接过程的稳定性较差。

工艺要点主要有以下几点:1)采用纯铝或铝-硅焊丝作为填充金属。

2)焊缝金属中加入某些合金元素可改善铝-铜熔接接头质量:加入锌、镁能限制铜向铝中过渡;加入钙、镁能使表面活化,易于填满树枝状结晶的间隙;加入钛、锆、钼等难熔金属有助于细化组织;加入硅、锌能减少金属间化合物。

试验证明,lμm厚的金属化合物不会影响接头的强度。

加入方法:可在焊前将需加的合金元素涂到铜的待焊表面。

3)焊接时,电弧要向铜的—侧偏移,偏移距离约相当于厚度的1/2,以达到两侧同时熔化,在接头的铜侧形成约3~10μm厚的金属化合物,在接头的铝侧形成铜在铝中的固溶体带。

(2)埋弧自动焊工艺要点如下:1)接头形式及坡口通常采用对接接头,J形坡口形式(铜侧开J形,铝侧为直边)。

2)在坡口内填铝丝为增加焊缝中铝的成分,减少铜的成分,防止脆性,可在坡口内填加铝焊丝(Φ3mm)或锌条。

3)焊剂选用牌号为HJ431的焊剂。

4)机头偏离为保证铜充分熔化,焊接时机头应偏离焊缝或坡口的中心线,偏向铜母材一侧,见图2-4-1图2-4-1 坡口形式5)正确选择焊接参数几种不同厚度的铝铜埋弧自动焊的焊接规范可参见表2-4-2。

表2-4-2 铝-铜埋弧自动焊的焊接规范焊件厚度(mm)焊丝直径(mm)焊接电流(A)电弧电压(V)焊接速度(m/h)焊丝偏离(mm)焊道数目焊剂层密度(mm)高度(mm)6340~35032~343~413010 8360~38035~384~5l3212 10380~38~405~613812实例:当工件厚度为10 mm时,按上述工艺要点,采用焊丝直径2.5 mm,焊接电流380~400A,电弧电压38~39v,焊接速度21m/h进行嫜接。

这样,焊缝金属中含铜量只有8%~10%,可以得到满意的接头力学性能。

6)焊后热处理对焊好的焊接接头要缓冷,并进行清理和质量检验。

2.压焊属于压焊的各种焊接方法都是固态下进行焊接的方法。

铝与铜均为塑性很好的金属,因此铝-铜接头采用压焊方法焊接可以获得良好的质量。

利用压焊制成铝-铜过渡接头,就可避开铝-铜熔焊的困难,而变为铝与铝、铜与铜的同种金属的熔焊。

常用于铝-铜焊接的几种压焊方法比较见表2-4-3。

表2-4-3 用于铝-铜的压焊方法比较(1)冷压焊铝与铜的冷压焊是在室温下(再结晶温度)使铝和铜共同承受巨太的压力而产生相当大的塑性变形,铝与铜接头的结合面上原子相互靠拢(达到~μm)而产生强大的原子间吸引力,从而使结合面在固态下形成牢固的接头。

主要优点为接头中不产生铝铜脆性化合物,接头在室温下形成,紧邻接头处无热影响区。

冷压焊不能加工过细的导线,也不能加工直径超过100mm的导线。

1)l异种金属冷压焊应具备的条件①母材金属本身的塑性变形大。

②母材金属的氧化膜薄而脆,在塑性变形对容易被压碎。

③母材金属在塑性变形过程中,接触面部位的弹性小,有利于原子相互结合。

2)冷压焊金属的压缩率冷压焊金属的焊接性与两种母材金属在压力作用下的压缩率有关,两种金属只要达到一定压缩率就能实现冷压焊。

铜的压缩率为80%~90%,铝的压缩率为60%~80%。

异种金属冷压焊的压缩率e 可用下式计算:e=[(δ1+δ2 -δ)/δ1+δ2]×100%式中δ——异种金属冷压焊压缩后的厚度(mm);δ1、δ2——两种母材金属冷压焊压缩前的厚度(mm)。

各参数的意义可参考图2-4-2。

3)锅与铜的冷压焊工艺要点图2-4-2异种金属冷压焊的压缩率1—铜2—压力3—异质结合面4—铝①焊前将铝与铜母材进行退火处理,使之软化而增加塑性变形量。

②冷压焊对焊材准备工作要求严格。

将退火后的两种母材金属氧化膜及油污彻底清理干净,并对接头的接合表面进行精确加工使之具有一定的粗糙度并使轴线与表面精确垂直。

③铝与铜的导线或薄板采用搭接接头,而棒料、厚板可采用对接接头。

④选用合适的冷压焊设备和压接工具。

⑤铝与铜搭接时,压力为980~1500MPa。

对接时,由于形变过程中向外部扩展的飞边也需一起加压,因此压力比搭接高3~4倍。

⑥冷压焊后,应清理焊接接头,并进行焊接质量检验。

(2)电阻对焊、闪光对焊和电容储能焊电阻对焊和闪光对焊在铝与铜连接上应用由来已久。

这两种焊接方法都是在焊接时将两工件待焊端面始终压紧,压紧后通以大电流,利用电阻热加热至塑性状态(闪光对焊则加热至液态),然后迅速施加顶锻压力而实现焊接。

例如:闪光对焊时需采用大电流(比焊钢时大1倍)、高送料速度(比焊钢时大4倍)、高压快速顶锻(100~300 mm/s)和极短的通电顶锻时间~ s)。

焊接时应保证对接处加热均匀,并使两个零件的焊口处附近有足够的塑性变形区。

因这两种材料的熔点相差很大,铝的熔化速度比铜快倍,所以要相应增大铝的伸出长度。

电容储能焊利用电容储存的电能,通过瞬时放电,使铝与铜接头在极短时间内通过强大的电流,而使接触面局部熔化,在顶锻力的作用下,挤出有害杂质而实现焊接。

电容储能焊由于电流密度大、放电时间极短(小于)、焊接变形小、节省电能、生产率高,所以非常适于铝与铜的焊接。

这三种压焊都是依靠提高顶锻速度和足够大的顶锻力,同时严格控制通电顶锻时间,除了必须将已形成的氧化物和金属间化合物(脆化物)随液体金属一起挤出接口,或尽量减少脆性层厚度并使之不连续之外,还要保证接触面处产生较大的塑性变形,以获得性能较好的接头。

为了防止产生脆性化合物,这三种方法都常需事先在铜表面上镀上锌、铝或银钎料铝-铜闪光对焊的工艺参数见表2-4-4。

表2-4-4 铝,铜闪光对焊的工艺参数实例:截面为10 mm×100 mm的铝板(L3)与铜板(T2)过渡接头采用闪光对焊进行焊接。

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