Q235钢与5052铝合金CMT焊接工艺研究

Q235钢与5052铝合金CMT焊接工艺研究当前,随着汽车工业对铝及其合金的广泛应用,铝/钢异种金属的连接逐渐成为焊接领域的热点问题。本文针对铝合金和Q235钢异种金属在汽车工业中的轻量化结构制造,采用冷金属过渡（CMT）熔-钎焊方法进行1mm薄板搭接工艺研究,包括焊接速度、送丝速度、气体种类、钎剂对焊缝宏观形貌、接头微观组织和力学性能的影响。

实验结果表明,Ar气组中,焊接速度0.45m/min,送丝速度4.5m/min,焊接电压12.5V,焊接电流71A,可获得最大抗拉强度128MPa,此时金属过渡层硬度值为179.4HV,厚度约为5.04μm。CO₂气组中,焊接速度0.45m/min,送丝速度5.3m/min,焊接电压12.7V,焊接电流81A,可获得其最大抗拉强度133MPa,此时金属过渡层硬度值为194.6HV,厚度约为5.68μm。

当CO₂作为保护气体时,其焊缝熔化区主要为少量

Mg₂Al₃和Al,α-Al,且Zn元素没有完全的蒸发烧损,少量存在于铝侧近钎焊界面。其铝侧近钎焊界面处发现了粗大的相组织

Fe₂Al₅。

使用CO₂气体作为保护气时,可提高焊接接头的抗拉强度和硬度,改善铝接头软化的问题。非镀锌钢Q235与5052铝合金焊接过程中,在标准参数下,钎剂KAlF₄+Zn+Sn作用下的钎料铺展性较好,润湿角较小。

使用KAlF₄+Zn可以抑制Fe-Al金属间化合物的生长,减少硬脆相的含量,提高焊接接头的韧塑性。而采用钎剂

KAlF₄+K₂SiF₆后,焊接接头硬度最大可达到211.4HV。

当采用钎剂KAlF₄+Zn+Sn,通过调整焊接参数对焊接接头进行焊接时,当电流71A,电压12.5V,焊接速度0.3m/min,送丝速度4.5m/min时,焊接接头可获得最大抗拉强度134.77MPa。此时接头硬度也明显高于其他焊接参数下的接头硬度,最大硬度可达454.5HV。

通过钎焊区微观组织观察到部分金属间化合物以锯齿状存在于焊缝中,α

-Al基体与金属间化合物交错结合在一起,锯齿加交错结合的结构可以提升铝/钢界面结合力,降低了裂纹扩展趋势。