銅鋁異種材料焊接的研究現(xiàn)狀

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1、咸陽職院技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系畢業(yè)論文銅鋁異種材料焊接的研究現(xiàn)狀姓名:陳軍波學(xué)號(hào):081410144專業(yè)名稱:焊接技術(shù)及自動(dòng)化班級(jí):高職焊接0801班指導(dǎo)教師:岳愛強(qiáng)目錄摘要1關(guān)鍵詞1一、鋁和鋁合金的性質(zhì)及其焊接性能11.鋁的物理性質(zhì)12.鋁合金材料的焊接難點(diǎn)23.鋁合金材料焊接的工藝方法34.鋁合金焊接接頭中的裂紋及其特征45.鋁合金焊接裂紋的防止措施5二、銅的性質(zhì)71.銅的密度72.銅的電阻率73.銅的一些基礎(chǔ)知識(shí)84.銅的硬度9三、銅鋁異種材料的各種焊接方法研究現(xiàn)狀91.熔焊92.壓焊102.1冷壓焊102.2摩擦焊102.3閃光對(duì)焊112.4磁力脈沖112.5爆炸焊112.6擴(kuò)

2、散焊123.釬焊123.1硬釬焊123.2軟釬焊124.攪拌摩擦焊134.1微觀組織結(jié)構(gòu)134.2焊接工藝及接頭性能13四、結(jié)論13參考文獻(xiàn)14銅鋁異種材料焊接的研究現(xiàn)狀摘要:鋁銅接頭一般采用壓焊、擴(kuò)散焊、超聲波焊、鍍覆過渡層氣體保護(hù)焊等焊接方法,由于設(shè)備復(fù)雜,生產(chǎn)成本高,生產(chǎn)周期長(zhǎng),限制了這些方法的使用。近幾年,銅鋁的直接軟釬焊成為研究的熱點(diǎn)。綜述了近年來銅與鋁軟釬焊在釬焊方法、釬料及釬劑三個(gè)方面的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。指出銅鋁軟釬焊的技術(shù)優(yōu)勢(shì),銅與鋁軟釬焊技術(shù)應(yīng)用前景廣闊。關(guān)鍵詞:焊接工藝;焊接方法;發(fā)展前景一、鋁和鋁合金的性質(zhì)及其焊接性能1.鋁的物理性質(zhì)鋁是銀白色的輕金屬,較軟,密度

3、2.7g/cm3,熔點(diǎn)660.4℃,沸點(diǎn)2467℃,鋁和鋁的合金具有許多優(yōu)良的物理性質(zhì),得到了非常廣泛的應(yīng)用。鋁對(duì)光的反射性能良好,反射紫外線比銀還強(qiáng),鋁越純,它的反射能力越好,常用真空鍍鋁膜的方法來制得高質(zhì)量的反射鏡。真空鍍鋁膜和多晶硅薄膜結(jié)合,就成為便宜輕巧的太陽能電池材料。鋁粉能保持銀白色的光澤,常用來制作涂料,俗稱銀粉。純鋁的導(dǎo)電性很好,僅次于銀、銅,在電力工業(yè)上它可以代替部分銅作導(dǎo)線和電纜。鋁是熱的良導(dǎo)體,在工業(yè)上可用鋁制造各種熱交換器、散熱材料和民用炊具等。鋁有良好的延展性,能夠抽成細(xì)絲,軋制成各種鋁制品,還可制成薄于0.01mm的鋁箔,廣泛地用于包裝香煙、糖果等。鋁合

4、金具有某些比純鋁更優(yōu)良的性能,從而大大拓寬了鋁的應(yīng)用范圍。例如,純鋁較軟,當(dāng)鋁中加入一定量的銅、鎂、錳等金屬,強(qiáng)度可以大大提高,幾乎相當(dāng)于鋼材,且密度較小,不易銹蝕,廣泛用于飛機(jī)、汽車、火車、船舶、人造衛(wèi)星、火箭的制造。當(dāng)溫度降到-196℃第14頁共14頁時(shí),有的鋼脆如玻璃,而有些鋁合金的強(qiáng)度和韌性反而有所提高,所以是便宜而輕巧的低溫材料,可用來貯存火箭燃料液氧和液氫。2.鋁合金材料的焊接難點(diǎn)(1)極易氧化在空氣中,鋁容易同氧化合,生成致密的三氧化二鋁薄膜(厚度約0.1-0.2μm),熔點(diǎn)高(約2050℃),遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鋁及鋁合金的熔點(diǎn)(約600℃左右)。氧化鋁的密度3.95-4.10

5、g/cm3,約為鋁的1.4倍,氧化鋁薄膜的表面易吸附水分,焊接時(shí),它阻礙基本金屬的熔合,極易形成氣孔、夾渣、未熔合等缺陷,引起焊縫性能下降。(2)易產(chǎn)生氣孔鋁和鋁合金焊接時(shí)產(chǎn)生氣孔的主要原因是氫,由于液態(tài)鋁可溶解大量的氫,而固態(tài)鋁幾乎不溶解氫,因此當(dāng)熔池溫度快速冷卻與凝固時(shí),氫來不及逸出,容易在焊縫中聚集形成氣孔。氫氣孔目前難于完全避免,氫的來源很多,有電弧焊氣氛中的氫,鋁板、焊絲表面吸附空氣中的水分等。實(shí)踐證明,即使氬氣按GB/T4842標(biāo)準(zhǔn)要求,純度達(dá)到99.99%以上,但當(dāng)水分含量達(dá)到20ppm時(shí),也會(huì)出現(xiàn)大量的致密氣孔,當(dāng)空氣相對(duì)濕度超過80%時(shí),焊縫就會(huì)明顯出現(xiàn)氣孔。(3

6、)焊縫變形和形成裂紋傾向大鋁的線膨脹系數(shù)和結(jié)晶收縮率約比鋼大兩倍,易產(chǎn)生較大的焊接變形的內(nèi)應(yīng)力,對(duì)剛性較大的結(jié)構(gòu)將促使熱裂紋的產(chǎn)生?!?4)鋁的導(dǎo)熱系數(shù)大鋁的導(dǎo)熱系數(shù)大(純鋁0.538卡/Cm.s.℃)。約為鋼的4倍,因此,焊接鋁和鋁合金時(shí),比焊鋼要消耗更多的熱量?!?5)合金元素的蒸發(fā)的燒損鋁合金中含有低沸點(diǎn)的元素(如鎂、鋅、錳等),在高溫電弧作用下,極易蒸發(fā)燒損,從而改變焊縫金屬的化學(xué)成分,使焊縫性能下降。(6)高溫強(qiáng)度和塑性低高溫時(shí)鋁的強(qiáng)度和塑性很低,破壞了焊縫金屬的成形,有時(shí)還容易造成焊縫金屬塌落和焊穿現(xiàn)象?! ?7)無色彩變化第14頁共14頁鋁及鋁合金從固態(tài)轉(zhuǎn)為液態(tài)時(shí),無

7、明顯的顏色變化,使操作者難以掌握加熱溫度。3.鋁合金材料焊接的工藝方法 (1)焊前準(zhǔn)備  采用化學(xué)或機(jī)械方法,嚴(yán)格清理焊縫坡口兩側(cè)的表面氧化膜。  化學(xué)清洗是使用堿或酸清洗工件表面,該法既可去除氧化膜,還可除油污,具體工藝過程如下:體積分?jǐn)?shù)為6%~10%的氫氧化鈉溶液,在70℃左右浸泡0.5min→水洗→體積分?jǐn)?shù)為15%的硝酸在常溫下浸泡1min進(jìn)行中和處理→水洗→溫水洗→干燥。洗好后的鋁合金表面為無光澤的銀白色?! C(jī)械清理可采用風(fēng)動(dòng)或電動(dòng)銑刀,還可采用刮刀、銼刀等

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