鎂-裸鋼板異種金屬冷金屬過渡熔釬焊連接機理

《鎂-裸鋼板異種金屬冷金屬過渡熔釬焊連接機理》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在工程資料-天天文庫。

1、第37卷第5期焊接學報Vol．37No．52016年5月TＲANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTIONMay2016鎂－裸鋼板異種金屬冷金屬過渡熔釬焊連接機理11211朱海霞，曹睿，李雅范，林巧力，陳劍虹(1．蘭州理工大學有色金屬先進加工與再利用省部共建國家重點實驗室，蘭州730050;2．哈爾濱電氣動力裝備有限公司，哈爾濱150000)摘要:以AZ61鎂合金焊絲為填充材料，對AZ31B鎂合金/Q235裸鋼板進行冷金屬過渡熔釬焊試驗研究，分析不同工藝參數對焊縫成形和力學

2、性能的影響．并通過分析焊接接頭微觀組織及其元素分布狀況來研究其連接機理．研究結果表明:隨著送絲速度的增加，接頭最大抗拉載荷先升高后降低，當焊縫寬度較大時，斷裂易發(fā)生在鎂的熱影響區(qū)，其最大抗拉載荷可達6kN以上;焊縫及鎂合金中的Al原子通過焊接過程擴散到界面上形成很薄的Fe-Al相反應層，從而實現(xiàn)了鎂、裸鋼板的有效連接．關鍵詞:冷金屬過渡焊;鎂/裸鋼板;接頭強度中圖分類號:TG456．9文獻標識碼:A文章編號:0253－360X(2016)05－0077－040序言1試驗方法鎂合金作為最輕的結構金屬材料以

3、其具有獨特1．1試驗材料［1］的性能如比強度高、能量衰減系數大等優(yōu)點，使得試驗所采用的材料為AZ31B鎂合金以及Q235其在汽車工業(yè)上的應用優(yōu)勢遠遠超過其它材料．目裸鋼板，焊件尺寸為100mm×200mm×1mm;焊絲［1］前，汽車工業(yè)輕量化已成為主流的發(fā)展方向，如能型號為AZ61鎂焊絲，直徑為1．2mm．實現(xiàn)鎂/鋼有效的連接，不但可以更好的發(fā)揮鎂合金1．2試驗裝置及方法在工業(yè)中的應用潛力而且可促進汽車、軌道客車等采用Fronius公司生產的TPS3200系列數字化交通裝備輕量化并節(jié)約能源．CMT焊機對

4、鎂合金和裸鋼板進行搭接焊．焊前先用鎂和鋼之間的物理性能差異很大，同時鎂、鋼相鋼絲刷將裸鋼板和鎂合金試件表面的氧化膜去除，互之間的固溶度極低，不發(fā)生化學反應．目前，關于再用丙酮和酒精去除鎂合金和裸鋼板上的油污和水［2］［3］鎂/鋼焊接研究如激光焊、攪拌摩擦焊、擴散漬．將表面處理干凈的試樣組合成搭接接頭(裸鋼板［4］焊等，主要以添加中間層為主，讓其中間層和鎂、在下，鎂合金在上)，采用高純氬氣作為保護氣體，冷鋼發(fā)生化學反應以實現(xiàn)連接，但衍生的另一問題是金屬過渡(CMT)一元線性系統(tǒng)進行焊接．焊接裝置熔化釬料發(fā)

5、生反應后生成的金屬間化合物與鋼基體如圖1所示．試驗所用的焊接工藝參數如表1所示．物理性能差異大，容易剝離，造成界面結合強度的降低．此外，鎂合金焊絲還會因鎂蒸發(fā)、合金元素燒損等問題帶來縮孔、過燒等缺陷，造成表面成形不良．因此有必要通過采用合適可控的熱輸入來獲得較好的焊縫成形，并保證界面充分結合．文中采用冷金屬過渡(CMT)焊接技術對AZ31B鎂與Q235裸圖1焊接裝置圖(mm)鋼板進行搭接焊研究，從焊縫形貌、微觀組織及其力Fig.1Schematicdiagramofweldingdevice學性能幾方面

6、進行分析，為鎂和裸鋼的連接提供一定的理論基礎．采用Y-500型X射線衍射儀、JSF-6700F型掃描電鏡(SEM)、能譜分析(EDAX)以及CSS-2205型電子萬能拉伸試驗機分別對接頭的微觀組織以及力學收稿日期:2014－07－12性能進行測試分析．對于焊接接頭力學性能的分基金項目:973計劃前期研究專項(2014CB660810)，國家自然科學基金資助項目(51265028)析，參照GB/T2651-1989《焊接接頭拉伸試驗方法》78焊接學報第37卷用線切割機切成標準拉剪試樣．如圖2所示．好的潤濕

7、．結合上述形貌分析可知，隨著送絲速度增加，焊接時熱輸入和填充的金屬量增大，母材溫度表1焊接工藝參數隨之提高，焊縫填充金屬潤濕鋪展能力也逐漸增加;Table1Weldingparameters當送絲速度增至10．5m/min時，焊接過程就會失送絲速度焊接速度電壓電流載荷穩(wěn)，出現(xiàn)大量飛濺并且鎂板燒損嚴重，這使得焊縫寬序號v/(m·min－1)－1U/VI/AF/kNfv/(mm·s)度減少，反而不利于釬料的潤濕鋪展．16．058．4682．6026．558．7754．5437．059．4845．0547．5

8、510．0855．3258．0510．31025．5568．5510．41045．6879．0510．51085．9689．5510．31176．23910．0511．91306．441010．5512．51364．80圖4潤濕鋪展能力與送絲速度的關系Fig.4Ｒelationshipbetweenwetting-spreadingabilityandwirefeedspeed2．2焊接接頭的力學性能分析將切好的標準拉伸試樣在常溫下進行拉伸