鋁合金-不銹鋼異種金屬管TIG熔-釬焊工藝技術(shù)研究.pdf

1、廣泛應(yīng)用在航空航天,汽車、船舶制造等領(lǐng)域的鋁合金-不銹鋼復(fù)合結(jié)構(gòu),由于其重量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕等綜合特點(diǎn)受到了愈加廣泛的重視。由于鋁合金與不銹鋼之間固溶度極低、熱物理性質(zhì)差異大,焊接過程容易生成脆性金屬間化合物,從而導(dǎo)致二者的連接存在較大難度。多種焊接方法被研究用于實(shí)現(xiàn)鋁/鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)的可靠連接。其中TIG電弧熔-釬焊技術(shù)憑借其自身的經(jīng)濟(jì)性與操作便捷等優(yōu)點(diǎn),成為鋁/鋼異種金屬連接的熱點(diǎn)研究方向。而選擇合理的填充材料與釬劑組合、控制釬焊界面

2、金屬間化合物的生成是利用電弧熔釬焊技術(shù)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)鋁/鋼接頭的保證。
　　本文以TIG電弧熔釬焊為連接方法,以鋼表面預(yù)涂層技術(shù)為背景,分別考察Al-Si、純Al、Al-Cu焊絲作為填充材料時,相應(yīng)的可實(shí)現(xiàn)鋁/鋼優(yōu)質(zhì)接頭的合理釬劑涂層成分。釬劑基體為Nocolok(KAlF465％+K3AlF635%)試劑,通過添加一定比例的合金元素,利用焊接條件下的冶金反應(yīng)實(shí)現(xiàn)對鋁/鋼界面處金屬間化合物的控制,從而保證了接頭良好的力學(xué)性能。研究結(jié)果表

3、明:在采用了Al-Si焊絲作為填充材料時,預(yù)涂層中加入Ni粉能有效降低由Al-Fe-Si反應(yīng)生成的化合物厚度,改善接頭性能,并且當(dāng)預(yù)涂層中Ni粉含量為35%時接頭強(qiáng)度達(dá)到最高;使用純鋁作為填充材料時,在預(yù)涂層中加入鋁粉可提高鋁液在不銹鋼表面潤濕及鋪展的穩(wěn)定性,對界面金屬間化合物厚度影響不大,但使焊縫中析出相增加,當(dāng)預(yù)涂層中鋁粉含量在50%時接頭性能最好;而當(dāng)采用Al-Cu焊絲時,在釬劑中添加任何元素均使性能下降。比較分析采用三種填充材料

4、得到的接頭性能,Al-Cu焊絲填充接頭強(qiáng)度高但韌性差,Al-Si焊絲填充接頭強(qiáng)度與韌性都較差,純鋁填充接頭強(qiáng)度較高且韌性最好。因此,純鋁釬料配合Nocolok+50wt.%Al粉釬劑得到的接頭綜合性能最佳。
　　此外,結(jié)合脈沖焊技術(shù)分別針對1.5mm、3mm、4mm厚的鋁合金與不銹鋼母材展開研究。以焊縫成形與接頭力學(xué)性能為考察對象,確定出各母材對應(yīng)的脈沖TIG熔釬焊最佳焊接工藝參數(shù)。并對各接頭微觀形貌進(jìn)行細(xì)致分析,著重考察界面金屬

5、間化合物與焊縫組織,給出了了接頭組織與性能之間的關(guān)系。對于1.5mm規(guī)格母材,只有脈沖焊技術(shù)才能保證其成形良好;而3mm規(guī)格母材,脈沖焊與非脈沖焊均能實(shí)現(xiàn)其良好成形,但脈沖焊技術(shù)能促進(jìn)鋁鋼界面金屬間化合物的厚度更均一;而對4mm規(guī)格母材,脈沖焊與非脈沖焊均能保證其成形良好,但脈沖在促進(jìn)界面化合物均一方面的效果已不再明顯。
　　在上述研究的基礎(chǔ)上,通過合理設(shè)計夾具,利用TIG電弧熔釬焊技術(shù),選擇適當(dāng)焊接工藝,實(shí)現(xiàn)了鋁/鋼管材的成功對