鋁鋼異種金屬激光-電弧復(fù)合焊接工藝和接頭界面特性研究.pdf

1、激光-CMT復(fù)合焊接工藝能夠在保持激光-電弧復(fù)合焊接優(yōu)點(diǎn)的同時,具有更高的能量控制精度和工藝穩(wěn)定性,能夠進(jìn)一步提高焊接速度并降低熱輸入,從而能夠更有效的控制鋁鋼異種金屬連接接頭的界面生長行為,提高接頭質(zhì)量。本文進(jìn)行了2mm厚6061鋁合金和304不銹鋼的光纖激光-CMT電弧復(fù)合焊接試驗(yàn),研究了鋁鋼異種金屬復(fù)合焊接對接接頭的形貌特征和組織性能,探討了界面層生長機(jī)制,并得到以下研究結(jié)果:
　　得到了工藝參數(shù)對鋁鋼異種金屬激光-CMT復(fù)

2、合焊接頭形貌的影響規(guī)律。各工藝參數(shù)的優(yōu)化范圍為:激光功率1.8~2.1kW,送絲速度(和電弧電流相對應(yīng))4.8~5.4m/min,激光偏移量0.4~0.8mm,焊接速度2~3m/min。
　　通過SEM、EDS和XRD的測試結(jié)果發(fā)現(xiàn):不銹鋼和熔合區(qū)界面存在明顯的IMCs層;從接頭上部到下部,IMCs界面層逐漸增厚,并由鋸齒狀變成板塊狀;IMCs層通常表現(xiàn)為兩層結(jié)構(gòu),分別為靠近鋼基體一側(cè)的θ-Fe4(Al,Si)13層和靠近焊縫一側(cè)

3、的τ5-Al8(Fe,Cr)2Si層組成。當(dāng)激光偏移量為0.4mm時,熱輸入的優(yōu)化范圍為80~110J/mm。在此范圍內(nèi),IMCs界面層厚度范圍為3~6.5μm,接頭抗拉強(qiáng)度大于130MPa,達(dá)到鋁母材的80％以上。
　　熱力學(xué)計算發(fā)現(xiàn)在界面可能生成的Al-Fe或Al-Fe-Si金屬間化合物的生長自由能隨著Al含量的增加而降低。動力學(xué)分析表明復(fù)合焊接熔池的快速凝固使得Fe原子在鋁熔池中的溶解速度成為IMCs界面層生長的決定性因素。