含镁铝合金镀锌钢cmt电弧熔钎焊工艺研究(附件)【字数：12990】
Keywords: CMT; Galvanized steel; Meltingbrazing; Dissimilar metal welding. 目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究目的及意义 1
1.2 铝合金与钢的焊接性、焊接原理及方法 1
1.2.1 铝合金与钢的焊接性 1
1.2.2 铝合金与钢的焊接原理 2
1.2.3 铝合金与钢的焊接方法 2
1.3 国内外铝合金与钢焊接的研究现状 3
1.3.1铝/钢压焊 3
1.3.1.1 摩擦焊 3
1.3.1.2 搅拌摩擦焊 3
1.3.1.3 爆炸焊 4
1.3.2 铝/钢钎焊 4
1.3.3 铝/钢的熔钎焊 5
1.4 课题主要研究内容 5
第二章 试验材料、设备和方法 7
2.1 试验材料 7
2.1.1实验母材 7
2.1.2 填充材料 8
2.2 实验设备及装置 8
2.2.1 焊接设备 8
2.2.2 拉伸试验设备 9
2.2.3 微观分析设备 9
2.3 实验研究方法 9
2.4 测试分析方法 10
2.4.1 微观组织分析 10
2.4.2 力学性能分析 10
第三章 铝镁合金/镀锌钢板CMT焊接工艺研究 11
3.1 焊接工艺参数的选择及依据 11
3.2 焊接速度对焊缝组织及性能的影响 12
3.2.1 焊接速度对接头宏观形貌的影响 12
3.2.2 焊接速度对接头微观组织形貌的影响 14
3.2.2.1 焊缝区 14
3.2.2.2 界面区 14
3.2.3 焊接速度对焊接接头力学性能的影响 15
3.3 送丝速度对焊缝组织及性能的影响 16
3.3.1送丝速度对接头宏观形貌的影响 16
3.3.2 送丝速度对接头微观组织分析 17
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焊缝区 17
3.3.2.2 界面区 18
3.3.3 送丝速度对焊接接头力学性能的影响 19
3.4 含镁量的不同对焊缝组织及性能的影响 19
3.4.1 含镁量对接头宏观形貌的影响 19
3.4.2 含镁量对接头微观组织的影响 20
3.4.2.1 熔化区 20
3.4.2.2 界面区 22
3.4.3 含镁量对接头力学性能的影响 23
结论 24
致谢 25
参考文献 26
第一章 绪论
1.1 研究目的及意义
铝及铝合金属于轻质材料，密度较低，耐腐蚀且易于加工。因此，国民经济建设中会有广泛的应用，而且应用范围仅仅次于钢。钢一直在国民经济建设中处于主导地位，是一种应用最广泛的金属材料。为了使两种材料很好的结合起来，来充分结合两者之间的优势，铝合金与钢之间的异种金属连接便成了研究的重点。尤其是近年来，节能环保的话题越来越多，发达国家基于节能、减排的发展，对汽车行业提出了轻量化的发展思路。因此在确保汽车安全性的条件下，采用铝合金／钢一体化复合结构,可以减少汽车总重量，达到减少排放、降低环境污染和节约能源目的[13]。但是，由于铝与钢的物理化学性能相差较大，采用传统熔焊方法容易在焊缝中形成大量的脆性金属间化合物，导致接头力学性能降低，增加了铝/钢异种金属焊接的难度[4]。研究者们越发的关注铝合金与钢的可靠连接。近年来，国内外很多焊接工作者[57]对铝/钢熔一钎焊的焊接工艺、焊接材料、界面层控制等方面展开了研究并取得了一定的成果。普通的电弧焊[7,8]由于热输入量较大，在焊接过程中容易形成粗大的金属间化合物影响焊接接头性能。而摩擦焊、扩散焊等固相焊方法虽然也能得到性能优良的焊接接头，但是对工件的形状有很高要求，所以应用范围小[9] 。
1.2 铝合金与钢的焊接性、焊接原理及方法
1.2.1 铝合金与钢的焊接性
表11列出了铝与铁的物理参数的比较。从表中数据可以看出，铝与铁的金属性能存在巨大的差异，因此，铝与钢焊接性较差主要是由于铝钢性能的差异引起的。铝与钢焊接时存在的问题主要有[10]：
（1）由表中的数据可以看出钢的熔点较于铝大的多,在焊接过程中,会出现这样一种情况，当铝合金已经处于液态时,钢仍然处于固态。其次，钢与铝的密度相差值也很大,当钢完全熔化后,铝会浮在钢水上面,冷却结晶后焊缝成分不均匀,使得焊接接头的性能降低。所以，铝合金与镀锌钢板的直接焊接就会变得很难。
（2）一种非常难熔的物质Al2O3(熔点高达2073℃)氧化膜会在铝合金与钢的焊接过程中在母材表面产生,熔池表面也会有许多的这种氧化膜,而且熔池的温度越高, 氧化铝氧化膜便越厚,氧化膜的严重阻碍了液态金属的结合, 出现夹渣。
1.2.2 铝合金与钢的焊接原理
特别是近年，铝合金与钢的异种焊接越来越成为许多研究人员的重点研究热点。熔钎焊是采用不同的焊接热源对异种金属进行焊接，其中高熔点的母材不熔化，低熔点的母材发生部分熔化与钎料混合在高熔点的母材表面发生润湿铺展，从而形成一边是熔化焊，一边是钎焊的复合焊接接头[11]，接头形式一般以对接和搭接为主。铝合金/钢熔钎焊是利用铝合金和钢巨大的熔点差异，焊接过程中铝合金熔化，钢不熔化，钎料与铝合金母材熔化在钢板表面发生润湿铺展作用，通过严格控制焊接热过程，避免在焊缝中形成脆而硬的FeAl金属间化合物，导致接头性能降低，另外界面处的金属间化合物结构、分布、形状也对接头的性能有影响。所以，可以通过采用不同的焊接方法来控制界面处金属间化合物，从而提高接头的性能[12]。目前熔钎焊以其能够发挥材料的固有优势成为了工业上焊接异种金属的首选方法之一。
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