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  • 钢/铝复合板材的激光焊接技术介绍
    时间:2015-01-31 13:14 作者:admin 点击:次
    钢/铝复合板材的激光焊接技术介绍

       对于钢/铝两种金属的焊接,由于两者之间的固溶度很低,物理、化学性能差异较大,极易反应生成 Fe-Al 脆性金属间化合物,故严重影响焊接接头的力学性能。但是对于汽车车身多材料结构而言,钢/铝、铸铁/铝等两种不同类型的材料进行连接焊接却是不能避免的。采用摩擦焊、超声波焊、扩散焊和冷压焊等压焊方法对钢/铝进行焊接,可获得良好焊接接头,但这些方法共同的缺点是焊件形状受到限制。与常规熔焊相比,激光焊用激光束作焊接热源,具有能量密度高、热输入量小、热量集中、热源易控制、焊缝深宽比大、热影响区窄、焊接变形小以及高效高自动化等诸多优点。但是,实验表明,解决焊接区Fe-Al 金属间化合物的脆性是钢/铝激光焊的一大难点。

    最近,湖南大学在激光焊接中添加Zr粉末,通过改变钢/铝界面元素分布、物相组成及微观组织形态,获得了优质钢/铝焊接接头,为钢/铝激光焊接技术在汽车行业的应用打开了一个新的发展方向。
    他们选用Zr作为添加粉末,采用光纤激光器对 1.4 mm 厚的DC51D+ZF 镀锌钢和 1.2 mm 厚的 6016 铝合金平板试件进行激光搭接焊试验。镀锌钢与 6016 铝合金激光搭接焊,激光功率为 1800 W、焊接速度为 50 mm/s、离焦量为+2.0mm、保护气体为Ar,流量为 20 L/min。
    检测表明,未添加Zr粉的试样,钢/铝界面层存在许多针状物质,部分针状物质在界面层上断裂,游离而自由形核,形成新的枝针状物质,其主要组成为 Fe、Al 元素以 1:1 或 1:3比例形成的Fe-Al 脆性金属间化合物。相同焊接工艺条件下添加Zr粉末的试样中,焊缝熔池形貌良好,余高适宜,无明显气孔、裂纹等缺陷,对比未添加粉末的试样,组织晶粒细小、均匀,钢/铝界面层无 Fe、Al 元素组成的 Fe-Al 脆性金属间化合物的针状物质。相对于未添加粉末的焊缝区域,添加 Zr 后,焊缝热影响区域小。X光衍射分析表明,添加 Zr粉末的试样,未形成 Fe-Al 脆性金属间化合物,却形成了新的物相 ZrFe3.3Al1.3。可见,由于ZrFe3.3Al1.3韧性相抑制 Fe-Al 脆性金属间化合物生成,因此,添加 Zr 能明显提高钢/铝焊接接头的力学性能。
    焊接试样的剪切强度测试表明,未添加粉末的试样,平均剪切强度为34.53 MPa;添加 Zr粉末的试样,平均剪切强度为 43.88 MPa,焊接接头的平均剪切强度提高明显。未添加粉末的试样,微观形貌表现为河流状花样,钢/铝试样呈现典型脆性断裂特征。添加Zr 粉末的试样,微观形貌含有微量韧窝,表现为混合性断裂特征。
    总之,在钢-铝激光焊接中添加Zr粉末,不仅可以细化晶粒,而且Zr与 Al 和 Fe 会形成韧性相,抑制 Fe-Al 脆性金属间化合物的生成,从而明显改善钢/铝焊接接头的力学性能。

    本文来自河北圣天管件宝乐彩票官网集团宝乐彩票官网 仅供参考

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