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5A02铝合金与镀锌钢C02激光熔钎焊接工艺

导读: 利用激光熔一钎焊实现了5A02铝合金板和镀锌钢板的优质连接。对焊缝的金相分析表明,接头钢母材未发生熔化。

  利用激光熔一钎焊实现了5A02铝合金板和镀锌钢板的优质连接。对焊缝的金相分析表明,接头钢母材未发生熔化。钢一侧为钎焊,铝一侧为熔焊;对接头的组织和结构分析表明。在焊缝金属和镀锌板的界面区形成的金属间化合物,主要成分为FeAlSi、FeAl和FeAl3;拉伸试验表明。焊接接头的抗拉强度可达155.720MPa,约为5A02铝合金母材抗拉强度的76.97%,试样断裂在铝合金母材热影响区,接头的断裂主要是塑性断裂,但有脆性断裂的痕迹。

  随着铝一钢结构件在制造业中的不断应用,实现铝与钢优质、高效的焊接成为焊接领域急需解决的问题。然而由于铝与钢之间的热物理性能差异大、两者固溶度低又极易生成脆性的金属间化合物。使得铝与钢的焊接性较差。铝一钢熔化焊得到的接头组织不均匀,而且会生成大量的A1.Fe金属间化合物,造成接头性能达不到要求;压力焊、钎焊等固相焊接方法虽能得到优质的焊接接头。但是这些焊接方法易受到焊件的形状、尺寸以及焊接环境的影响,因此难以实现大批量的生产要求。

  国外利用电子束焊、电弧焊及激光滚焊等焊接方法研究了铝/钢的熔一钎焊删。这种焊接方法的关键是严格控制焊接热输入量.利用铝和钢的不同熔点。使得铝母材刚好熔化但是钢母材不熔化,熔化的铝母材与填充金属一起铺展在钢母材表面并与其实现钎焊连接,从而形成熔一钎焊接头.实现铝一钢优质的连接。

  本文以CO:激光器为焊接热源。用ER4043为填充焊丝对5A02铝合金和ST04z热镀锌钢板进行熔一钎焊试验.并对得到的焊接接头的结构、组织成分及力学性能进行分析。

  1、试验材料与方法

  试验用铝板和镀锌钢板的厚度均为1.0mm.尺寸为125IIlrn×50mm;焊丝直径为1.2mm。试验所用的激光为Gs.TFLl0KC02高功率横流C02激光器,主要技术指标:波长为10.6岬;不稳定性≤3%;气体成分为C02:N2:He=l:lO:20;电源Ac=(380±10%)V、50Hz、120kvA;额定激光功率≥10.0l(W;焊接模式为多模。

  用丙酮对待焊的铝板和镀锌钢板表面进行清洗,去除油污。铝板还需去除表面的氧化膜,方法是先碱洗后酸洗。表面处理干净的板材组合成搭接接头(铝板在上,镀锌钢板在下),通过对激光功率及焊接速度的控制从而实现对焊接热输入量的精确控制。在保证钢母材不熔化的前提下让铝母材及焊丝熔化.熔化的铝母材及焊丝铺展在镀锌钢板表面并与其形成钎焊连接,从而形成熔一钎焊接头。实现铝一钢的连接。图1为铝一钢激光熔一钎焊示意图。

  图l 激光熔一钎焊示意图

  取成形良好试件的一部分做拉伸性能试验.另一部分沿焊缝横截面剖开,制成金相试样,进行组织观察及成分分析。

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