汽车用镁/钢异种金属的焊接接头组织与性能研究

采用熔化极惰性气体保护电弧焊(MIG)方法对AZ91D合金/Q345钢异种金属进行了焊接,研究了焊接电流和焊接速度对焊缝显微组织和焊接接头抗拉强度的影响。结果表明,不同焊接电流条件下焊缝区都为等轴晶,且随着焊接电流的增加,焊缝区晶粒尺寸逐渐增大;随着焊接电流的增加,焊接接头的抗拉强度呈现先增加而后降低的趋势,在焊接电流为130 A时取得最大值144 MPa;随着焊接速度的增加,异种金属焊接接头的抗拉强度呈现先增加后降低的特征,在焊接速度为750 mm/min时取得最小值,抗拉强度最小值约为38 MPa。AZ91D合金/Q345钢异种金属适宜的MIG焊接工艺为:焊接电流130 A,焊接速度600 mm/min。     

AZ31B镁合金厚板变极性等离子加丝焊接及工艺研究

采用变极性等离子焊接方法对AZ31B镁合金进行焊接,通过观察AZ31B镁合金变极性等簿子焊接现象,探讨了变极性等离子工艺参数(焊接电流、等离子气流量、焊接速度、送丝速度等)对焊缝成形的影响.试验表明,AZ31B镁合金变极性等离子焊接时将产生烟雾,焊缝正反两面都需要氩气保护,镁合金变极性等离子焊接的工艺范围较宽,通过选择适当的工艺参数可以获得理想的焊缝成形.     

基于PLC控制的Q890D钢/AZ91镁合金MIG对接焊接头组织与性能研究

采用熔化极气体保护焊对Q890D钢和AZ91镁合金异种金属板进行了对接焊试验,研究了焊接电流和焊接速度对接头成形、显微组织和力学性能的影响。结果表明,焊接速度为35 cm/min时,随着焊接电流增加,焊缝区平均晶粒尺寸不断增大,界面层厚度增加,接头抗拉强度呈现先增加而后降低的趋势,在焊接电流为85 A时焊缝成形较好,且具有较高的强度;焊接电流为85 A时,随着焊接速度增大,焊缝区平均晶粒尺寸不断减小,界面层厚度减小,焊接接头抗拉强度呈现先增加而后降低的趋势,焊接速度为45 cm/min时焊缝成形较好,且具有较高的强度。     

工艺参数对AZ31镁合金激光-MIG复合焊缝成形的影响

系统研究激光功率、电弧电流和热源间距对10 mm厚AZ31镁合金激光-MIG (Metal inert gas) 复合焊接工艺稳定性和焊缝成形的影响规律.结果表明:实现最大激光-电弧协同效应的最优热源间距为3 mm;复合焊接熔深决定于激光功率;MIG电弧电流对焊缝宽度有显著影响,但是对焊接熔深影响有限;在优化的工艺参数下,激光-MIG复合焊接能够有效消除镁合金激光焊缝中存在的表面成形缺陷,焊接速度提高50%;与MIG焊接相比,复合焊接熔深提高近10倍,电弧燃烧和熔滴过渡稳定性大幅度提高;因而激光-MIG复合焊接是镁合金焊接的一种有效方法.     

基于单片机控制的Q890D钢/6061铝合金MIG焊接头组织与性能

选取TI公司开发的MSP430F149单片机为控制核心的MIG焊过程控制系统,研究焊接电流、焊接速度、焊接方向&焊枪角度和钢侧坡口角度等对Q890D钢/6061铝合金焊缝成形的影响,并在优化焊接工艺下分析焊接电流和焊接速度对Q890D钢/6061铝合金MIG焊接头界面区组织和接头力学性能的影响。结果表明:Q890D钢/6061铝合金适宜焊接方向为右焊法,适宜的焊枪角度为10°,适宜的钢侧坡口角度为45°,焊丝位置宜处于钢侧坡口中部,适宜的焊接电流和焊接速度分别为105 A和50 cm/min;不同焊接电流和焊接速度的Q890D钢/6061铝合金MIG焊接头的断裂位置都处于界面区,而MIG焊过程中界面区形成的靠近钢侧的(Fe,Cu)2Al5和靠近铝侧的(Fe,Cu)4Al13相的双层金属间化合物层结构有助于改善焊接质量。     

旁路分流MIG电弧熔钎焊接镁/钢异种金属接头特性

以AZ31镁合金与Q235镀锌钢板为研究对象,进行旁路分流MIG电弧熔钎焊接工艺试验,在获得稳定可靠的焊接过程和美观的焊缝成形的同时,实现了镁/钢异种金属的可靠连接.同时采用金相显微镜,高速摄像机和拉伸试验机对焊接接头的组织、熔滴过渡过程以及力学性能进行观察与分析.结果表明,焊接过程中熔滴的排斥过渡增加了熔滴过渡的时间,使得熔滴润湿铺展更为均匀,且保证了界面层元素的充分结合.拉伸试验表明,焊接接头的抗拉强度达133 MPa,约为母材强度的70%,接头断裂发生在镁合金焊缝处,呈韧性断裂的形貌特征.     

镁合金/键铜、镀镍钢激光熔钎焊接头组织性能研究

采用AZ31镁合金焊丝对镁合金/镀Ni(Cu)钢进行激光熔钎焊研究,探讨Cu层和Ni层对激光熔钎焊接头微观组织及性能的影响.结果表明:在Q235钢表面不论是镀Cu层还是Ni层,激光熔钎焊接头宏观形貌较好.在Q235钢板上镀Cu层所得的焊接接头抗拉强度为145.4 MPa,达到镁合金强度的60.6％,相比于在Q235钢上...     

旁路分流MIG电弧熔钎焊接镁/钢异种金属接头特性

以AZ31镁合金与Q235镀锌钢板为研究对象,进行旁路分流MIG电弧熔钎焊接工艺试验,在获得稳定可靠的焊接过程和美观的焊缝成形的同时,实现了镁/钢异种金属的可靠连接.同时采用金相显微镜,高速摄像机和拉伸试验机对焊接接头的组织、熔滴过渡过程以及力学性能进行观察与分析.结果表明,焊接过程中熔滴的排斥过渡增加了熔滴过渡的时间,使得熔滴润湿铺展更为均匀,且保证了界面层元素的充分结合.拉伸试验表明,焊接接头的抗拉强度达133 MPa,约为母材强度的70%,接头断裂发生在镁合金焊缝处,呈韧性断裂的形貌特征.     

镁/钢激光-MIG熔钎焊接头微观组织分析及性能研究

在钢表面电镀20μm的纯铜,以AZ31B镁合金焊丝作为填充材料,采用激光-MIG熔钎焊连接AZ31B镁合金和Q235钢,研究不同参数下熔钎焊接头宏观形貌、微观组织及力学性能。结果表明:在合适的焊接参数下,激光-MIG熔钎焊能得到较好的焊缝表面成型。焊接速度为6 mm/s时,钢侧界面区有3～5μm的界面反应层,且为双层结构。通过EDS和XRD分析,钢侧反应层主要是Al Fe3、Al2Cu3化合物,靠反应层的焊缝区是α-Mg固溶体和Mg2Cu、Al CuMg化合物,焊缝中部为是α-Mg固溶体和Al12Mg17化合物。在最优焊接工艺下,抗拉强度最高,达到188.97 MPa。     

镁-裸钢板异种金属冷金属过渡熔钎焊连接机理

以AZ61镁合金焊丝为填充材料,对AZ31B镁合金/Q235裸钢板进行冷金属过渡熔钎焊试验研究,分析不同工艺参数对焊缝成形和力学性能的影响. 并通过分析焊接接头微观组织及其元素分布状况来研究其连接机理. 研究结果表明:随着送丝速度的增加,接头最大抗拉载荷先升高后降低,当焊缝宽度较大时,断裂易发生在镁的热影响区,其最大抗拉载荷可达6 kN以上;焊缝及镁合金中的Al原子通过焊接过程扩散到界面上形成很薄的Fe-Al相反应层,从而实现了镁、裸钢板的有效连接.     

Q235低碳钢板冷金属过渡焊工艺研究

为了提高低碳钢冷金属过渡焊的焊缝质量,对6 mm厚的Q235钢板进行了I型坡口冷金属过渡焊试验,研究了不同工艺参数下的焊缝成形与接头力学性能。结果表明:Q235钢冷金属过渡焊的最佳工艺参数为焊接电流255A,焊接电压25.5 V,送丝速度7.5 m/s,焊接速度0.80 m/min。此工艺下的焊缝成形良好,接头拉伸试样断裂于母材位置,焊缝力学性能高于母材,焊缝硬度值达到274 HV。     

激光功率对镁合金与镀锌钢激光熔钎焊组织和力学性能影响

以AZ31B镁合金焊丝为填充材料,采用激光熔钎焊连接AZ31B镁合金与Q235镀锌钢,分析不同激光功率对焊缝成型的影响,研究焊接接头不同部位的生成相及其力学性能。结果表明:焊接功率为1800 W时,焊缝成型美观,熔融金属在镀锌钢表面的润湿铺展良好,形成典型的熔钎焊接头,且接头的拉剪力最高。熔钎焊接头富锌区主要由(α-Mg+Mg Zn)相和MgZn_2组成;钢侧界面反应层中生成了Fe-Al相;焊缝区主要由α-Mg和Al_(12)Mg_(17)组成。     

AZ31B/Q235激光诱导电弧填丝焊连接界面分析

利用激光诱导TIG电弧复合热源,通过添加AZ61镁合金焊丝,开展了1.6 mm厚AZ31B镁合金和1.0 mm厚Q235低碳钢板材对接焊研究.分别采用扫描电镜、电子探针、万能拉伸试验机、金相显微镜等仪器进行分析测试.结果表明,采用激光诱导电弧双面填丝焊接工艺,能够获得成形美观、连续的焊缝,焊接接头平均抗拉载荷为3.13 kN.连接界面包括两部分:镁与钢的对接界面为熔化焊接,主要以界面元素扩散为主;远离对接面的接头上下界面为镁合金在钢基体的润湿铺展连接.焊接接头断裂路径表明,连接界面发生的元素扩散是实现镁合金与钢高性能连接的关键.     

AZ91D镁合金/Q345钢MIG焊对接接头组织与力学性能研究

采用熔化极惰性气体保护电弧焊(MIG)方法对AZ91D合金/Q345钢异种金属进行了焊接,研究了焊接电流和焊接速度对接头显微组织和抗拉强度的影响。结果表明在不同的焊接电流和焊接速度下焊缝区都为α-Mg等轴晶,AZ91D侧熔合区组织为晶粒尺寸不均的α-Mg晶粒,整体晶粒尺寸较为细小,而热影响区的晶粒尺寸较为粗大。在AZ91D/Q345接头连接处形成一定厚度的过渡层。随着焊接电流的增加,焊接接头晶粒尺寸逐渐增大,抗拉强度呈现先增加而后略降低的趋势;随着焊接速度的增加,焊接接头晶粒尺寸减小,异种金属焊接接头的抗拉强度也呈现先略增加而后降低的特征。     

焊接速度对镁合金与镀铜钢CMT熔钎焊接头组织和力学性能的影响

采用AZ31镁合金焊丝为填充材料,对AZ31B镁合金和镀铜钢进行冷金属过渡(CMT)熔钎焊连接,利用光学显微镜、SEM、XRD、万能拉伸试验机分析了不同焊接速度对焊接接头的微观组织和力学性能的影响。实验结果显示:焊接接头主要分为富铜区、焊缝区、钎焊区、热影响区和母材;焊缝区是由α-Mg固溶体、Mg-Al相和Mg-Cu相组成。在焊接速度为300 mm/min时,镁合金在镀铜钢表面润湿铺展较好,所得焊接接头成型美观,焊接接头载荷最大,可达3.99 kN。     

镁/钢填镍夹层激光-电弧复合对接熔化焊特性

利用激光-电弧(TIG)复合热源的能量密度梯度分布特征,通过添加镍箔夹层,开展了AZ31B镁合金与Q235钢对接熔化焊研究.采用电子万能拉伸试验机、扫描电镜、X射线衍射仪等手段分析了焊接接头的组织特征以及力学性能.结果表明,采用该方法能够实现镁/钢异质金属对接焊接成形,界面结合良好,接头钢侧形成了由Fe,Ni,Al元素构成的明显过渡区,焊缝主要由α-Mg和大量弥散分布的白色AlNi相颗粒组成.焊接接头断裂在钢侧界面附近,断口形貌呈现准解理断裂特征,接头平均抗拉强度为232 MPa,可达镁合金母材的90%.     

基于SYSWELD的铝钢薄板CMT焊接温度场数值模拟

使用冷金属过渡(cold metal transfer,CMT)焊对1 mm厚的6061-T6铝合金和Q235镀锌钢薄板进行了搭接焊试验,并使用SYSWELD有限元软件对铝钢薄板搭接焊的温度场进行了数值模拟,研究了焊接速度对铝钢异种金属CMT焊接温度场的影响。结果表明,焊接电流为68 A,焊接电压为10.9 V,送丝速度为3.9 m/min,焊接速度为0.56m/min时,焊缝成形较均匀。铝钢薄板搭接焊时,温度场偏向铝板一侧,呈非对称分布;在焊接电流、焊接电压和送丝速度相同时,焊接速度越高,热输入越小,焊缝越窄。     

PLC控制下AZ31镁合金焊接工艺的优化

对AZ31镁合金进行了焊接试验,通过PLC控制系统在线控制焊接电流和焊接速度,研究了焊接工艺参数对焊接接头焊缝成形性、力学性能及焊缝区和热影响区显微组织的影响。结果表明,随着焊接电流的上升,焊接接头的抗拉强度与伸长率都表现为先增加而后降低。在焊接电流为140 A时,焊接接头试样取得了最大的抗拉强度和伸长率,分别为240 MPa和11%;随着焊接速度的增大,焊接接头的抗拉强度与伸长率先增加而后降低。当焊接速度为4 mm/s时,抗拉强度与伸长率分别为280 MPa和11%。     

焊接工艺参数对镁合金CO2激光焊焊缝表面成形的影响

探讨了焊接工艺参数包括激光功率、焊接速度、正面和背面的保护气体流量对焊接工艺效果和接头成形的影响.结果表明,对AZ61和AZ31两种镁合金,激光功率的增大,焊缝正面和背面的熔宽都明显增大;而焊接速度的增大,焊缝正面和背面的熔宽明显减小.在同样的工艺参数情况下,AZ61的熔化效率比AZ31更高,获得的焊缝正面和背面熔宽更大.正面的保护气体流量大小对焊缝熔宽的影响较小,而背面保护气体流量对焊缝熔宽基本没有影响,但正面和背面气体流量主要影响到焊缝正反面的保护效果,影响到焊缝的表观.试验结果表明,在适当的工艺参数下,采用CO2激光焊接方法可以较好地实现不同厚度的AZ61和AZ31镁合金的焊接,而且焊缝成形良好,接头的力学性能优良.     

镁合金与钢CMT电弧熔-钎焊微观组织及性能研究

以AZ31镁合金焊丝作为填充材料,采用CMT电弧熔-钎焊焊接AZ31B镁合金和Q235镀锌钢。分析不同焊接速度对熔-钎焊接头宏观形貌、微观组织及力学性能的影响,探讨钎焊界面元素分布特征。结果表明:送丝速度6.0 m/min,焊接速度350～450 mm/min时,熔-钎焊接头宏观形貌较为美观;焊接速度较大时,钎焊区生成厚度6～8μm的反应层,物相为Mg-Zn和Mg-Al相;焊接速度较小时,钎焊区生成厚度为1～4μm的反应层,物相为Mg-Al和Fe-Al相;焊接速度400 mm/min时,焊接接头最大拉剪强度为4.76 kN。