基于焊接机器人工作站的6061铝管MIG焊接参数研究

使用焊接机器人工作站对φ20 mm×2 mm的6061铝合金薄管的T型对接MIG焊进行了试验,优化了铝合金管MIG焊工艺参数。结果显示:焊接速度为8 mm/s,送丝速度为2.0~2.6 mm/s时,6061铝合金管材的焊接质量最佳,焊接电流与焊接电压对焊接质量的影响不大。     

汽车用铝合金/钢焊接接头组织与力学性能

采用电阻焊方法实现对A6061铝合金和Q235钢的焊接。采用显微硬度计测试焊接接头显微硬度,采用SEM、EDS等方法分析焊接接头界面显微结构和元素组成,研究了点焊接头的缺陷形式。结果表明,铝合金/钢点焊接头主要由靠近Q235侧和靠近铝合金侧两层金属间化合物构成。化合物层主要为Al-Fe金属间化合物,其显微硬度高于基体。采用合适的点焊工艺,可以避免电阻焊接头中未焊合、裂纹、缩孔等缺陷的产生。     

焊接接头的强度

利用低温破断方法对不锈钢焊接接头蠕变断口形貌的分析，Fe3Al与Q235钢异种材料扩散焊的界面剪切强度，薄壁6061铝合金TIG焊接结构强度研究，铝-锂合金焊接接头金属的强度和韧性。[编者按]     

Si和Zn对铝/钢异种金属熔钎焊接头界面组织的影响

采用脉冲旁路耦合电弧MIG熔钎焊方法用ER4043铝合金焊丝对5052铝合金/镀锌钢异种金属进行搭接焊,通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪对所获得的铝/钢连接界面进行了分析与研究。结果表明:焊接接头焊趾处是一个Zn的富集区,通过对该区域组织进行分析发现,焊趾处的物相由靠近钢侧的Fe2Al5Zn0.4和焊缝中的Al-Zn固溶体组成。焊缝中的Si元素参与了界面处化合物层的反应,并生成了Al8Fe2Si三元金属间化合物,该三元金属间化合物沿着焊缝侧金属间化合物Fe Al3的边缘分布。进一步线扫描发现:Si元素在整个界面反应层中有明显富集现象。此外,在测试结果的基础上对Fe-Al-Si三元金属间化合物的生长过程进行探讨。     

6082铝合金中厚板高频脉冲MIG对接焊工艺及接头的残余应力

采用高频脉冲MIG焊和常规脉冲MIG焊进行了6082-T6铝合金8 mm厚板的对接焊工艺试验(焊接接头条件：焊接间隙1 mm,钝边为0.5 mm、坡口角度分别为50°和60°),对比分析了焊缝成形规律及焊后焊趾处的残余应力值。研究结果表明：两种焊接方法的焊缝成形质量良好,与常规脉冲MIG焊相比,高频脉冲MIG焊根部熔深较大,坡口角度为50°时,在相同的热输入(10.7 kJ/cm)条件下,根部熔宽增加约20%,坡口角度60°时,根部熔宽增加约16%;与常规脉冲MIG焊相比,高频脉冲MIG焊的气孔敏感性较小,焊接残余应力较小。坡口角度为60°时,横向残余应力(σ_y)降低约为18.5%,纵向残余应力(σx)下降约为8.3%;坡口角度为50°,横向残余应力(σ_y)降低约为18%,纵向残余应力(σ_x)下降约为7%;坡口角度由60°减小为50°,高频脉冲焊焊趾处的残余应力下降约6%。     

6061Al-DP590冷金属过渡焊点焊件组织与性能

应用冷金属过渡焊技术对6061Al铝合金和DP590镀锌钢板进行搭接点焊,研究不同送丝速度下6061Al-DP590焊接试样焊点的宏观形貌,Fe、Al金属间化合物过渡层厚度及形貌和焊接试样的力学性能。结果表明:送丝速度分别为5、5.6和6.2 m/min时,Fe、Al金属间化合物过渡层的厚度分别为2.3、8和16μm;由于靠近钢板一侧冷却速度较快,容易形成平面晶,紧邻钢板一侧的Fe、Al金属间化合物过渡层界面较为平滑,而靠近铝板一侧由于Al-Fe合金结晶温度区间较大,容易形成柱状晶;当送丝速度为5.6 m/min,焊接速度为1.2 m/min、弧长修正为0时,焊接接头最大载荷可以达到4.5 k N,其力学性能为最佳。     

铜对钢/铝激光-MIG复合焊接头组织及性能的影响

采用激光-MIG复合焊方法研究了铜对SYG960E超高强度度钢/6061铝合金焊接接头微观组织及力学性能的影响.结果表明,与MIG焊相比,激光-MIG复合焊有利于改善焊缝成形及焊接质量.钢/铝界面层具有双层结构,靠近铝焊缝侧为针状的FeAl₃金属间化合物,而靠近钢母材侧为条状的Fe₂Al₅金属间化合物.铜对钢/铝界面层及接头的力学性能具有显著的影响.添加铜后可以有效地减小界面层厚度和裂纹敏感性,降低钢/铝接头的最高硬度,明显提高接头的抗拉强度,接头强度可以提高110%,这主要与铜抑制界面层生长和改善界面层中Fe-Al金属化合物的脆硬性有关.     

A6061铝合金与Q235钢电阻点焊接头组织与性能

采用热补偿电阻点焊方法对A6061铝合金与Q235低碳钢进行焊接,探讨了焊接电流、电极压力对接头熔核尺寸和抗剪力的影响,观察分析了熔核界面区反应物形貌及分布等微观组织结构特征。试验结果表明,A6061铝合金与Q235低碳钢采用热补偿电阻点焊方法能在较低的焊接电流条件下获得具有较大熔核与较高抗剪力的点焊接头;接头熔核直径及抗剪力随焊接电流、电极压力的增大而增大;无飞溅条件下接头最大抗剪力为4.25 kN,对应的焊接电流为17.5 kA;接头界面处生成了主要由Fe2Al5和FeAl3构成的金属间化合物层。     

高速列车6N01铝合金型材激光-MIG复合焊研究

针对高速列车的单层地板和侧墙部件,分别采用MIG焊和激光-单丝MIG复合焊进行6N01铝合金型材试验研究,优化了复合热源焊接的坡口尺寸,对比分析了两种焊接方法的焊缝成形、焊接效率、接头力学性能及微观组织。试验结果表明,复合焊在焊接速度为3 m/min时仍可获得良好的焊缝成形,与MIG焊相比,复合焊接效率可提高3倍以上,抗拉强度提高9%左右。     

镀锌钢-6016铝合金激光焊接组织性能与第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算Fe8Al8及(Fe7X)Al8(X=Pb,Sn,Ti,Cu,Mn,Si,Zn)超胞模型的弹性模量与电子结构,在分析合金化元素改善FeAl金属间化合物力学性质的基础上,选取降低脆性效果较好的Cu和最好的Pb,对1.2 mm厚DC56D+ZF镀锌钢和1.15 mm厚6016铝合金平板试件进行加入中间夹层Cu和Pb的激光搭接焊试验。结果表明:FeAl金属间化合物为脆性相,其电子结构根源在于Fe的sd态与Al的sp态存在电子轨道杂化,为明显的共价键特征;FeAl合金化后,脆性降低,相应脆性由低到高的顺序为(Fe7Pb)Al8、(Fe7Sn)Al8、(Fe7Ti)Al8、(Fe7Cu)Al8、(Fe7Mn)Al8、(Fe7Si)Al8、(Fe7Zn)Al8、Fe8Al8,Pb合金化降低脆性效果最好,激光搭接焊加入中间夹层Pb,钢侧母材与焊缝界面区由母材侧较大晶粒和焊缝的细小晶粒交错形成,熔池金属与母材铝之间没有明显的分界线,焊接接头界面熔合良好;与未加夹层相比,加入中间夹层Cu和Pb后,焊接接头力学性能提高,其中Pb的作用优于Cu的,试样断口均具有韧性断裂特征。     

包覆钎料铝-钢螺柱焊接头组织及性能

采用包覆钎料感应加热方法,以AlSi钎料作为焊缝填充金属,对Q235钢螺柱和6061铝合金进行钎焊.利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析等表征方法,对接头的组织、成分和相组成等进行了分析.结果表明,AlSi钎料与铝母材反应充分,Si元素扩散至铝母材形成针叶状的共晶组织,焊缝近钢侧生成一条狭窄连续的Fe-Al金属间化合物,并沿垂直于铝基体的方向生成出胞状晶,金属间化合物层由Fe2Al5和FeAl3的混合相组织组成.力学性能测试表明,接头的抗剪强度最大为65 MPa,近钢侧金属间化合物的显微硬度值较高,接头断裂在金属间化合物区域,属于延性断裂.     

铝/镀锌钢异种金属旁路分流MIG电弧熔钎焊界面区组织与接头性能

以2 mm厚6061铝合金与镀锌钢板为试验材料,进行旁路分流MIG电弧熔钎焊工艺试验.采用金相显微镜、扫描电镜和拉伸试验机对接头组织及力学性能进行研究,分析了不同焊接速度时界面层组织和接头性能的变化规律.结果表明,随焊接速度增加焊接热输入减少,界面温度下降,元素扩散速度降低,导致接头界面结合层变薄.另外接头强度随焊接速度与界面层厚度增加呈现先增加后减小的趋势,最高强度达135.32 MPa.当焊接速度较低时,界面温度高,易形成脆性金属间化合物,导致其接头性能下降;高速焊接时,铝/钢界面反应不充分,甚至存在未钎合和气孔等缺陷,影响了接头性能.     

铝合金/镀锌钢板Nd:YAG激光+MIG电弧复合热源熔-钎焊接头的组织与性能(英文)

基于铝合金和镀锌钢在熔点上的差异,以ER4043(AlSi5)为填充材料,采用大光斑Nd:YAG激光+MIG电弧复合热源焊接工艺实现两者的熔-钎焊接,研究熔钎焊接头组织和性能。铝合金/镀锌钢板熔钎焊接头分为熔焊接头和钎焊缝两部分,熔焊缝组织由α(Al)等轴晶和晶界上短棒状的Al-Si共晶组织组成,焊趾处的富锌区为α-Al-Zn固溶体和Al-Zn共晶组织。钎焊缝为Fe-Al金属间化合物层,厚度为2~4μm,金属间化合物包括FeAl2、Fe2Al5和Fe4Al13,其中FeAl2和Fe2Al5位于近钢侧的紧密层,而Fe4Al13则呈舌状或锯齿状向熔焊缝内生长。接头抗拉强度随着焊接电流和激光功率的增大呈先增大后减小的趋势,最高可达247.3 MPa。拉伸断裂位置一般位于熔焊缝的熔合区,为以韧性断裂为主的混合断裂。接头内硬度的最大值位于钎焊缝处,然后分别沿着两侧钢板和铝合金熔焊缝逐步降低。     

SUS321不锈钢和6061铝合金激光搭接焊接头的组织和力学性能

焊接参数对钢铝异种接头质量影响明显。主要研究不同的激光功率和焊接速度对SUS321不锈钢和6061铝合金焊缝成形的影响,分析异种接头的微观形貌特征及组成,并对接头的断口形貌和力学性能进行了试验研究。结果表明,不同焊接速度和激光功率对于焊缝成形有着重要影响:当激光功率为2 200~2 400 W,焊接速度为30~35 mm/s时可以获得质量较高的焊缝;在焊接过程中,接头界面形成了FeAl、Fe_2Al_3和Fe_3Al等金属间化合物,它们的存在影响了接头的力学性能;接头在拉伸试验中发生韧性断裂,且裂纹最先在金属间化合物中萌生,并沿着钢铝反应界面进行扩展,直至整个接头发生断裂。     

基于BC-MIG焊的铝/钢异种金属增材制造工艺

以2 mm厚Q235镀锌钢板为基板,直径1.2 mm的4043铝合金焊丝为增材材料,利用BC-MIG焊工艺进行增材试验,得到了成形美观,性能优良的T型材结构. 采用金相显微镜、显微硬度仪、万能拉伸试验机对接头的组织形貌、硬度分布、剪切性能进行研究,获得了沉积层的组织和力学性能的变化规律. 结果表明,沉积层最底部靠铝一侧和靠钢一侧分别形成细长针状和带状Fe/Al化合物,沉积层中部由向上生长的树枝晶组成,而在沉积层顶部的组织没有定向生长的趋势. 剪切试验表明,铝/钢异种金属T型材最大可承受2 108 N的剪切力,剪切角达到13.5°时,受力一侧堆焊层根部发生断裂,堆焊层上无明显裂纹.     

转速对6061铝合金/纯铜异种金属搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

采用搅拌摩擦焊技术对4 mm厚6061-T6铝合金和纯铜进行连接,研究转速对铝铜异种金属接头组织与力学性能的影响。结果表明,当焊接速度为30 mm/min、搅拌头转速在1 200~1 800 r/min的范围内,可以获得表面成形良好、无缺陷的铝铜异种金属接头。大量破碎的铜被搅入焊核区,形成了组织结构复杂的区域。通过EDS和XRD分析,在焊核区内发现了Al_2Cu、Al_4Cu_9和Al Cu金属间化合物。在界面处,铝和铜发生相互扩散形成金属间化合物层,随着转速的提高,化合物层逐渐变厚。由于晶粒细化、固溶强化作用以及金属间化合物的生成,异种接头的焊核区平均显微硬度值高于铝铜两侧平均硬度,并且在焊核区出现硬度峰值点。随着转速的增加,接头抗拉强度呈现先增大后减小的趋势,所得最优接头抗拉强度为183 MPa,达到铜母材的71.8%,断裂位置位于铝侧热影响区,断裂方式为韧性断裂。     

6061铝合金FSW接头与MIG焊接头对比试验

采用搅拌摩擦焊(FSW)和MIG焊分别对6061铝合金板进行了焊接试验,测试了焊接接头的强度,观察了焊接接头的金相组织,并进行了接头的硬度分布测试.结果表明,搅拌摩擦焊接头抗拉强度高达212.05 MPa,是母材抗拉强度的86％,比MIG焊的接头强度略高.焊接接头软化区宽度比MIG焊接头软化宽度窄.6061铝合金母材为典型的轧制组织,焊核区为细小的等轴晶组织,MIG焊接头焊缝为柱状晶组织.     

铝/钢双脉冲MIG熔-钎焊中电弧作用方式对焊缝成形与力学性能的影响

进行了6061铝合金/304不锈钢异种金属板材双脉冲MIG熔-钎焊搭接试验,利用高速摄像和电信号同步采集系统对焊接过程中的电弧形态和电信号进行了采集,研究了电弧作用方式(焊枪倾角与电弧作用位置)对焊缝成形和接头力学性能的影响.结果表明,电弧作用方式的不同对电弧形态、焊缝成形和接头力学性能有显著影响,焊枪前倾角为20°,侧倾角为0°时,焊缝成形对电弧位置的变化敏感;焊枪前倾角为20°,侧倾角为20°时,焊缝成形对电弧位置变化不敏感.前者电弧作用方式下,焊丝末端距铝钢搭接处距离为L. L=-1,0,1 mm时,接头具有较高抗剪强度;后者电弧作用方式下,L=0,1 mm时,接头具有较高抗剪强度.电弧作用位置是影响接头抗剪强度的关键因素,它也会影响金属间化合物层的厚度.对双脉冲MIG焊焊接过程中电弧作用方式对焊缝成形影响的研究有助于对铝钢异种金属焊接过程中的热量分配进行有效控制.     

铝及铝合金MIG焊接预防气孔的措施

针对铝及铝合金MIG焊接过程中容易产生气孑L的情况,分析了产生气孔的原因。这些气孑L主要是氢气孑L。分析了氢的来源,包括母材和焊丝表面的油污、水分及碳氢化合物,焊丝原材料中的氢,施焊环境中的氢。在焊接工艺方面采用亚射流过渡形式,采用合适的焊接速度、焊丝伸出长度、焊枪角度、气体流量、预热温度和层问温度,采用摩擦系数小的特氟龙送丝软管,可以有效的预防和减少铝及铝合金MIG焊接过程中产生的气孔。