本文關鍵詞：鋁合金與鍍鋅鋼TIG熔釬焊工藝研究

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【摘要】：本文以將5052系鋁合金和鍍鋅鋼板作為研究目標,填充釬料為ER4043鋁硅焊絲,利用TIG熔釬焊的方法,同時分別添加鋁合金表層噴丸預處理和超聲波振動外場等輔助工藝,進行了鋁/鋼異種金屬焊接的工藝性試驗,并且對鋁/鋼焊接接頭的組織與性能進行了相關測試研究以及對比分析。經(jīng)過一列試驗,得出焊接的最佳工藝參數(shù)為:焊接速度200mm/min,焊接電流70A,送絲速度800mm/min,焊接電壓13V。在最佳工藝參數(shù)下,接頭的最大抗拉強度為108MPa。接頭主要由母材區(qū)、熱影響區(qū)、熔合區(qū)和界面區(qū)組成。熔化區(qū)組織主要為α-Al固溶體以及Al-Si共晶相。界面區(qū)的寬度大約為3.5~8um,其組成為硬質(zhì)鋁鐵金屬間化合物。顯微硬度測試表明,其硬度可達210HV以上,其中靠向鋁側(cè)形成的為FeAl3,而靠向鋼側(cè)形成的為Fe2Al5,界面層的厚度隨熱輸入的增加而增加。接頭斷裂位置主要位于熔合區(qū),斷裂方式偏向韌性斷裂�；谧罴押附訁�(shù),焊前加入鋁合金表層噴丸預處理工藝,接頭的最大抗拉強度為113MPa。接頭界面層的厚度有略微增加,大約為5~8um,但變化不明顯。接頭均斷裂在熔合區(qū),噴丸處理后,熱影響區(qū)的強度有所提高。表面噴丸預處理工藝,有效地破碎或部分去除了鋁合金表面致密氧化膜層,提高了熱輸入的利用率以及對熔池的保護性,減少了焊接后的夾渣等缺陷,同時提高了熔融金屬在鍍鋅鋼表面的潤濕性與鋪展性。另一方面,局部位置晶粒的細化,晶界數(shù)量的增多為熱量的傳輸提供了更多的通道�；谧罴押附訁�(shù),焊接過程中加入超聲波振動外場工藝,接頭的最大抗拉強度為117MPa。接頭熔合區(qū)晶粒組織中柱狀晶大量減少,晶粒尺寸得到細化,且熔合區(qū)的顯微硬度略微提升。加入超聲波振動外場,有效地減少了焊接后接頭的氣孔,夾雜等缺陷;振動一定程度上細化了晶粒,并且使整體組織均勻化;通過一定程度上破碎或去除鋁合金致密氧化膜,使焊接熱量的分布更為均勻,并且為熱量的傳輸提供更多的通道。整體來說,鋁合金表面噴丸預處理工藝和超聲波振動工藝一定程度上改善了鋁/鋼TIG熔釬焊接頭的組織與性能。在本文的最后,利用熱力學模型有效地驗證了鋁鋼接頭界面區(qū)所生成的金屬化合物種類,通過計算得知其主要組成為FeAl3和Fe2Al5,與實驗結(jié)果相吻合。
【關鍵詞】：TIG熔釬焊 金屬間化合物 噴丸預處理 超聲波振動
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG454
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-20
• 1.1 研究背景、目的和意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-18
• 1.2.1 鋁/鋼焊接性9-11
• 1.2.2 鋁/鋼異種金屬焊接工藝研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.3 鋁合金表面噴丸處理15-16
• 1.2.4 超聲波振動焊接16-18
• 1.3 本課題主要研究內(nèi)容18-20
• 2 實驗材料、設備及研究過程20-28
• 2.1 實驗材料20-21
• 2.2 技術路線21-22
• 2.3 實驗設備22-23
• 2.4 實驗過程23-25
• 2.4.1 焊前處理23
• 2.4.2 焊接過程23-25
• 2.4.3 焊后處理25
• 2.5 接頭性能測試25-28
• 2.5.1 力學性能測試25-26
• 2.5.2 顯微組織觀察以及相組成分析26-28
• 3 鋁合金和鍍鋅鋼焊接基本參數(shù)工藝研究28-50
• 3.1 焊接速度對接頭組織和性能的影響28-36
• 3.1.1 接頭的宏觀形貌28-30
• 3.1.2 接頭的焊接強度30-31
• 3.1.3 接頭顯微組織31-36
• 3.2 焊接電流對接頭組織和性能的影響36-49
• 3.2.1 接頭的宏觀形貌36-38
• 3.2.2 接頭的焊接強度38
• 3.2.3 接頭的顯微組織38-47
• 3.2.4 接頭的顯微硬度47-48
• 3.2.5 接頭的相組成48-49
• 3.3 本章小結(jié)49-50
• 4 鋁合金和鍍鋅鋼外加輔助焊接工藝研究50-68
• 4.1 鋁合金表面噴丸預處理對焊接接頭組織與性能的影響50-57
• 4.1.1 接頭的宏觀形貌50-51
• 4.1.2 接頭的焊接強度51
• 4.1.3 接頭的顯微組織51-55
• 4.1.4 接頭的顯微硬度55-56
• 4.1.5 接頭的相組成56-57
• 4.2 超聲波振動外場對焊接接頭組織與性能的影響57-66
• 4.2.1 接頭的宏觀形貌58-59
• 4.2.2 接頭的焊接強度59-60
• 4.2.3 接頭的顯微組織60-64
• 4.2.4 接頭的顯微硬度64-65
• 4.2.5 接頭的相組成65-66
• 4.3 本章小結(jié)66-68
• 5 鋁/鋼接頭界面金屬間化合物形成的熱力學分析68-74
• 5.1 Al-Fe二元系統(tǒng)的熱力學模型68-70
• 5.1.1 混合體系吉布斯自由能計算模型68
• 5.1.2 Al-Fe金屬間化合物的吉布斯自由能的計算68-69
• 5.1.3 Al、Fe單質(zhì)吉布斯自由能的計算69
• 5.1.4 吉布斯自由能的變化的計算69-70
• 5.2 計算結(jié)果及驗證70-72
• 5.3 本章小結(jié)72-74
• 6 結(jié)論74-76
• 致謝76-78
• 參考文獻78-82
• 附錄 作者在攻讀碩士期間發(fā)表的論文82

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本文編號：929288