课堂冯宝强研究.pptVIP

铝和高强钢的激光胶接焊 材料连接技术 冯宝强 课题背景 一、铝合金质量轻、耐腐蚀性好、储量丰富，钢强 度高、塑性韧性好，易加工，因此铝钢复合接 头可以兼具而这优点； 二、铝钢复合接头由于降低接头重量，能节约能源、 减少污染，在航空航天、汽车、轮船中应用广 泛。 一、国内外研究现状： 连接方法 母材 填充材料 接头形式 接头强度（Mpa） 作者 固相焊 扩散焊 L2Y2铝合金+304L不锈钢 AL-Cu-Mg合金 搭接 150-170 Wangdengqing 摩擦焊 6061铝合金+304L不锈钢 无 对接 220-270 G.Madhusudhan Reddy 搅拌摩擦焊 6082铝合金+Q235 无 对接 310 王希靖 磁脉冲焊 6061铝合金+304L不锈钢 无 对接 93.19 明珠 爆炸焊 5083铝合金+Q235 纯铝 搭接 75 王建民 钎焊 真空钎焊 铝+18-8不锈钢 AL-Si钎剂 搭接 175 刘鹏 接触反应钎焊 6061铝合金+304L不锈钢 Si钎料 搭接 180 何鹏 钎焊 LF3l铝合金 电刷过渡层 搭接 220 吕学勤 铆接 铆接 6061铝合金+DP双相钢 无 搭接 6.4KN-剪切 李永兵 一、国内外研究现状： 连接方法 母材 填充材料 接头形式 接头强度（Mpa） 作者 熔钎焊 激光填丝熔钎焊 6061铝合金+DC06钢 ALSi5 焊丝 搭接 163（72%） 张冬云 激光+MIG复合热源 5A02铝合金+镀锌钢 无 搭接 153.1（75%） 雷振 CMT 熔钎焊 6061铝合金+镀锌钢 无 搭接 209.18（85%） 石吁 CMT 熔钎焊 5052铝合金+Q235 Pb 搭接 167 赖华清 MIG熔钎焊 铝合金+不锈钢 表层镀锌 搭接 193 张洪涛 TIG熔钎焊 铝合金+镀锌钢 焊丝Al-Si-Cu 搭接 170 董红刚 激光填粉焊 6061铝合金+镀锌钢 Sn粉 搭接 156 周惦武 胶焊 胶接连续焊 6062铝合金+镀锌钢 胶 搭接 41.45（剪切) 周惦武 电阻电焊+胶接 纯铝1060+Q235 胶 搭接 3KN 杨倩 二、铝和钢焊接主要问题： 1、钢和铝的物理性质相差很大： 2、接头生成金属间化合物： （1）生成：钢铝在液态下极易生成大量脆性金属间化合物，严重影响接头的力学性能。 项目 熔点. ℃ 密度 Kg.m-3 热导率 J.m-3.℃.s-1 电阻率 弹性模量 GPa Al 660 2700 220 2.65 71 Fe 1538 7870 73 13.30 210 二、铝和钢焊接主要问题： （2）、 金属间化合物的控制： ① 添加中间元素：通过添加焊丝、母材表面电镀以及直接 加入中间层，目前常用的中间元素有Zn,Si,Cu,Pb,Ni等元素，这些元素和中间层的作用主要有以下三个方面： a: 物理阻断作用：如添加钽箔片 b: 添加的中间元素与母材元素生成新相从而达到化学阻断作用：如加入Cu,Pb箔等 c: 改善相关元素的润湿性和流动,例如Si元素的加入可以改善熔池的流动性，更好的钎合 ② 焊接工艺参数的控制：主要体现在焊接热输入上，主要工艺参数是焊接电流，激光功率，焊接速度； ③ 其他方式：如搭接形式，加垫片等； 二、铝和钢焊接主要问题： 3、焊接过程的稳定性： 在铝和钢的单激光焊时，焊接过程的不稳定性普遍存在，采用激光—电弧符合热源基本可以实现焊接过程的稳定性，焊接速度可达 600mm/min。 4、焊接接头的缺陷：气孔，裂纹，未融合，咬边等，通过表面处理，调控焊接参数等解决。 三、实验思路： 1、实验方案： （1）接头形式：搭接接头，钢上铝下，钢60×100×1mm 铝板60×100×1.7mm，搭接长度30mm； （2）焊接热源：激光+TIG复合热源 （3）加金属箔片中间层，后加胶 2、实验记录（未加中间层和胶）：TIG 120A 90 100 110 120 600 √ √ √ √ 700 × √ √ √ 800 × × × √ 三、实验思路： 3、实验结果： （1）基本实现铝和钢的连接； （2）TIG电流在120A 时钢表面电弧成型良好； （3）找到激光合理的参数范围：电流90-120A，焊接速度 600-700mm,其中在100A-600mm和110A-600mm成型较好。 （4）焊