第一篇：先進(jìn)材料的焊接

Ti-Al金屬間化合物焊接性分析

摘要：TiAl合金具有低密度、高比強(qiáng)度、高比剛度、良好的高溫力學(xué)性能和優(yōu)異的抗氧化性能等優(yōu)點(diǎn)，是未來應(yīng)用于航空、航天飛行器熱端部件的理想候選材料。相比于傳統(tǒng)應(yīng)用的Ni基高溫合金，TiAl合金的部分取代能夠顯著減輕飛行器的重量，提高其飛行及發(fā)射效率。因此，研究TiAl合金與Ni基高溫合金的連接對于TiAl合金在航空航天、武器制造等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用具有非常重要的意義。文主要介紹了Ni-Al金屬間化合物在釬焊、攪拌摩擦焊、電子束焊焊接性的分析。Ti-Al金屬間化合物釬焊焊接性分析

1.1 TiAl與Ni基合金接觸反應(yīng)釬焊性[1] 以Ti為中間層實(shí)現(xiàn)了TiAl與Ni基合金的接觸反應(yīng)釬焊。采用掃描電鏡和電子探針等手段對釬焊接頭的界面結(jié)構(gòu)及生成相進(jìn)行分析，并對接頭剪切強(qiáng)度進(jìn)行測試。結(jié)果表明：當(dāng)釬焊溫度為960℃時(shí)，釬縫主要由Ti。和Ti2Ni組成；當(dāng)釬焊溫度從960℃升高到1000℃時(shí)，釬縫中生成Ti—Al及A1一Ni—Ti化合物，典型界面結(jié)構(gòu)為：GH99／(Ni，Cr)。／Ti2Ni+A1Ni2Ti+TiNi／Ti3A1+A13NiTi2／Ti3Al+A13NiTi2／TiAl；釬焊溫度繼續(xù)升高，Ti3Al和A13NiTi2變得粗大，導(dǎo)致接頭性能下降。當(dāng)釬焊溫度為1000℃，保溫10min時(shí)，接頭剪切強(qiáng)度達(dá)到最大值233MPa。隨釬焊溫度的升高，釬縫厚度先增加后減小

1)采用Ti作中間層，可以實(shí)現(xiàn)TiAI合金與Ni基高溫合金的接觸反應(yīng)釬焊連接。

2)當(dāng)釬焊溫度為960℃時(shí)，釬縫主要由Tiss+Ti2Ni組成，隨著釬焊溫度的升高，進(jìn)入釬縫中的Al原子增多，開始生成Ti．Al及Al—Ni—Ti的化合物。當(dāng)釬焊溫度為1000℃，保溫10rain時(shí)，釬焊接頭的典型界面組織結(jié)構(gòu)為：GH99／(Ni，Cr)。／Ti2Ni+A1Ni2Ti+TiNi／Ti3AI+A13NiTi2／Ti3A1+A13NiTi2／TiAl。此外，隨著釬焊溫度的升高，釬縫厚度先增加后減小。

3)在所選的試驗(yàn)參數(shù)范圍內(nèi)，隨著釬焊溫度的升高接頭的剪切強(qiáng)度先升高后降低，當(dāng)釬焊溫度為1000℃，保溫10min時(shí)，接頭的剪切強(qiáng)度值最高，達(dá)到233MPa。

4)接頭的界面反應(yīng)過程分為4個(gè)階段：固相擴(kuò)散及反應(yīng)階段、液相產(chǎn)生階段、等溫凝固階段和殘余液相凝固析出階段。

1.2 TiAI合金與42CrMo鋼釬焊接分析[2] 在1143～1213K、120～1500s參數(shù)范圍內(nèi)以Ag．Cu—Ti箔為釬料對TiAI合金與42CrMo鋼進(jìn)行了真空釬焊試驗(yàn)。采用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、元素面掃描和能譜分析等方法對界面組織進(jìn)行了分析，測量了界面反應(yīng)層厚度。分祈了界面反應(yīng)層的形成過程及受控因素，計(jì)算了反應(yīng)層成長的動力學(xué)參數(shù)。結(jié)果表明，接頭界面反應(yīng)層包括靠近TiAl合金的A1CuTi+Ti3AI層、AICu2Ti層以及靠近42CrMo鋼的TiC層，其成長活化能分別為324.97、207.97、338.03kJ/mol。TiAl合金與釬科的界面反應(yīng)層受控于液態(tài)釬料中的Cu元素，成長較快；42CrMo鋼與釬料間的TiC層受控于固態(tài)鋼中C元素，成長較慢。脆性反應(yīng)層A1CuTi+Ti3A1層厚度為3.3um時(shí)接頭強(qiáng)度最高，脆性層厚度繼續(xù)增大，接頭強(qiáng)度顯著下降。

1)TiAl／Ag-Cu／Ti／Ag—Cu／42CrMo釬焊接頭界面反應(yīng)層包括：靠近TiAI合金的Ti3AI+AICuTi層、A1Cu2Ti層以及靠近42CrMo鋼的TiC層。

2)AICu2Ti反應(yīng)層依附于TiAl合金母材形成并長大，Ti、A1的擴(kuò)散路徑相對較短，液態(tài)釬料合金又可以源源不斷地提供Cu，長大速度相對較大；A1CuTi+Ti3A1反應(yīng)層的成長受制于Cu原子在固相A1Cu2Ti中的擴(kuò)散，因而長大速度相對較?。籘iC的生長受控于來自固態(tài)42CrMo鋼中的C元素，因此，TiC的生成速度相對很小，反應(yīng)層的厚度也一直很小。

3)計(jì)算得到TiAl／AgCuTi／42CrMo釬焊接頭界面TiC、A1Cu2Ti和Ti3AI+A1CuTi反應(yīng)層成長的動力學(xué)參數(shù)，基于試驗(yàn)測量的數(shù)據(jù)，采用數(shù)學(xué)擬合的方法得出頭強(qiáng)度最好；超過4gm時(shí)接頭力學(xué)性能顯著下降。Ti-Al金屬間化合物摩擦焊焊接性分析

2.1 Ti-Al金屬間化合物與NiCr20TiAl摩擦焊焊接性分析[3] 焊接接頭的宏觀形態(tài)表明見圖1,TiAl的宏觀變形程度小于NiCr20TiAl，飛邊較小；NiCr20TiAl一側(cè)變形較大，相應(yīng)的飛邊也較大。表明在焊接溫度下的高溫強(qiáng)度遠(yuǎn)大于。(1)TiAl與NiCr20TiAl摩擦焊接優(yōu)化工藝規(guī)范為：Pf為3.6MPa,Pd為5.22,tf為4.5s，td為5.0s;接頭拉伸強(qiáng)度可達(dá)到390MPa以上；

(2)在摩擦焊接過程熱力耦合的作用下，界面近區(qū)均發(fā)生了動態(tài)再結(jié)晶，并形成細(xì)晶層，而TiAl側(cè)的變形程度較低。

(3)TiAl和NiCr20TiAl主要合金元素在界面兩側(cè)的小幅擴(kuò)散，是其實(shí)現(xiàn)固態(tài)連接的主因;尤其在界面區(qū)未見脆性相生成，表明采用摩擦焊接技術(shù)連接TiAl與NiCr20TiAl是可行的。

圖1 TiAl-NiCr20TiAl摩擦焊接頭宏觀形貌 3 Ti-Al金屬間化合物電子束焊焊接性分析

3.1金屬間化合物Ni3Al材料電子束焊[4] 定向凝固N(yùn)i3AI基高溫臺金電子柬焊璉中所產(chǎn)生的裂紋有宏觀裂紋，此外微觀裂紋均在熔臺線附近沿晶界開裂，在顯微鏡下觀察時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)具有晶間破壞的特征，在有些焊縫的斷面上發(fā)現(xiàn)有氧化，說明裂紋是在高溫下產(chǎn)生的，因此，分析該裂紋為熱裂紋。產(chǎn)生熱裂紋的因素是復(fù)雜的，是多方面的，但概括起來，主要是冶金因素和應(yīng)力因素，二者之間既有內(nèi)在的聯(lián)系，又有各自獨(dú)立的變化規(guī)律。但就具體的焊接件而言，產(chǎn)生熱裂紋往往是冶金因素和應(yīng)力因素共同作用的結(jié)果。

(1)定向凝固N(yùn)i3Al基高溫合壘電子柬焊縫易產(chǎn)生熱裂紋，目前尚不能完全消除。

(2)在定向凝固N(yùn)i3A1基商溫臺盒電子柬焊接時(shí)，增大電子柬加速電壓、提高焊接速度，并采用聚焦焊接等方法，可以減少焊箍產(chǎn)生熱裂紋。(3)由于定向凝固N(yùn)3Al基高溫臺金為一種新登材料，要徹底消除熔焊焊縫中熱裂紋的產(chǎn)生。言先捌在不降低其原有的性能的弼時(shí)，改進(jìn)材料的焊接性I其次，在定向凝固N(yùn)i，AI基高溫合金電子柬焊縫中藹加第三種金屬，以減少熱裂紋的產(chǎn)生．添加第三種童屬的厚度和成分還有待進(jìn)一步試驗(yàn)、研究。參考文獻(xiàn)

李海新，林鐵松，何鵬，王顯軍，馮吉才.TiAI與Ni基合金接觸反應(yīng)釬焊接頭界面組織及性能.稀有金屬材料與工程,2012.11.李玉龍，馮吉才，何鵬，楊瑾.TiAI合金與42CrMo鋼釬焊接頭界面反應(yīng)層成長及其對力學(xué)性能的影響.稀有金屬材料與工程.2012.10.王忠平，鐘燕，張立軍，周正航等Ti-Al金屬間化合物與NiCr20TiAl摩擦焊接分析.電焊機(jī),2004.9.毛智勇，左從進(jìn).金屬間化合物Ni。Al材料電子束焊接性研究.材料工程.2001.

第二篇：焊接先進(jìn)班組

先進(jìn)班組總結(jié)

冬風(fēng)亂舞，瑞雪紛飛，天氣在漸漸變冷，2011年即將過去，新的一年即將開始。我們所在的伊犁南崗化工年產(chǎn)12萬噸PVC聯(lián)合化工項(xiàng)目工程是我們六公司在新疆重要的戰(zhàn)地，在這一年的工作中我們收獲頗豐，隨著工程的不斷進(jìn)展，在于隊(duì)的帶領(lǐng)下，我們焊接班組在這一年里取得了非常優(yōu)越的成績。

我們十一隊(duì)在此PVC工程中主要負(fù)責(zé)聚合、干燥、供料回收、壓縮、精餾、尾氣凈化、空壓制氮及冷凍、單體儲存、轉(zhuǎn)化和提氫各車間的設(shè)備安裝及供料回收、精餾、空壓制氮及冷凍等部分車間的鋼結(jié)構(gòu)安裝。現(xiàn)如今我們焊接小組已經(jīng)完成230噸鋼結(jié)構(gòu)的預(yù)制焊接安裝，并配合吊裝小組安裝大小設(shè)備近80臺。在整個(gè)施工過程中我們雖然面對重重困難，層層挑戰(zhàn)，但是我們迎難而上，勇敢面對！在于隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)下，我們焊接班組用最短的時(shí)間取得了最大的效益，拿到了最好的成績。

一個(gè)班組的發(fā)展是具有多面性的，而基礎(chǔ)工作十分重要的也是非常必要的，因?yàn)榛A(chǔ)工作包含好多內(nèi)容，基礎(chǔ)工作做的好不好會直接影響到班組的凝聚力，質(zhì)量，安全等工作的完成。一個(gè)班組是否有活力，有競爭力，首先是看班組的凝聚力，因?yàn)橹挥芯哂辛四哿φ麄€(gè)班組才會具有戰(zhàn)斗力，而這個(gè)凝聚力體現(xiàn)是全體人員有一個(gè)共同的奮斗目標(biāo)，有一個(gè)核心的人，并且由核心的人帶領(lǐng)大家共同為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。班組長就是這里的核心人物。我們的班組長作為一個(gè)班組長，特別是施工一線的班組長他深刻地知道他的責(zé)任的重大，因?yàn)楹附邮┕ひ痪€的工作是要靠他來安排部署的，而他深知在大家眼里他就是個(gè)排頭兵，他的一言一行直接或間接的都會對大家產(chǎn)生影響，所以他在日常的工作中是十分的注意的，即使自己有心煩的事他也會注意自己的言行，盡量不會讓他的情緒讓大家看出來以免影響到大家。質(zhì)量、安全工作是也是一個(gè)班組的工作重點(diǎn)，是我們時(shí)時(shí)刻刻都注意的，因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)的焊接、吊裝及設(shè)備的焊接、吊裝，好多都是高空作業(yè)，比較危險(xiǎn)。所在的工作環(huán)境比較復(fù)雜，而接觸的大多數(shù)都是重型設(shè)備，鋼鐵物件，如各種各樣的設(shè)備及鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋等。一旦出現(xiàn)事故后果是十分嚴(yán)重的，平時(shí)空閑的時(shí)間班組長就給大家講解安全問題，分析各種安全事故以及產(chǎn)生的原因，避免事故發(fā)生的方法。發(fā)現(xiàn)一但有違章的行為立即給予糾正，并且告訴其違章有可能帶來的后果。在施工過程中要把現(xiàn)場情況考慮全面，并且仔細(xì)復(fù)查，稍有疏忽就會造成事故的發(fā)生，這是大家都不愿看到的。

焊接班組是我們安裝十一隊(duì)的重要班組，焊接組成員經(jīng)常在施工前就要認(rèn)真考慮施工過程中可能會出現(xiàn)的問題，以及各種問題的解決方法，盡可能的做到未雨綢繆，并且早發(fā)現(xiàn)問題早解決，提前做好施工方案，做好一切前期準(zhǔn)備工作，這樣就能提高施工效率，以避免窩工和浪費(fèi)材料和人工的現(xiàn)象出現(xiàn)，也能提高焊接施工的安全系數(shù)。例如：精餾車間由于設(shè)備安裝工程的需要，該車間的鋼結(jié)構(gòu)平臺及室外鋼梯必須最短時(shí)間內(nèi)施工并完成。焊接施工難度大，施工工期緊，于是經(jīng)過十一隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)員研究決定，成立焊接攻堅(jiān)小組，對此工程發(fā)起一場攻堅(jiān)戰(zhàn)。焊接組艱苦奮斗，不怕困難，迎難而上?？朔F(xiàn)場高空作業(yè)嚴(yán)寒酷冷環(huán)境，加班加點(diǎn)，在保證員工的安全和焊接的質(zhì)量前提下和時(shí)間賽跑，搶工期，搶進(jìn)度，經(jīng)過焊接攻堅(jiān)小組近10天的緊張施工，最終將該工程在項(xiàng)目部和業(yè)主規(guī)定的時(shí)間內(nèi)焊接安裝完畢，為設(shè)備安裝工程創(chuàng)造了有利的施工條件，保證了施工正常進(jìn)度。因此我們焊接小組得到了項(xiàng)目部表揚(yáng)與業(yè)主的一致好評。

總之在即將過去的一年里，在全體班組員工的共同努力下，我們圓滿的完成了公司交給我們的焊接任務(wù)，我想這就得意于我們的班組基礎(chǔ)工作做的比較好，具有一定的戰(zhàn)斗力，在明年的工作中我們將繼續(xù)發(fā)揮長處，克服缺點(diǎn)，提高我們的焊接技能、改進(jìn)我們的工作方法，將所有焊接項(xiàng)目做好，我們要為公司取得更大的利益而努力，為六公司的發(fā)展而奮斗，我相信六公司的明天會更加輝煌！

。。。焊接組

2011年12月8日

第三篇：焊接熟練工先進(jìn)事跡材料

焊接熟練工先進(jìn)事跡材料作為一名焊接熟練工，劉豐昌在**車間從事焊接工作期間，兢兢業(yè)業(yè)，不多言，不多事，服從分配，勤奮好學(xué)，掌握了一手過硬的焊接技術(shù)，熟悉了焊接流程和要領(lǐng)，成為車間的技術(shù)骨干和操作能手，配合團(tuán)隊(duì)圓滿完成各項(xiàng)生產(chǎn)任務(wù)，并保持較高的探傷合格率，為工程進(jìn)度的順利進(jìn)行貢獻(xiàn)了不可磨滅的貢獻(xiàn)。該員工工作態(tài)度端正，堅(jiān)守崗位，認(rèn)真負(fù)責(zé)，出色完成自己任務(wù)的同時(shí)，積極協(xié)助同事，在團(tuán)隊(duì)中帶起了一股傳幫帶的良好氛圍，使整個(gè)焊接團(tuán)隊(duì)擰成一股繩，效率明顯提高。劉豐昌在工作中能過認(rèn)真對待每一項(xiàng)工作，熱心為大家服務(wù)，越是困難的地方，越能迎難而上。該員工遵守勞動紀(jì)律，保證按時(shí)出勤，出勤率高，有效利用工作時(shí)間，保證工作按時(shí)完成，工作質(zhì)量優(yōu)秀，效率高，是團(tuán)隊(duì)中優(yōu)秀的骨干人才。

1、個(gè)人能力強(qiáng)，技術(shù)突出。作為一名熟練焊接工，劉豐昌憑借出色的技術(shù)，在焊接工作中能夠出色的完成了各項(xiàng)生產(chǎn)任務(wù)，焊縫美觀，合格率高，有效的保證了工程進(jìn)度的順利開展。

2、具有良好的團(tuán)隊(duì)精神。

第四篇：先進(jìn)焊接技術(shù)作業(yè)

鋁板/鍍鋅鋼板的CMT焊接技術(shù)

1.CMT焊接技術(shù)基本原理

Fronius公司CMT(Cold Metal Transfer)冷金屬過渡技術(shù)是在MIG/MAG焊基礎(chǔ)上開發(fā)的一種革新技術(shù)。第一次將送絲運(yùn)動與熔滴過渡過程進(jìn)行數(shù)字化協(xié)調(diào)。當(dāng)焊機(jī)的DSP處理器監(jiān)測到一個(gè)熔滴短路信號。就會反饋給送絲機(jī)構(gòu)，并回抽焊絲幫助熔滴脫落，使熔滴過渡在幾乎無電流的狀態(tài)下進(jìn)行。整個(gè)焊接過程實(shí)現(xiàn)“熱-冷-熱”交替轉(zhuǎn)換，每秒鐘轉(zhuǎn)換達(dá)70次。焊接熱輸入大幅降低，可實(shí)現(xiàn)0.3mm以上薄板的無飛濺、高質(zhì)量的MIG/MAG熔焊和MIG釬焊[1]。

在用CMT 焊接鍍鋅鋼板與鋁的研究中，CMT可以很好的控制脆性金屬間化合物的厚度，保證接頭的力學(xué)性能。在焊接鋁與鍍鋅鋼板時(shí)減少鋅層的蒸發(fā)，保證了材料的抗腐蝕性。除此之外，CMT有非常好的適應(yīng)性，不必像TIG一樣對裝配精度要求極高。再加上一元化的專家?guī)煜到y(tǒng)，使它特別適用于自動焊[2]。

CMT技術(shù)的創(chuàng)新之處在于將焊絲的運(yùn)動與熔滴過渡結(jié)合起來，使得CMT熔滴過渡的電壓電流區(qū)間更低，對焊接技術(shù)的發(fā)展做出了重大的貢獻(xiàn)。與STT法、脈動送絲法等低飛濺焊接的電壓電流波形相比較，CMT技術(shù)具有十分明顯的優(yōu)勢，熔滴過渡和送絲運(yùn)動相結(jié)合的精細(xì)化、微機(jī)化、智能化精確控制是未來電焊機(jī)發(fā)展的必然發(fā)展趨勢。在生產(chǎn)中推廣低飛濺CMT焊接方法對降低產(chǎn)品生產(chǎn)的成本將具有重要的意義，具有廣闊的應(yīng)用前景[3]。

CMT技術(shù)是將送絲過程和熔滴過渡過程進(jìn)行了數(shù)字化的協(xié)調(diào)，電弧點(diǎn)燃后，熔滴生成、長大，同時(shí)焊絲前送，焊機(jī)的數(shù)字信號處理器（DPS）監(jiān)測電弧建立的開始時(shí)間，并逐漸降低焊接電流。某一瞬間，熔滴接觸熔池會產(chǎn)生短路，電弧熄滅之后，電流降低且接近零。當(dāng)短路信號被焊機(jī)的數(shù)字信號處理器檢測到時(shí)，它會將短路信號反饋給送絲機(jī)，送絲機(jī)將會迅速響應(yīng)進(jìn)行焊絲回抽，從而迫使熔滴從焊絲端頭脫落，熔滴在無電流狀態(tài)下進(jìn)行過渡，在送絲慣性力和表面張力作用下進(jìn)入熔池。在熔滴從焊絲上滴落后，焊接電流通過數(shù)字控制系統(tǒng)再次被提高，焊接電弧重新被生成，并將焊絲向前送出，開始新一輪的焊接過程。

2.CMT焊接技術(shù)工藝特點(diǎn)

從形式上看CMT工藝的熔滴過渡是一種特殊的短路過渡過程。與傳統(tǒng)的熔化極氣體保護(hù)焊（GMAW）相比有3個(gè)明顯的不同之處：（1）電壓和電流幾乎為零在熔滴過渡短路時(shí)。CMT焊接系統(tǒng)在數(shù)字化控制時(shí)，會獨(dú)自本能的監(jiān)控短路過渡的過程，在熔滴過渡短路時(shí)，電流被電源將降至非常低，熱輸入量幾乎沒有了，整個(gè)熔滴過渡過程就是高頻率的“ 熱一冷一熱” 交替的過程，熱輸入量在很大程度上被降低。

（2）第一次將熔滴過渡過程和焊絲運(yùn)動相結(jié)合。當(dāng)使用CMT技術(shù)工藝時(shí)，焊絲的送進(jìn)/回抽動作會一定程度上影響焊接過程。也就是說，熔滴的過渡過程是通過送絲運(yùn)動變化來控制的焊絲的“前送/回抽”頻率可高達(dá)70次/秒。與普通的GMAW焊相比，它實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制，這是其重大的創(chuàng)新之處。

（3）熔滴脫落在一定程度上是由于焊絲的回抽。在熔滴過渡時(shí)，焊接電流十分的低，但熔滴的脫落一樣被焊絲的機(jī)械式回抽運(yùn)動所實(shí)現(xiàn)，一定程度上，并且避免了普通短路過渡方式所形成的飛濺。擺脫了以往STT法單純靠控制脈動與波形送絲法單純靠控制焊絲疼帶來的不足。

3.CMT焊接技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

哈爾濱工業(yè)大學(xué)張洪濤等人[4]，通過建立的電弧形態(tài)視覺傳感系統(tǒng)以及電流電壓波形采集系統(tǒng)研究了鍍鋅層對鋁/鍍鋅鋼板CMT熔-釬焊電弧加熱行為的影響。結(jié)果表明，小電流焊接時(shí)，鍍鋅層可以作為等離子體陰極，起到穩(wěn)定電弧的作用，而在無鍍鋅層條件下，電弧的陰極斑點(diǎn)不停地跳躍，電弧極其不穩(wěn)；隨著焊接電流的增大，在鍍鋅鋼板上焊接時(shí)，由于鍍鋅層的蒸發(fā)變得十分劇烈，這種蒸發(fā)行為也使得在鍍鋅鋼板上焊接時(shí)的電弧的邊緣上翹，減小了電弧與工件的接觸面積，進(jìn)而降低了焊接熱輸入，減小了界面脆性化合物層的厚度。

蘭州理工大學(xué)的曹睿，余剛等人[5]利用正交實(shí)驗(yàn)法對鋁合金與鍍鋅鋼薄板搭接件進(jìn)行了異種材料冷金屬過渡(CMT)熔釬焊，研究了工藝參數(shù)、焊絲成分以及鍍鋅層厚度對焊縫表面成形和接頭力學(xué)性能的影響。鋁/鍍鋅鋼板CMT熔-釬焊的接頭為典型的搭接接頭形貌，在整個(gè)焊接過程中，硅和鋅很好的起到了促進(jìn)熔化的鋁在鋼板表面濕潤和鋪展的作用。接頭的界面組織分析表明，焊接接頭被分成熔化區(qū)、中間界面區(qū)、過渡界面區(qū)和富鋅區(qū)。在焊縫金屬和鍍鋅板的界面區(qū)形成的金屬間化合物層，主要成分為Fe2Al5和FeAl3，焊絲中硅含量控制在5%左右可獲得性能良好焊接接頭。通過實(shí)驗(yàn)得出理想的工藝參數(shù)：7075系列鋁材在焊接電壓13V，送絲速度5.0m/min，焊接速度：6.0m/s，偏離中心距離2mm，鍍鋅層厚度：120g/m2，焊絲系列：4043可得到良好的焊接接頭。哈爾濱工業(yè)大學(xué)石常亮、何鵬等人[6]，采用冷金屬過渡方法(CMT)對鋁和鍍鋅鋼板異種材料進(jìn)行了熔釬焊連接。使用掃描電鏡(SEM)、能譜分析(EDAX)和拉伸試驗(yàn)對焊接接頭界面區(qū)顯微組織及接頭性能進(jìn)行研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，鋁和鍍鋅鋼能得到成形良好的搭接接頭。在CMT熔釬焊的方法下，形成了中間厚兩邊薄的界面區(qū)，并且在熔化區(qū)一側(cè)邊緣形成了富鋅區(qū)，界面區(qū)組織成分也由致密的FeAl3金屬間化合物層變?yōu)棣凉倘荏w和FeAl3化合物混合層，而富鋅區(qū)是由富鋁的α固溶體和殘留的鋁組成。在進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí)，斷裂發(fā)生在鋁母材的熱影響區(qū)，接頭強(qiáng)度為72.09MPa。

江蘇科技大學(xué)崔晴晴[7]以Q235和5052鋁合金為研究對象，以ER4043鋁硅焊絲為填充金屬，利用CMT焊接技術(shù)進(jìn)行了鋁/鋼異種金屬的焊接工藝性試驗(yàn)，采用超井深、SEM、EDS等方法對焊接接頭的組織和性能進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)得出鋁硅焊絲焊接鋁/鋼的最佳工藝參數(shù)為：焊接電流66A，焊接速度750mm/min。在最佳工藝參數(shù)下填充ER4043鋁硅焊絲時(shí)，接頭最大抗拉強(qiáng)度為115.7Mpa。對接頭端口進(jìn)行宏觀和微觀分析，結(jié)果表明，接頭均斷裂在鋁合金的熱影響區(qū)，斷裂類型為以韌性斷裂為主的韌脆混合斷裂方式。顯微硬度測試表明界面區(qū)的顯微硬度明顯高于鋁和鍍鋅鋼的基體硬度值，達(dá)到460HV。

江蘇科技大學(xué)宋輝[8]在CMT焊接工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行了改造，研究了活性CMT焊接技術(shù)。選擇Fe2O3，Al2O3和MgCO3等9種材料作為活性劑CMT焊接用活性劑。設(shè)計(jì)了活性劑加工混勻的工藝流程。通過實(shí)驗(yàn)，酒精完全可以取代丙酮作為活性劑焊接用乳化劑。采用配方均勻設(shè)計(jì)方法進(jìn)行試驗(yàn)。得到B2O3，SiO2和Al2O3三種配方的活性劑對熔深影響最為明顯。確立了一種基礎(chǔ)配方PF0，其配方范圍為：B2O330%-60%，SiO2為10%-30%，Al2O3為20%-30%?；钚詣〤MT焊接避免了CO2氣體保護(hù)焊飛濺大的缺點(diǎn)和CMT焊接熔深淺的弊端。

4.CMT焊接技術(shù)工藝應(yīng)用

CMT技術(shù)不僅降低了熱輸入量，并且與脈沖MIG 焊相比較而言，焊絲熔化率更加高。通過調(diào)整電流短路的持續(xù)時(shí)間，在焊絲熔敷率改變很小的情況下即可以控制熔深。此外，將脈沖MIG焊與CMT工藝相結(jié)合，可以大大的擴(kuò)展可以焊接的材料的厚度，并且焊縫成形美觀。換句話說，CMT技術(shù)提供了一個(gè)焊接熱輸入量低且焊縫成形美觀的平臺，可以在此基礎(chǔ)上適當(dāng)提高焊接能量的輸入，使之應(yīng)用范圍更加擴(kuò)大。

當(dāng)前CMT工藝的三個(gè)主要應(yīng)用:（1）薄板焊接。傳統(tǒng)氣體保護(hù)焊焊接時(shí)熱輸入量大容易引起大的飛濺和大的變形等問題，CMT技術(shù)解決了這些問題。CMT技術(shù)非常適用于焊接薄板材料，甚至到超薄板，而且不用擔(dān)心塌陷和燒穿。

（2）無飛濺的MIG釬焊。因?yàn)闊彷斎肓枯^低且真正的無飛濺焊接，使之可以進(jìn)行釬焊。因?yàn)槠淙鄣芜^渡方式十分的特別新穎，使CMT技術(shù)可以在各種位置的釬焊都能如魚得水。CMT工藝與傳統(tǒng)釬焊比較而言，其效率更高并且具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。

（3）異種金屬鋼和鋁的焊接。在汽車行業(yè)中，隨著鋁板應(yīng)用的越來越多。鋼與鋁的連接問題的解決變得迫在眉睫。人們對此進(jìn)行了大量的研究，熱連接或者普通的熔焊連接容易產(chǎn)生較厚的脆性金屬間化合物，這大大的影響了接頭性能。使用CMT技術(shù)焊接鍍鋅鋼板與鋁板的實(shí)驗(yàn)中，CMT技術(shù)可以很好的控制脆性金屬間化合物的厚度并且能夠保證接頭的力學(xué)性能。在焊接鋁板與鍍鋅鋼板時(shí)減少鋅層的蒸發(fā)，保證了材料的抗腐蝕性。除此之外，CMT技術(shù)適應(yīng)性非常好，不會像TIG焊一樣要求極高的裝配精度。再加上一元化的專家?guī)煜到y(tǒng)，使CMT特別適用于自動焊。因此，CMT是一種非常有發(fā)展前景的工藝，它在汽車領(lǐng)域、航天領(lǐng)域、電器領(lǐng)域、航空領(lǐng)域、船舶領(lǐng)域和某些建筑領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景[9]。

參考文獻(xiàn)

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第五篇：幾種鋁合金焊接先進(jìn)工藝

鋁合金焊接的幾種先進(jìn)工藝:攪拌摩擦焊、激光焊、激光-電弧復(fù)合焊、電子束焊。針對于焊接性不好和曾認(rèn)為不可焊接的合金提出了有效的解決方法,幾種工藝均具有優(yōu)越性,并可對厚板鋁合金進(jìn)行焊接。

關(guān)鍵詞: 鋁合金 攪拌摩擦焊 激光焊 激光-電弧復(fù)合焊 電子束焊

鋁合金焊接的特點(diǎn)

鋁合金由于重量輕、比強(qiáng)度高、耐腐蝕性能好、無磁性、成形性好及低溫性能好等特點(diǎn)而被廣泛地應(yīng)用于各種焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品中,采用鋁合金代替鋼板材料焊接,結(jié)構(gòu)重量可減輕50 %以上。

鋁合金焊接有幾大難點(diǎn):

①鋁合金焊接接頭軟化嚴(yán)重,強(qiáng)度系數(shù)低,這也是阻礙鋁合金應(yīng)用的最大障礙;

②鋁合金表面易產(chǎn)生難熔的氧化膜(Al2O3 其熔點(diǎn)為2060 ℃),這就需要采用大功率密度的焊接工藝;

③鋁合金焊接容易產(chǎn)生氣孔;

④鋁合金焊接易產(chǎn)生熱裂紋;

⑤線膨脹系數(shù)大,易產(chǎn)生焊接變形;

⑥鋁合金熱導(dǎo)率大(約為鋼的4 倍),相同焊接速度下,熱輸入要比焊接鋼材大2～4 倍。

因此,鋁合金的焊接要求采用能量密度大、焊接熱輸入小、焊接速度高的高效焊接方法。

鋁合金的先進(jìn)焊接工藝

針對鋁合金焊接的難點(diǎn),近些年來提出了幾種新工藝,在交通、航天、航空等行業(yè)得到了一定應(yīng)用,幾種新工藝可以很好地解決鋁合金焊接的難點(diǎn),焊后接頭性能良好,并可以對以前焊接性不好或不可焊的鋁合金進(jìn)行焊接。

2.1 鋁合金的攪拌摩擦焊接

攪拌摩擦焊FSW(Friction Stir Welding)是由英國焊接研究所TWI(The Welding Institute)1991 年提出的新的固態(tài)塑性連接工藝[1～2 ]。圖1為攪拌摩擦焊接示意圖[3 ]。其工作原理是用一種特殊形式的攪拌頭插入工件待焊部位,通過攪拌頭高速旋轉(zhuǎn)與工件間的攪拌摩擦,摩擦產(chǎn)生熱使該部位金屬處于熱塑性狀態(tài),并在攪拌頭的壓力作用下從其前端向后部塑性流動,從而使焊件壓焊在一起。圖2 為攪拌摩擦焊接過程[4 ]。由于攪拌摩擦焊過程中不存在金屬的熔化,是一種固態(tài)連接過程,故焊接時(shí)不存在熔焊的各種缺陷,可以焊接用熔焊方法難以焊接的有色金屬材料,如鋁及高強(qiáng)鋁合金、銅合金、鈦合金以及異種材料、復(fù)合材料焊接等。目前攪拌摩擦焊在鋁合金的焊接方面研究應(yīng)用較多。已經(jīng)成功地進(jìn)行了攪拌摩擦焊接的鋁合金包括2000 系列(Al-Cu)、5000 系列(AlMgZn)、8000 系列(Al-Li)等。國外已經(jīng).進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)階段,在挪威已經(jīng)應(yīng)用此技術(shù)焊接快艇上長為20 m 的結(jié)構(gòu)件,美國洛克希德·馬丁航空航天公司用該項(xiàng)技術(shù)焊接了鋁合金儲存液氧的低溫容器火箭結(jié)構(gòu)件。

鋁合金攪拌摩擦焊焊縫是經(jīng)過塑性變形和動態(tài)再結(jié)晶而形成,焊縫區(qū)晶粒細(xì)化,無熔焊的樹枝晶,組織細(xì)密,熱影響區(qū)較熔化焊時(shí)窄,無合金元素?zé)龘p、裂紋和氣孔等缺陷,綜合性能良好。與傳統(tǒng)熔焊方法相比,它無飛濺、煙塵,不需要添加焊絲和保護(hù)氣體,接頭性能良好。由于是固相焊接工藝,加熱溫度低,焊接熱影響區(qū)顯微組織變化小,如亞穩(wěn)定相基本保持不變,這對于熱處理強(qiáng)化鋁合金及沉淀強(qiáng)化鋁合金非常有利。焊后的殘余應(yīng)力和變形非常小,對于薄板鋁合金焊后基本不變形。與普通摩擦焊相比,它可不受軸類零件的限制,可焊接直焊縫、角焊縫。傳統(tǒng)焊接工藝焊接鋁合金要求對表面進(jìn)行去除氧化膜,并在48 h 內(nèi)進(jìn)行加工,而攪拌摩擦焊工藝只要在焊前去除油污即可,并對裝配要求不高。并且攪拌摩擦焊比熔化焊節(jié)省能源、污染小。

攪拌摩擦焊鋁合金也存在一定的缺點(diǎn):

①鋁合金攪拌摩擦焊接時(shí)速度低于熔化焊;

②焊件夾持要求高,焊接過程中對焊件要求加一定的壓力,反面要求有墊板;

③焊后端頭形成一個(gè)攪拌頭殘留的孔洞,一般需要補(bǔ)焊上或機(jī)械切除;

④攪拌頭適應(yīng)性差,不同厚度鋁合金板材要求不同結(jié)構(gòu)的攪拌頭,且攪拌頭磨損快;

⑤工藝還不成熟,目前限于結(jié)構(gòu)簡單的構(gòu)件,如平直的結(jié)構(gòu)、圓形結(jié)構(gòu)。攪拌摩擦焊工藝參數(shù)簡單,主要有攪拌頭的旋轉(zhuǎn)速度、攪拌頭的移動速度、對焊件的壓力及攪拌頭的尺寸等。

2.2 鋁合金的激光焊接

鋁及鋁合金激光焊接技術(shù)(Laser Welding)是近十幾年來發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù),與傳統(tǒng)焊接工藝相比,它具有功能強(qiáng)、可靠性高、無需真空條件及效率高等特點(diǎn)。其功率密度大、熱輸入總量低、同等熱輸入量熔深大、熱影響區(qū)小、焊接變形小、速度高、易于工業(yè)自動化等優(yōu)點(diǎn),特別對熱處理鋁合金有較大的應(yīng)用優(yōu)勢。可提高加工速度并極大地降低熱輸入,從而可提高生產(chǎn)效率,改善焊接質(zhì)量。在焊接高強(qiáng)度大厚度鋁合金時(shí),傳統(tǒng)的焊接方法根本不可能單道焊透,而激光深熔焊時(shí)形成大深度的匙孔,發(fā)生匙孔效應(yīng),則可以得到實(shí)現(xiàn)。

激光焊接鋁合金有以下優(yōu)點(diǎn):

①能量密度高,熱輸入低,熱變形量小,熔化區(qū)和熱影響區(qū)窄而熔深大;

②冷卻速度高而得到微細(xì)焊縫組織,接頭性能良好;

③與接觸焊相比,激光焊不用電極,所以減少了工時(shí)和成本;

④不需要電子束焊時(shí)的真空氣氛,且保護(hù)氣和壓力可選擇,被焊工件的形狀不受電磁影響,不產(chǎn)生X 射線;

⑤可對密閉透明物體內(nèi)部金屬材料進(jìn)行焊接;

⑥激光可用光導(dǎo)纖維進(jìn)行遠(yuǎn)距離的傳輸,從而使工藝適應(yīng)性好,配合計(jì)算機(jī)和機(jī)械手,可實(shí)現(xiàn)焊接過程的自動化與精密控制。

現(xiàn)在應(yīng)用的激光器主要是CO2 和YAG 激光器,CO2 激光器功率大,對于要求大功率的厚板焊接比較適合。但鋁合金表面對CO2 激光束的吸收率比較小,在焊接過程中造成大量的能量損失。YAG激光一般功率比較小,鋁合金表面對YAG激光束的吸收率相對CO2激光較大,可用光導(dǎo)纖維傳導(dǎo),適應(yīng)性強(qiáng),工藝安排簡單等。

在焊接大厚度鋁合金時(shí),傳統(tǒng)的焊接方法根本不可能單道焊透,而激光深熔焊時(shí)形成大深度的匙孔,發(fā)生匙孔效應(yīng),則可以得到實(shí)現(xiàn)。圖3 為激光焊接時(shí)的小孔形狀。圖4 為激光深熔焊示意圖[5 ]。

鋁及鋁合金的激光焊接難點(diǎn)在于鋁及鋁合金對輻射能的吸收很弱,對CO2 激光束(波長為10.6μm)表面初始吸收率1.7 %;對YAG激光束(波長為1.06 μm)吸收率接近5 %。圖5 為不同金屬對激光的吸收率。比較復(fù)雜,高頻引弧時(shí)引起電極燒損和電弧擺動,起弧后穩(wěn)定性不強(qiáng),同時(shí)在電弧的高溫狀態(tài)下,電極迅速燒損。但激光與等離子弧復(fù)合可明顯提高熔深和焊接速度。傳統(tǒng)

Mig，用鋁合金焊絲填充。Tig，氬弧焊（非熔化極）。