文档介绍：铝-钢异种金属旁路耦合电弧MIG 熔钎焊方法研究 卢立晖 1 ,樊丁 2,沈利民 1 ,石玗 2 ,黄健康 1 (1. 兰州理工大学甘肃省有色金属新材料重点实验室,兰州 730050; 2. 兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验室,兰州 730050) 摘要: 提出了一种低成本的热输入精确可控的脉冲旁路耦合电弧MIG 焊(PDE-GMAW)新方法,用于铝钢熔钎焊可有效控制接头界面金属间化合物的生成. 介绍了脉冲旁路耦合电弧MIG 焊的基本原理,针对该方法的特点和控制要求,建立了基于快速原型的脉冲旁路耦合电弧MIG 熔钎焊试验系统,设计了对应的软件控制程序,并初步进行了铝和镀锌钢板之间的焊接试验,得到了结合良好的铝钢焊缝. 从耦合电弧形态、焊缝成形、电流波形、焊缝截面及 SEM (Scanning Electron Microscope)照片对该方法进行铝钢焊接的初步效果及可行性进行了分析,结果表明,脉冲旁路耦合电弧MIG 焊方法有望 发展成为一种用于铝-钢连接的低成本的的电弧焊新方法. 关键字: 铝-镀锌钢,低成本,熔钎焊,脉冲旁路耦合电弧MIG 焊 0 前言 1 现代工程结构中材料的应用要综合考虑性能、成本和制造工艺等各方面的因素,单一材料往往不能满足实际应用中的各种要求,因此采用多种材料组成的复合结构具有突出的优点. 钢和铝是目前使用最为普遍的黑色金属和有色金属, 二者的应用具有广泛性和交叉性,将铝合金和钢进行焊接后形成复合结构十分必要. 但由于铝合金和钢之间物理性质存在很大差异,获得良好的接头质量十分困难. 铝钢之间的焊接,一直是焊接领域的难点和热点问题. 国内外学者利用钎焊、激光焊、电子束焊、扩散焊、摩擦焊等技术实现铝钢异种金属焊接的研究已有成功的先例, 但普遍存在成本高、应用场合受限或者效率低等缺点,如何利用电弧焊技术实现铝钢的可靠焊接并推动铝钢复合结构的广泛应用具有重要的工程意义. 已有研究表明铝钢异种金属焊接中最关键的问题是能够精确控制焊接热输入,最大程度减少接头界面有害的金属间化合物的产生,才能得到最佳焊接效果. 而应用最为广泛的传统电弧焊虽然方法比较灵活, 效率较高,但由于对电弧过程、熔滴过渡、母材热输入等难以精确控制,将其用于铝合金与钢异种金属焊接时效果往往欠佳. 近年来国外在传统电弧焊基础上发展起来的精确控制型电弧焊方法和工艺如 Fronius 的 CMT(冷金属过渡)弧焊技术、EWM 的Cool-Arc、CLOOS 的QUINTO CP 等弧焊技术[1-3] 等获得了新的发展, 并在铝与钢异种金属焊接领域显示出独特的活力,但也仍然存在设备机械或主电路控制结构复杂、价格昂贵、工艺基金项目: 国家自然科学基金(511650 23);兰州理工大学优秀青年教师培养计划(Q200901); 教育部科学技术研究重点项目(210229) 调节范围窄等缺点. 因此研究新型低成本精确控制型电弧焊方法来实现铝钢异种金属之间的连接就显得尤为必要. 本文提出了机理上不同于现有精确控制型电弧焊技术的一种新型的脉冲旁路耦合电弧MIG 焊方法,有利于精确控制焊接熔滴过渡及母材热输入,在铝与钢异种金属焊接方面具备一些独特的优点, 并进行了铝合金和镀锌钢之间的焊接实验, 效果良好. 脉冲旁路耦合电弧MIG 焊方法有望发展成为一种用于铝钢连