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1、江江 苏苏 科科 技技 大大 学学本本 科科 毕毕 业业 设设 计（论文）计（论文）学 院 材料科学与工程 专 业 焊接技术与工程 学生姓名 假文华 班级学号 1040604314 指导教师 吴铭方 二零一四年五月江苏科技大学本科毕业论文采用CMT焊接铝合金与钢板的工艺研究Study on CMT Welding Technology between aluminum alloy and steel 江苏科技大学本科毕业设计（论文）摘摘 要要本文以 5083 铝合金和 EH36 船用钢板为研究对象，以 1.2mm 的 AlSi5实芯焊丝为填充金属，采用 CMT 进行了铝和钢异种金属焊接的工艺性
2、试验，使用金相显微镜、超景深、SEM 、EDS 能谱分析和拉伸等方式对焊接接头的组织和性能进行了研究。经过大量实验，得到 AlSi5实芯焊丝焊接铝合金和 K 型坡口钢的最佳工艺参数为：坡口处不留间隙，焊枪位置偏向铝合金 1mm，焊接速度 400mm/min，正面送丝速度为 5.0m/min，焊接电流 85A，电压 12.6V，反面送丝速度为 5.2m/min，焊接电流 92A，焊接电压为 12.7V，协同脉冲参数 F=OFF。 焊接铝合金和 V 型坡口钢的最佳工艺参数为：母材坡口之间留 1mm 间隙，焊枪位置对准铝合金坡口下边，焊接速度 400mm/min，送丝速度为 6.0m/min，焊接电
3、流为 127 A、焊接电压为 15.3V,脉冲参数 F=OFF。焊接铝合金和钢搭接接头形式的最佳工艺参数为：焊枪位置对中，焊接速度 400mm/min，送丝速度为 4.2m/min，焊接电流为 93A，焊接电压为 16.7V,脉冲参数 F=1.7Hz。对 K 型坡口，V 型坡口和搭接接头的拉伸试样进行拉伸，得到三种焊接形式的最大抗拉强度分别为 79.14MPa，27.48MPa，41.36MPa。对接头断口进行分析，接头均断裂在铝合金和钢板的钎焊界面处。其中 V 型坡口和搭接接头的抗拉强度偏低，不能满足使用，工艺参数需要进一步地改进。本实验还就钎剂对焊接的焊缝成形的影响做了研究，通过研究发现，
4、如果钢板没有涂钎剂，焊缝的余高很高，焊缝宽度很小，也就是说润湿铺展很差，而涂有钎剂的钢板则会熔化的铝能够在钢板很好的铺展，余高和焊缝宽度都能满足使用要求。关键词：关键词：CMT；EH36 钢板；钎剂；熔-钎焊；异种金属焊接江苏科技大学本科毕业设计（论文）Abstract In this paper,5083 aluminum and EH36 ship ere used for the base materials with the AlSi5 1.2mm solid wire as filler metal, using CMT were dissimilar metal weld alum
5、inum and steel technology test, using optical microscopy, ultra-depth, SEM, EDS spectrum analysis and other methods of organization and tensile properties of welded joints were studied.After a lot of experiments, get the best process parameters AlSi5 solid wire welding aluminum and steel K-groove is
6、: do not leave gaps tend aluminum torch position 1mm, welding speed 400mm/min, positive wire feed speed is 5.0m / min, the welding current of 85A, voltage of 12.6V, the reverse wire feed speed 5.2m/min, the welding current is 92A, the welding voltage is 12.7V, synergistic pulse parameters F = OFF. T
7、he optimal parameters of welding aluminum and V-groove steel is: stay between the base metal bevel 1mm gap, aluminum torch alignment groove bottom, welding speed 400mm/min, wire feed speed 6.0m/min, welding current 127 A, voltage of 15.3V, the pulse parameters synergistic F = OFF. The optimal parame
8、ters of welding aluminum and steel lap joints in the form of: the location of the torch, the welding speed 400mm/min, wire feed speed 4.2m/min, welding current 93A, voltage of 16.7V, collaborative pulse parameters F = 1.7 Hz. Of K-groove, V-groove joints and lap tensile specimen is stretched to give
9、 the maximum tensile strength of the three forms of welding, respectively 79.14MPa, 27.48MPa, 41.36MPa. Analyze the joint fracture, fracture in the solder joints are the interface between aluminum and steel. V-groove in which the tensile strength of lap joints and low, can not meet, process paramete
10、rs need to be further improved. The experiment also on the impact flux on welding weld done a study, through the study found, if there is no painted steel flux, weld reinforcement is high, weld width is small, that is very wet spreading poor, and coated with a flux of molten aluminum plate will be a
11、ble to spread good steel, weld width than height and can meet the requirements.Keywords: CMT; EH36 steel; flux; intermetallic compounds; melting - brazing; dissimilar metal welding江苏科技大学本科毕业设计（论文）IV目目 录录第一章 绪论11.1 研究目的及意义.11.2 钢和铝及铝合金焊接技术特点与难点分析.11.3 铝和钢异种金属焊接工艺研究现状.31.3.1 压焊31.3.2 钎焊61.3.3 熔化焊71.3.
12、4 熔-钎焊.7第二章 试验方法与设备132.1 试验材料132.2 试验设备132.3 实验方法142.3.1 焊前试样的表面处理142.3.2 焊接过程142.4 实验结果分析.152.4.1 焊缝微观组织分析152.4.2 接头力学性能测试15第三章 铝合金和预涂层钢板 CMT 电弧熔-焊接工艺试验研究163.1 预涂层 CMT 熔-钎焊方法的提出.163.2 Nocolok 预涂层的选择163.3 工艺参数对接头形貌的影响.173.3.1 基本工艺参数的选择与确定173.3.2 焊枪对准的位置对焊接接头成形的影响183.3.3 送丝速度对焊接接头成形的影响203.3.4 脉冲参数对焊缝
13、成形的影响253.4 焊接接头组织特性.263.4.1 焊接接头的宏观形貌263.4.2 焊接接头的显微组织27江苏科技大学本科毕业设计（论文）IV3.4.3 显微组织的成分分析283.5 焊接接头的缺陷分析.293.6 焊接接头的力学性能.303.6.1 拉伸试验303.6.2 断口分析31结 论32致 谢33参考文献34江苏科技大学本科毕业设计（论文）第第 1 章章 绪论绪论1.1 研究目的及意义研究目的及意义 铝在地壳中的含量排第三，在金属元素中含量排第一。铝和铝合金具备良好的导热性，塑性和抗腐蚀性，在经济建设中得到很好的应用，其应用的范围只少于钢铁。铝和铝合是节能、环保的绿色材料，用来
14、代替钢结构必然会取得良好的效果。比如，铝合金与钢混合结构建造船只,会使船减重达多达 40%。另外, 钢铝结构不仅可以减重, 而且可以避免钢板生锈引起的损伤的缺点,是很好的船体材料。钢+铝这样的结构较多用于汽车的行业，国外在这方面已经进行了很深入的研究，也出了不少成功的产品，随着在汽车行业的成功，也使这技术得到很好的发展，因此使在航天，船厂，国防等各个行业也在钢铝连接上进行研究并得以应用。 近年来，国家对汽车工业的发展提出了轻量化的发展思路，在保证汽车安全性的条件下，采用铝合金和钢一体化混合结构，可以使汽车总重量，进而减少排放、降低环境污染和节约能源1-4。特别是铝合金制作的薄板新型汽车目前发展
15、迅速，但是对于4mm 的铝合金国内研究很少，本实验采用 CMT 焊接技术焊接 4mm 铝合金和 4mm钢板的工艺性研究。钢铝是两种不同的材料，这往往在物理性能上会产生很大的差异，而这差异也是焊接技术中的难题，需要我们进行研究，使用普通的熔化焊焊接技术5,6，会因为这差异而很容易生成脆性的化合物，这就会使焊接接头的性能下降等各种不利于焊接良好接头的影响，毫无疑问，彼此物理性能差异导致的问题已成为焊接领域的研究难点和热点。如果采用其他的焊接方法进行焊接，虽然可以获得使用性能好的接头，但是在钢铝连接都会存在各方面的问题，其中一个都会面临的问题就是，焊件形状必须要达到要求，不是随意大小和形态的焊接都可
16、以用来焊接，焊接效率也大大降低，实际生产中效率肯定是要重点考虑因素，因此应用得到了限制7。1.2 钢和铝及铝合金焊接技术特点与难点分析钢和铝及铝合金焊接技术特点与难点分析 结合铁铝二元合金相图8，可以看出，铁和铝存在较大的物理性能差异，比如熔点方面铁是 1538，铝是 660，并且铁在铝上几乎是不固溶的，因此容易产生脆性的金属间化合物，如 FeAl 、FeAl3 、Fe2Al5等。综合来看，钢与铝的焊接主要具有以下特点9,10：江苏科技大学本科毕业设计（论文）（1）铁与铝可以形成固溶体和金属间化合物，也可以形成共晶体。（2）铁在固态铝中的溶解度极小，共晶温度处于 225600时，铁在铝中的溶解度仅
