融合鋁合金AA6061-T6和鍍鋅硼鋼的冷金屬過渡焊接研究

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融合鋁合金AA6061-T6和鍍鋅硼鋼的冷金屬過渡焊接研究

隨著汽車工業輕型車輛的發展，更多、更先進的高強度鋼（如熱沖壓鋼）應用于汽車領域。高強度鋼不僅可以減輕整車質量減少空氣排放，還能提高車輛的安全性。鋁合金材料是輕質結構材料之一，其因具有許多優良性能如低密度、高強度而廣泛應用于汽車領域。由于熱成形鋼和鋁合金廣泛應用于汽車領域，所以二者的融合是不可避免的。研究了鋁合金AA6061-T6與鍍鋅硼鋼融合的可能性,選擇填充金屬AA4043并利用冷金屬過渡焊接技術（CMT）使二者融合。使用電子掃描顯微鏡和X射線光譜儀檢查焊接搭接接頭的微觀結構和化學成分，并測量搭接接頭的靜態強度。使用CMT將多個鋁6061-T6樣品加入到鍍鋅硼鋼里研究其在汽車領域的應用，研究的重點是設計一個試驗來優化CMT焊接工藝。分析了優化后焊接釬焊樣品的微觀結構和結合機理，并研究了接頭強度之間的相關性、鋁熱影響區軟化、斷裂模式和CMT焊接接頭的偏差距離。

本研究使用的材料包括1mm厚的鋁AA6061-T6合金和1mm厚的鍍鋅硼鋼。用直徑1.2mm的焊絲AA4043進行焊接。CMT的關鍵是將焊絲的運動集成到焊接工藝里，以控制整個融合過程。焊絲的收縮運動幫助熔滴脫離，因此金屬在沒有電磁力的援助下可以轉移到熔池并控制熱輸入和焊接飛濺。為避免表面污染，在焊接鋼板之前只有脫脂的丙酮和水。此外，為了避免在焊接過程中產生氣孔，鋁片用脫脂丙酮清洗污垢后再用砂布拋光，并在40℃的5%～10%氫氧化鈉溶液里清洗3～7min后用自來水沖洗；然后表面用60℃的30%硝酸溶液清洗1～3min；最后用自來水沖洗。標準樣品制備完成后進行研磨并浸入硝酸酒精溶液以腐蝕樣品，用光學顯微鏡觀察試樣的顯微組織。通過掃描電子顯微鏡分析涂層的成分。試驗結果統計分析表明，偏差距離對處理過程影響最大，影響因子是30.7%，送絲速度以影響因子17.9%居于偏差距離之后。模擬熱鍍鋅硼鋼沖壓溫度，鍍鋅硼鋼熱處理后對其表面進行嚴重氧化處理，這樣減小了焊接AA6061-T6和鍍鋅硼鋼時的CMT焊接區域。

刊名：Transactions of the ASME（英）

刊期：2013年第10期

作者：R.Cao et al

編譯：于立嬌