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铝/钢异种金属的激光MIG复合焊

2022-03-04

随着铝与钢复合结构件在制造中的不断应用,铝与钢异种金属的优质、高效激光MIG复合焊机也成为制备铝与钢复合结构件的主要焊接方法。激光MIG复合焊机冷轧镀锌钢板尺寸为200mmX 30mmX1.2mm, 5A02防锈铝(LF2) 板尺寸为200mmX 30mmX1.5mm,焊丝采用AISi5。


采用国内Nd: YAG 激光器,最大额定功率为2kW,激光头焦距为200mm;采用国内某公司TPS5000型数字化MIG焊机,焊接过程采用脉冲MIG焊,熔滴过渡频率为1滴/脉冲。


焊前采用丙酮对镀锌钢板表面进行清洗,用砂纸对5A02防锈铝板表面进行打磨以去除氧化膜,随后用丙酮清洗。将表面处理干净的镀锌钢板与5A02防锈铝板组合成搭接接头。


采用激光MIG复合热源进行焊接,焊接过程通过调节激光功率密度和送丝速度实现对焊接热输人的精确控制,从而保证铝合金板母材熔化而镀锌钢板母材不发生熔化。激光功率密度是通过固定激光光斑(光斑直径为6. 8mm)大小和改变激光功率实现的。


铝/钢异种金属的激光MIG复合焊机


焊后采用金相分析,激光MIG复合热源焊接得到的铝/钢焊接接头具有良好的铺展性,钢母材与焊缝为钎焊连接,钎焊界面有一薄金属Zn中间层,靠近焊缝一侧的钢母材未见熔化,且热影响区组织明显细化,Zn 层有向焊缝中生长的柱状晶组织,焊缝近Zn层侧可见富Zn相。


将激光MIG复合热源焊接得到的铝/钢接头进行拉伸性能试验。


拉伸试验中最大负载8.97kN,最大拉应力132.8MPa,接头强度达5A02防锈铝板母材的65.3%,与5A02防锈铝板电弧熔焊接头强度相当。并且拉伸试样破坏位置发生在防锈铝板母材的焊接热影响区而非钎焊界面。结果表明,利用激光- MIG复合热源焊接可以获得组织性能良好的铝/钢接头,最高焊接速度可达5m/min以上。

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