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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(yè)輕型車輛的發(fā)展，更多、更先進(jìn)的高強(qiáng)度鋼（如熱沖壓鋼）應(yīng)用于汽車領(lǐng)域。高強(qiáng)度鋼不僅可以減輕整車質(zhì)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(zhì)結(jié)構(gòu)材料之一，其因具有許多優(yōu)良性能如低密度、高強(qiáng)度而廣泛應(yīng)用于汽車領(lǐng)域。由于熱成形鋼和鋁合金廣泛應(yīng)用于汽車領(lǐng)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(shù)（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(jié)構(gòu)和化學(xué)成分，并測量搭接接頭的靜態(tài)強(qiáng)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(lǐng)域的應(yīng)用，研究的重點(diǎn)是設(shè)計(jì)一個試驗(yàn)來優(yōu)化CMT焊接工藝。分析了優(yōu)化后焊接釬焊樣品的微觀結(jié)構(gòu)和結(jié)合機(jī)理，并研究了接頭強(qiáng)度之間的相關(guān)性、鋁熱影響區(qū)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(jìn)行焊接。CMT的關(guān)鍵是將焊絲的運(yùn)動集成到焊接工藝?yán)?，以控制整個融合過程。焊絲的收縮運(yùn)動幫助熔滴脫離，因此金屬在沒有電磁力的援助下可以轉(zhuǎn)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(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)樣品制備完成后進(jìn)行研磨并浸入硝酸酒精溶液以腐蝕樣品，用光學(xué)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(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)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(jìn)行嚴(yán)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(qū)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