5A05型铝合金电阻焊二次点焊工艺研究

作者:张泽;张强 刊名:中国铁路 上传者:纪艳

【摘要】介绍5A05型铝合金焊接母材化学成分及力学性能,以及电阻点焊焊接设备。分析电阻点焊焊接特性和接头形式,"硬规范"、"软规范"和二次点焊焊接工艺参数,并对焊接接头进行外观检测、拉伸试验、撕裂试验、剪切试验和宏观金相试验,提出电阻焊二次点焊工艺宏观金相熔核成形良好,没有裂纹、缩松、缩孔、核心偏移等缺陷,在一定程度上改善5A05型铝合金电阻焊接性能等结论。

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高速列车轻量化要求使铝合金在机车制造中得到广泛应用。目前,法国、德国和日本等工业发达国家的高速列车车体几乎全部采用铝合金制造[1],铝合金也用于城市轨道交通地铁车体的制造,逐步取代碳钢和不锈钢。铝合金具有密度小、耐大气腐蚀性强、资源广、价格相对便宜等优点[2]。电阻点焊具有冶金过程简单、加热时间短、热量集中、无需填充金属、操作简单、生产效率高、机械化及自动化程度高等优点,广泛应用于航天航空、汽车车辆、轻工家电、仪器仪表、量具刃具等行业[3]。目前,电阻焊缺少可靠的无损检测方法、焊接接头抗拉强度及疲劳强度低、设备成本高和维修困难等。电阻点焊工艺已在碳钢、不锈钢、铝合金车体焊接上广泛应用[4]。高速列车车体采用5A05型铝合金,为此对其电阻焊接工艺进行分析和研究。15A05型铝合金焊接母材及焊接设备1.1母材化学成分及性能5A05型铝合金为Al-Mg系合金(5000系),铝镁系合金为防锈铝合金[5],热处理不能对其强化,塑性较高,其化学成分见表1。从表中可以看出,5A05型铝合金中金属镁(Mg)的含量大约为5%。镁元素的加入,提高了铝合金的强度,但镁元素过高,将导致铝合金的塑性及耐腐蚀性下降。硅(Si)元素易与镁元素生成Mg2Si,导致铝合金的塑性及耐腐蚀性下降,杂质铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)也会降低铝合金的耐腐蚀性及工艺性。5A05型铝合金的力学性能见表2。表15A05型铝合金化学成分参数化学成分FeSiMnCuMgZn最小标准值/%0.304.8最大标准值/%0.500.500.600.105.50.20CHINESERAILWAYS2012/02-61-5A05型铝合金电阻焊二次点焊工艺研究张泽等技术与应用1.2电阻点焊焊接设备电阻点焊焊接采用TDM-340型电阻点焊机,变压器容量为340kVA,电流为直流,两电极间行程40mm,电极直径20mm,间距9mm,外形为平面,采用双面单点焊接方式。2电阻点焊焊接特性由于铝合金存在氧化膜,在5A05型铝合金电阻点焊焊接前,需对其表面机械清理,采用专用角向打磨机对其表面打磨。铝合金电阻率(仅为低碳钢的1/41/2)和熔点较低,但一般仍采用极大电流焊接,要求通电时间短,以免散热过多、接头软化严重,影响焊接接头的机械性能。铝合金的塑性变形温度区较小,线膨胀率大和伸长率小,因此需精确控制焊接参数,避免出现裂纹和缩孔。电阻焊时,为获得一定强度的焊点,可采用大电流和短时间(“硬规范”),也可采用小电流和长时间(“软规范”)。3电阻点焊焊接工艺参数3.1电阻点焊焊接头形式为了研究不同点焊工艺对焊接接头质量的影响,分别分析和研究“硬规范”与“软规范”条件、二次点焊工艺焊接接头的性能。工艺试验将2mm厚的5A05型铝合金板与3mm厚的点焊焊接,焊接板尺寸为300mm80mm,进行3组试验,每组试验点焊11次,采用双面点焊,电阻点焊焊接接头形式见图1。3.2电阻点焊焊接参数“硬规范”的焊接参数:电极材质为CrZrCu,直径20mm;焊接电流为55000A;电极压力为0.18MPa;预压时间为1.8s;焊接时间为0.2s;保持时间为0.6s。此工艺焊接参数焊接电流大、焊接时间短。“软规范”的焊接参数:电极材质为CrZrCu,直径20mm;焊接电流为32000A;焊接时间为0.5s;电极压力、预压时间、保持时间同“硬规范”。二次点焊焊接工艺是先进行一次“硬规范”点焊,后进行一次“软规范”点焊。二次点焊焊接工艺第一次点焊参数:电极材质为CrZrCu,直径20mm;焊接电流为47000A;电极压力为0.2MPa;预压时间

参考文献

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