LF2/LD7铝合金管板高频感应钎焊工艺研究

作者:陈玉华;邓怀波;黄永德;刘浩 刊名:精密成形工程 上传者:吴敏巧

【摘要】目的 为高频感应钎焊在LF2/LD7铝合金管板焊接应用中提供理论基础.方法 选取内径为8.6 mm、壁厚为1 mm的LF2铝合金管和厚度为5 mm的LD7铝合金板,采用高频感应钎焊焊接异种铝合金管板结构.焊接过程中对比添加或不添加碳棒辅助的情况,研究不同钎焊参数下的钎焊接头微观组织和显微硬度,分析碳棒辅助对高频感应钎焊的影响,利用EDS分析钎缝不同组织元素含量.结果 最佳工艺参数为:距离D=7 mm,电流I=28 A,加热时间t=80~140 s.当电流增至I=35 A,其他焊接参数不变,添加碳棒辅助可以改变管板形貌,明显降低管烧损程度,组织低熔共晶体含量增多,晶粒细小.结论 钎焊接头成形较好,钎缝区组织显微硬度高于母材区组织硬度,钎缝区元素出现偏聚现象.

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现代工业中铝及铝合金的焊接方式很多,包括浸沾钎焊、真空钎焊、保护气氛钎焊、熔化焊和搅拌摩擦焊等。在LF2/LD7异种铝合金管板焊接时,上述焊接方式会出现焊接操作复杂、焊接成本高、焊接接头强度低、寿命短等问题[1—12]。高频感应钎焊具有高效、控制精确、低污染等特点,是一种环保型钎焊方法[13]。高频感应加热钎焊充分利用局部感应电流产生焦耳热对工件加热,连接高强度部件,高频加热可以减少工件变形,降低或消除工件接头烧损,并且小件管板结构的高频感应钎焊的焊接过程具有可视性[14—16]。高频感应加热钎焊是一项传统的钎焊技术,在生产中的许多方面都有运用,目前对异种铝合金的高频感应钎焊焊接研究比较少,尤其针对LF2/LD7异种铝合金的高频感应钎焊研究[17]。异种铝合金高频感应钎焊研究,为实际焊接生产LF2/LD7异种铝合金部件焊接工艺参数提供理论数据。1材料及方法LD7板厚度为5 mm,孔直径为9.8 mm,管外径为9.6 mm,内径为8.6 mm。母材LF2铝合金管化学成分见表1,LD7铝合金板化学成分见表2。表1 LF2铝合金化学成分(质量分数)Tab.1 Chemical composition of LF2 aluminum alloy(mass fraction)%Si Fe Cu Mn Si+Fe Ti Mg其他Al0.04 0.4 1.10 0.15~0.40 0.6 0.15 2.0~2.8 0.15余量表2 LD7铝合金化学成分(质量分数)Tab.2 Chemical composition of LD7 aluminum alloy(mass fraction)%Si Fe Cu Mn Mg Ni Zn Ti其他Al0.35 0.9~1.5 1.9~2.5 0.2 1.4~1.8 0.9~1.5 0.3 0.02~0.1 0.10余量钎料YX-110为Al-Zn-Ag-Ni合金,丝状自钎剂钎料,含有质量分数为20%的Al,0.55%的Ag,0.45%的Ni,余量为Zn。钎剂QJ201去氧化膜能力强,熔点低,适合高频感应钎焊,因此,采用QJ201作为试验钎剂。试验通过控制电流I,加热时间t,确定最佳工艺参数,并添加碳棒辅助感应加热试验,获得不同参数钎焊接头,制备金相试样,观察分析焊接参数对微观组织的影响,腐蚀剂采用Keller试剂,其中H2O︰HNO3︰HCl︰HF=95.0︰2.5︰1.5︰1.0。测试微观硬度,分析钎焊接头硬度分布,测试参数为加载载荷100 g,加载时间10 s。2结果及分析2.1高频感应电流对钎焊接头微观组织的影响LD7铝合金板上表面到感应线圈距离D=7 mm、加热时间t=100 s,改变电流I,得到钎焊接头的微观组织见图1。高频感应电流对微观组织有明显影响。钎焊接头正面组织低熔共晶体比接头反面组织少,原因是集肤效应在接头正面产生的感应电流大,产生的热量多,有更大机会生成低熔共晶体,并且在钎焊接头正面存在未钎透现象。分析认为,较大电流产生的感应电流同样增大,由Q=I2Rt(焦耳)可知,产生的热量多,并且单位时间热量输入大,因此,钎料与钎剂几乎同步熔化,这将抑制钎剂去除氧化膜的作用,以至于钎料很难流动、润湿钎缝,出现未钎透现象,在钎缝中存在不同的缺陷,电流I=28 A时,仅存在气孔缺陷,电流I=30 A时,既存在气孔缺陷又存在未钎透。图1电流对接头显微组织影响Fig.1 Effect of current on microstructure of joint2.2加热时间对钎焊接头微观组织的影响LD7铝合金板上表面到

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