汽车减速机机箱铝合金真空钎焊工艺及组织性能研究

作者:李勇; 刊名:铸造技术 上传者:周运伟

【摘要】对6个批次的汽车减速机机箱LT-3铝合金复合板进行真空钎焊工艺试验,研究其材料表面、断面的宏观形貌、微观组织及成分变化规律。结果表明,提高加热速度可以有效细化晶粒,得到的母材组织均匀且细密,适当调整包覆层Si含量及其他元素的含量能够得到质量好的钎焊接头,通过改善合金成分可以在保证钎焊质量的基础上提高接头的综合性能。

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铝合金因具有较小的密度、良好的塑性和较高的比强度广泛应用于航空航天、交通运输、建筑等行业[1]。汽车减速机机箱材料LT-3铝合金为两层包覆铝合金板材[2],芯层金属为3003合金,具有优良的热机加工性、焊接特性和抗腐蚀性等特性,双面包覆4004合金,皮层金属(4004)在冷却器真空钎焊过程中主要做钎料用途。铝合金的真空钎焊是在真空炉中进行,钎焊过程不用钎剂[3]。由于降低了钎焊区的氧分压,在没有钎剂和还原气氛的条件下[4],同样可以除去焊件表面氧化膜,保护焊件不被氧化,无需焊前和焊后的复杂清理工作,操作简化,避免因钎剂造成的夹渣。本文研究不同工艺参数下4004复合铝板与3003铝板接头组织与原始材料组织相关联性,找出界面变化规律。1试验材料与方法试验中采用的汽车减速机机箱材料为LT-3铝合金,现在主要利用冷轧工艺制备铝复合板。首先把芯层金属3003进行轧制加工,成形后再将皮层金属4004轧制在芯层金属3003上面。其中,4004铝合金为通过420加热11h、保温1h轧制成0.6mm板材,其基体主要组织成分为Al-Si共晶合金,其润湿性和流动性都比较好,同时含有1.0%~2.0%Mg元素,对去除氧化膜有一定的帮助[5]。芯层金属为3003铝合金,属于Al-Mn系合金,其耐腐蚀性和机械加工性能较好[6],板厚2mm,其熔点为643~654,屈服强度为42MPa,抗拉强度为110MPa,伸长率为30%。在钎焊前对焊件进行清洗剂清洗,清洗后6~8h内进行钎焊,避免停留时间太长,造成铝合金表面生成氧化膜,为保证焊件均匀受热,采用阶段升温方式,加热速率为10/min,在升温过程中将炉膛抽至6.510-4Pa真空度,降温过程中控制炉温以10/min的图1钎焊接头宏观形貌Fig.1Macroscopicfeatureofvacuumbrazingjoint表1铝合金的化学成分w(%)Tab.1Chemicalcompositionofaluminumalloy材料SiFeCuMnMgZnAl芯层(3003)0.60.70.05~0.21.0~1.5-0.1余量皮层(4004)9.0~10.50.80.250.11.0~2.00.2余量冷却速率至500,再随炉温自然冷却至室温。选择6个批次的4004原始母材,其中6个批次的4004原始材料分别编号为533-1、490-2、417-4、490-5、490-8和490-11。将4004复合铝板与3003铝合金通过真空钎焊钎接,形成了6个批次的产品。A类(A-533-1、A-490-2、A-417-4)通过真空603保温15min钎接而成;B类(B-490-5、B-490-8、B-490-11)通过真空608保温15min钎接而成。首先沿轧制方向从中间位置切割开取样,对制备的金相试样进行粗磨、细磨和抛光,然后采用体积组成分数为1.0%HF+1.5%HCl+2.5%HNO3+95%H2O的腐蚀剂进行金相腐蚀约90s,再用水清洗干净并吹干,最后在奥林巴斯金相显微镜下观察焊接接头微观组织。2试验结果及讨论2.1接头宏观形貌图1为6个批次所得钎焊接头的宏观形貌。可以看出,不同原始母材和加热温度得到接头宏观形貌差别很大,A-533-1接头处润湿良好,但产生塌陷,测得润湿角为44.5,塌陷高度为0.64mm,4004表面呈灰色,有少量细纹;A-490-2接头处润湿良好,其润湿角为11.25,无塌陷,该接头质量较好,4004表面呈灰色,出现麻点;A-417-4接头处润湿良好,但产生塌陷,测得润湿角为7,塌陷高度为0.2mm,4004表

参考文献

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