融合铝合金AA6061-T6和镀锌硼钢的冷金属过渡焊接研究



融合铝合金AA6061-T6和镀锌硼钢的冷金属过渡焊接研究

随着汽车工业轻型车辆的发展，更多、更先进的高强度钢（如热冲压钢）应用于汽车领域。高强度钢不仅可以减轻整车质量减少空气排放，还能提高车辆的安全性。铝合金材料是轻质结构材料之一，其因具有许多优良性能如低密度、高强度而广泛应用于汽车领域。由于热成形钢和铝合金广泛应用于汽车领域，所以二者的融合是不可避免的。研究了铝合金AA6061-T6与镀锌硼钢融合的可能性,选择填充金属AA4043并利用冷金属过渡焊接技术（CMT）使二者融合。使用电子扫描显微镜和X射线光谱仪检查焊接搭接接头的微观结构和化学成分，并测量搭接接头的静态强度。使用CMT将多个铝6061-T6样品加入到镀锌硼钢里研究其在汽车领域的应用，研究的重点是设计一个试验来优化CMT焊接工艺。分析了优化后焊接钎焊样品的微观结构和结合机理，并研究了接头强度之间的相关性、铝热影响区软化、断裂模式和CMT焊接接头的偏差距离。

本研究使用的材料包括1mm厚的铝AA6061-T6合金和1mm厚的镀锌硼钢。用直径1.2mm的焊丝AA4043进行焊接。CMT的关键是将焊丝的运动集成到焊接工艺里，以控制整个融合过程。焊丝的收缩运动帮助熔滴脱离，因此金属在没有电磁力的援助下可以转移到熔池并控制热输入和焊接飞溅。为避免表面污染，在焊接钢板之前只有脱脂的丙酮和水。此外，为了避免在焊接过程中产生气孔，铝片用脱脂丙酮清洗污垢后再用砂布抛光，并在40℃的5%～10%氢氧化钠溶液里清洗3～7min后用自来水冲洗；然后表面用60℃的30%硝酸溶液清洗1～3min；最后用自来水冲洗。标准样品制备完成后进行研磨并浸入硝酸酒精溶液以腐蚀样品，用光学显微镜观察试样的显微组织。通过扫描电子显微镜分析涂层的成分。试验结果统计分析表明，偏差距离对处理过程影响最大，影响因子是30.7%，送丝速度以影响因子17.9%居于偏差距离之后。模拟热镀锌硼钢冲压温度，镀锌硼钢热处理后对其表面进行严重氧化处理，这样减小了焊接AA6061-T6和镀锌硼钢时的CMT焊接区域。

刊名：Transactions of the ASME（英）

刊期：2013年第10期

作者：R.Cao et al

编译：于立娇