ZnO+Al 粉末铝热剂对2024 铝合金电阻点焊熔核质量的影响.PDF

第43 卷 第2 期 稀有金属材料与工程 Vol.43, No.2 2014 年 2 月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING February 2014 ZnO+Al 粉末铝热剂对2024 铝合金 电阻点焊熔核质量的影响 1,2 2 罗 怡 ，李京龙 ( 1. 重庆理工大学，重庆 400054) (2. 西北工业大学 凝固技术国家重点实验室，陕西 西安 710072) 摘 要：提出具有节能高效特征的粉末铝热剂介入型电阻点焊新技术，通过添加ZnO+Al 粉末铝热剂介入2024 铝合金 电阻点焊，研究了铝热剂介入对电阻点焊熔核成形、显微组织、力学性能等质量因素的影响。结果表明，在 ZnO+Al 粉末铝热剂冶金反应热的辅助作用下，可以有效增大2024 铝合金的电阻点焊溶核尺寸以及熔核内部树枝晶区尺寸。粉 末铝热剂的添加，使熔核中心区域拥有更多的异质形核晶核，促使凝固进程中的固-液界面前沿出现大范围成分过冷， 更有利于等轴晶的形核，使等轴晶的分布更为均匀，细化熔核中心等轴树枝晶束。同时，也强化熔核胞状晶区，使熔 核强韧性得到提高。最终在试验焊接电流范围内提高焊点强度28%~200% 。 关键词：铝合金；电阻点焊；熔核；铝热剂 中图法分类号：TG451 文献标识码：A 文章编号：1002- 185X(2014)02-0485-05 在诸多的焊接方法中，电阻点焊被视为最重要的 要功率强大的电阻点焊机。这无疑增大了能源消耗， 连接方法而被应用于车身结构及其零部件的制造中。 增加了生产中的能源成本。因此，研究高效节能的铝合 [1] [2] [3] [4] 包括不锈钢 、镀锌钢 、钛合金 、铝合金 、镁合 金电阻点焊新技术有利于促进铝合金等轻合金材料在 [5-8] 金 在内的多种金属结构材料均可以采用这种方法 新型汽车制造中的推广应用，推动轻合金材料应用在轿 进行板材的焊接组装。但是，与其它焊接方法相比， 车轻型化和环保化等绿色理念中发挥出巨大潜力。 电阻点焊能耗相对较高。以电阻点焊、搅拌摩擦点焊 本研究提出具有节能高效特征的粉末铝热剂介入 [9] 和超声波点焊这 3 种点焊方法为例进行比较 ：在焊 型电阻点焊新技术，探索 ZnO+Al 粉末铝热剂添加对 接同为 1 mm 厚铝合金薄板材料时，电阻点焊每个焊 2024 铝合金电阻点焊质量的影响。国内也有采用点焊 点所需要的能量大致为 50~ 100 kJ ，焊接周期为 介质介入铝合金电阻点焊工艺过程的研究报道，但主 0.15~0.3 s ；搅拌摩擦点焊每个焊点所需要的能量大致 要是基于提高焊点质量。例如，赵熹华等人对电阻点 为3~6 kJ ，焊接周期为1~5 s ；超声波点焊每个焊点所 焊可焊性较差的难焊金属材料，如铝合金等，采用孕育 需要的能量大致为0.6~ 1.5 kJ ，焊接周期为0.25~0.6 s 。 处理技术提高了点焊接头力学性能，改善了焊点质量， [10] 可见，电阻点焊虽然焊接周期短，生产效率高，但是 为电阻点焊质量控制