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基于金屬流動(dòng)原理的3層異種金屬點(diǎn)焊

刊名：輕金屬溶接（日）

刊期：2014年第12期

作者：坂村勝等

編譯：郝長文

汽車的輕量化措施之一是采用鋁合金和鋼的混合結(jié)構(gòu)。本文研究將Friction Anchor焊接方法用于鋁合金/鋼/鋼3層異種金屬的焊接。觀察焊接后的混合金屬結(jié)構(gòu)件的斷面，對接合強(qiáng)度進(jìn)行評價(jià)。對接合時(shí)試驗(yàn)件的溫度變化和接合工具壓入試件的過程進(jìn)行測定。

試驗(yàn)采用板厚1.0mm的鋁合金板（A5052）和板厚分別為0.6mm和1.0mm的冷軋鋼板（SPCC）。介紹上述3種試驗(yàn)材料的化學(xué)成分和金相組織，以及Friction Anchor焊接技術(shù)。

對3層重疊接頭的試件，tjh et用回轉(zhuǎn)的球面接合工具壓入下鋼板上，實(shí)施點(diǎn)接合（Friction Anchor Welding）。試驗(yàn)研究結(jié)果如下。

（1）接合工具的壓入量>1.4mm時(shí)，采用過去的摩擦攪拌點(diǎn)焊法對3層重疊接頭焊接較困難，而采用Friction Anchor方法可較容易地進(jìn)行焊接。

（2）在突起部側(cè)面的鋁合金與鋼的接合界面上形成2～3μm金屬間化合物層。由于突起部的投錨效果（Anchor），因此可以達(dá)到剪切拉伸強(qiáng)度約3.8kN/點(diǎn)、十字拉伸強(qiáng)度約2.5kN/點(diǎn)。

（3）隨接合工具壓入量的增加，拉伸剪切強(qiáng)度和十字拉伸強(qiáng)度均出現(xiàn)上升趨勢。但接合工具的壓入量＞2.2mm后，在鋁合金內(nèi)形成的鋼突的前端與鋁合金發(fā)生剝離，引起裂紋。拉伸剪切強(qiáng)度和十字拉伸強(qiáng)度產(chǎn)生下降傾向。

（4）回轉(zhuǎn)的接合工具壓入試件。①隨壓入量上升，垂直負(fù)荷急劇上升；②垂直負(fù)荷一定時(shí)，壓入量和試件的溫度緩慢上升；③隨壓入件的快速上升，試件的溫度急劇上升，而垂直負(fù)荷降低；④達(dá)到設(shè)定的壓入量，試件溫度微增。此外，焊接接合部近邊最高溫度約900℃，與鋁合金/鋼的雙層重疊焊接接頭情況相似。