CN114406518A - 铝-钢复合结构制备用过渡层焊丝及制备与电弧堆焊方法 - Google Patents

铝-钢复合结构制备用过渡层焊丝及制备与电弧堆焊方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114406518A
CN114406518A CN202210035908.0A CN202210035908A CN114406518A CN 114406518 A CN114406518 A CN 114406518A CN 202210035908 A CN202210035908 A CN 202210035908A CN 114406518 A CN114406518 A CN 114406518A
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
surfacing
layer
aluminum
wire
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210035908.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114406518B (zh
Inventor
褚巧玲
李毅
曹齐鲁
张敏
李继红
赵鹏康
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JINHUA SHUANGHUAN BRAZING ALLOYS CO Ltd
Shenzhen Wanzhida Technology Co ltd
Original Assignee
Xian University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian University of Technology filed Critical Xian University of Technology
Priority to CN202210035908.0A priority Critical patent/CN114406518B/zh
Publication of CN114406518A publication Critical patent/CN114406518A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114406518B publication Critical patent/CN114406518B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0255Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
    • B23K35/0261Rods, electrodes, wires
    • B23K35/0266Rods, electrodes, wires flux-cored
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/28Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950 degrees C
    • B23K35/286Al as the principal constituent
    • B23K35/288Al as the principal constituent with Sn or Zn
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/40Making wire or rods for soldering or welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/04Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/095Monitoring or automatic control of welding parameters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

本发明公开的铝‑钢复合结构制备用过渡层焊丝,包括药芯和焊皮,其中药粉按质量百分比由以下组分组成:Zn粉20~30%,Mg粉20~30%,Cu粉10~20%,Ag粉10~20%,Zr粉1~3%,余量为Al粉,以上组分质量百分比之和为100%。该焊丝解决了铝‑钢复合结构制备过程中金属间化合物生成问题。本发明还公开了一种铝‑钢复合结构制备用过渡层焊丝的制备方法及一种铝‑钢复合结构制备用过渡层焊丝进行电弧堆焊的方法。

Description

铝-钢复合结构制备用过渡层焊丝及制备与电弧堆焊方法
技术领域
本发明属于金属材料焊接技术领域,具体涉及一种铝-钢复合结构制备用过渡层焊丝,还涉及一种铝-钢复合结构制备用过渡层焊丝的制备方法及一种铝-钢复合结构制备用过渡层焊丝进行电弧堆焊的方法。
背景技术
铝-钢复合结构具有强度高、质量轻、抗腐蚀性能好等优点,是目前汽车轻量化进程中应用的热点。通过焊接工艺制造铝-钢复合结构可以实现冶金结合,且所得铝-钢接头结构具有质量小,密封性好,成本较低等优点。但是,铝和钢两者在物理化学性质上的较大差异以及两者极低的固溶度导致在铝-钢焊接接头中极易产生大量的脆性金属间化合物,恶化了铝-钢焊接接头力学性能,制约了汽车轻量化材料的应用和发展。
因此,本发明开展铝-钢复合结构制备研究,从材料、工艺方面入手,寻求一种灵活、高效的制备方法,从而实现铝-钢复合结构的工业化应用。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种铝-钢复合结构制备用过渡层焊丝,解决了铝-钢复合结构制备过程中金属间化合物生成问题。
本发明的第二个目的是提供一种铝-钢复合结构制备用过渡层焊丝的制备方法。
本发明的第三个目的是提供及一种铝-钢复合结构制备用过渡层焊丝进行电弧堆焊的方法。
本发明所采用的第一个技术方案是,铝-钢复合结构制备用过渡层焊丝,包括药芯和焊皮,其中药粉按质量百分比由以下组分组成:Zn粉20~30%,Mg粉20~30%,Cu粉10~20%,Ag粉10~20%,Zr粉1~3%,余量为Al粉,以上组分质量百分比之和为100%。
本发明的特征还在于,
各个药粉粉末的纯度均大于99.9%,药粉粉末的粒度均是200~300目。
焊皮为纯1060铝带,铝带厚度0.3mm,宽度7mm。
药芯焊丝的填充量控制在20~25wt%。
本发明所采用的第二个技术方案是,铝-钢复合结构制备用过渡层焊丝的制备方法,具体步骤如下:
步骤1:按质量百分比分别称取Zn粉20~30%,Mg粉20~30%,Cu粉10~20%,Ag粉10~20%,Zr粉1~3%,余量为Al粉,以上组分质量百分比之和为100%;
步骤2:将步骤1称取的合金粉末,置于真空加热炉内加热、保温,去除药粉中的结晶水;烘干后的药粉放置于混粉机中进行充分的混合;
步骤2中,真空加热炉内加热温度为200~250℃,保温时间为2~4h;混粉机中混合时间为2~4h;
步骤3:焊皮为纯1060铝带,采用酒精去除1060铝带表面的油脂,通过药芯焊丝拉丝设备把步骤2制备得到的药粉包裹在铝带内,第一道拉拔磨具孔径为2.6mm;药芯焊丝中药芯粉末的填充量控制在20~25wt%;
步骤4:第一道工序拉拔完毕后,将磨具孔径依次换至2.3mm,2.0mm,1.8mm,1.6mm,1.4mm,1.2mm进行拉拔,最终获得的药芯焊丝直径为1.2mm;
步骤5:药芯焊丝拉拔完毕后,经绕丝机缠绕在焊丝盘上,最终密封在药芯焊丝真空包装袋内待用。
本发明所采用的第三个技术方案是,铝-钢复合结构制备用过渡层焊丝进行电弧堆焊的方法,采用上述的焊丝进行电弧堆焊,过程如下:
(1)用钢丝刷打磨Q345钢板,用酒精、丙酮等有机溶剂去除钢板上的油污;
(2)选择ER50-6焊丝进行钢层的电弧堆焊制造,焊接电流为180~200A,堆焊层高度为60~80mm,宽度为10~15mm;堆焊过程控制层间温度在100℃以下,以保证堆焊层的尺寸精度;
(3)采用制备的过渡层焊丝在钢层上进行电弧堆焊,焊接电流为150~180A,堆焊层高度为2~4mm,宽度为10~15mm;堆焊过程采用CMT焊接电源,保证基体熔化较少,主要以焊丝熔化为主,从而实现熔纤焊的效果;堆焊过程控制层间温度在50℃以下,以保证堆焊层的尺寸精度;
(4)采用ER5356焊丝在上述过渡层上进行电弧堆焊,制备铝层,焊接电流为150~180A,堆焊层高度为60~80mm,宽度为10~15mm;由于铝的熔点较低,为了保证堆焊层的成形性,控制层间温度在50℃以下。
本发明的有益效果是:
(1)本发明药芯焊丝直径比较小,丝径为1.2mm的药芯焊丝适用广泛,该药芯焊丝既可用于TIG焊,又可用于MIG焊;
(2)本发明药芯焊丝采用Al-Zn-Mg-Cu合金系,可以保证铝-钢复合结构的高强度特点。采用高Zn、Mg元素作用过渡层焊缝的主要强化元素;添加Cu元素,保证过渡层焊缝晶内析出相的强度;
(3)本发明药芯焊丝添加Ag元素,可以降低焊丝的熔点,提高与底部钢基体的润湿性和铺展性。焊丝中添加微量的Zr元素,进一步提高过渡层焊缝的强度;
(4)本发明药芯焊丝合金元素较少,制备工艺简单,便于进行大规模批量生产。
附图说明
图1为本发明中铝-钢复合结构制备用过渡层焊丝进行电弧堆焊的方法的制备过程示意图;
图2为本发明中实施案例2制备的药芯焊丝,在Q345钢板上进行电弧堆焊时所得到的堆焊层的宏观形貌;
图3为本发明中实施案例2制备的药芯焊丝,在Q345钢板上进行电弧堆焊时所得到的铝基过渡层的扫描电镜低倍组织形貌图;
图4为本发明中实施案例2制备的药芯焊丝,在Q345钢板上进行电弧堆焊时所得到的铝基过渡层的扫描电镜高倍组织形貌图;
图5为本发明中实施案例2制备的药芯焊丝,在Q345钢板上进行电弧堆焊时所得到的接头拉伸断口形貌。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供一种铝-钢复合结构制备用过渡层焊丝,包括药芯和焊皮,其中药粉按质量百分比由以下组分组成:Zn粉20~30%,Mg粉20~30%,Cu粉10~20%,Ag粉10~20%,Zr粉1~3%,余量为Al粉,以上组分质量百分比之和为100%。
各个药粉粉末的纯度均大于99.9%,药粉粉末的粒度均是200~300目。
焊皮为纯1060铝带,铝带厚度0.3mm,宽度7mm。
药芯焊丝的填充量控制在20~25wt%。
该药芯焊丝中各组分的作用和功能如下:
Zn和Mg元素作为药芯焊丝的主要合金元素,Zn和Mg是主要的强化元素,时效处理后可形成MgZn2强化相,具有显著的强化效果。在固溶度允许的范围内,适当提高Zn和Mg含量及调整Zn/Mg比后,可显著增加合金中时效析出相的数量,提高合金的强度,但塑韧性及耐蚀性能会受到影响;
Cu元素作为药芯焊丝的主要合金元素,在高Zn含量的合金中,Cu能提高晶内析出相在较高的时效温度下的稳定性,防止晶粒过快地长大粗化,使合金获得较好的抗沿晶腐蚀能,弥补高Zn和高Mg所带来的韧性和耐蚀性的降低。
Ag元素与Al之间的亲和力高于Zn与Al的亲和力,所以添加一定量的Ag可以防止高Zn所带来的Zn-Al脆性相的生成。此外,Ag的加入可以在一定程度上提高焊丝的熔点,增加过渡层熔池与底部钢基体之间的润湿性,提高熔池的铺展性,从而改善焊缝成形。
药芯焊丝中添加微量的Zr元素,微量的Zr对合金的性能提升有重要影响,Zr和Al相互作用形成Al3Zr,与铝基体保持共格关系。
本发明提供一种铝-钢复合结构制备用过渡层焊丝的制备方法,具体步骤如下:
步骤1:按质量百分比分别称取Zn粉20~30%,Mg粉20~30%,Cu粉10~20%,Ag粉10~20%,Zr粉1~3%,余量为Al粉,以上组分质量百分比之和为100%;
步骤2:将步骤1称取的合金粉末,置于真空加热炉内加热、保温,去除药粉中的结晶水;烘干后的药粉放置于混粉机中进行充分的混合;
步骤2中,真空加热炉内加热温度为200~250℃,保温时间为2~4h;混粉机中混合时间为2~4h;
步骤3:焊皮为纯1060铝带,采用酒精去除1060铝带表面的油脂,通过药芯焊丝拉丝设备把步骤2制备得到的药粉包裹在铝带内,第一道拉拔磨具孔径为2.6mm;药芯焊丝中药芯粉末的填充量控制在20~25wt%;
步骤4:第一道工序拉拔完毕后,将磨具孔径依次换至2.3mm,2.0mm,1.8mm,1.6mm,1.4mm,1.2mm进行拉拔,最终获得的药芯焊丝直径为1.2mm;
步骤5:药芯焊丝拉拔完毕后,经绕丝机缠绕在焊丝盘上,最终密封在药芯焊丝真空包装袋内待用。
本发明还提供一种铝-钢复合结构制备用过渡层焊丝进行电弧堆焊的方法,采用上述的焊丝进行电弧堆焊,过程如下,如图1所示:
(1)用钢丝刷打磨Q345钢板,用酒精、丙酮等有机溶剂去除钢板上的油污;
(2)选择ER50-6焊丝进行钢层的电弧堆焊制造,焊接电流为180~200A,堆焊层高度为60~80mm,宽度为10~15mm;堆焊过程控制层间温度在100℃以下,以保证堆焊层的尺寸精度;
(3)采用制备的过渡层焊丝在钢层上进行电弧堆焊,焊接电流为150~180A,堆焊层高度为2~4mm,宽度为10~15mm;堆焊过程采用CMT焊接电源,保证基体熔化较少,主要以焊丝熔化为主,从而实现熔纤焊的效果;堆焊过程控制层间温度在50℃以下,以保证堆焊层的尺寸精度;
(4)采用ER5356焊丝在上述过渡层上进行电弧堆焊,制备铝层,焊接电流为150~180A,堆焊层高度为60~80mm,宽度为10~15mm;由于铝的熔点较低,为了保证堆焊层的成形性,控制层间温度在50℃以下。
实施例1
步骤1:按质量百分比分别称取Zn粉25%,Mg粉25%,Cu粉15%,Ag粉15%,Zr粉2%,余量为Al粉,以上组分质量百分比之和为100%。
步骤2:将步骤1称取的合金粉末,置于真空加热炉内加热、保温,去除药粉中的结晶水;烘干后的药粉放置于混粉机中进行充分的混合;
步骤3:采用酒精去除1060铝带表面的油脂,通过药芯焊丝拉丝设备把步骤2制备得到的药粉包裹在铝带内,第一道拉拔磨具孔径为2.6mm;
步骤4:第一道工序拉拔完毕后,将磨具孔径依次换至2.3mm,2.0mm,1.8mm,1.6mm,1.4mm,1.2mm进行拉拔,最终获得的药芯焊丝直径为1.2mm;
步骤5:药芯焊丝拉拔完毕后,经绕丝机缠绕在焊丝盘上,最终密封在药芯焊丝真空包装袋内待用。
步骤2中,真空加热炉内加热温度为220℃,保温时间为3h;混粉机中混合时间为3h。
药芯焊丝中药芯粉末的填充量控制在20wt%。
采用实施案例1制备的铝-钢梯度复合结构过渡层焊丝在钢基体上进行堆焊,过程如下:
(1)用钢丝刷打磨Q345钢板,用酒精、丙酮等有机溶剂去除钢板上的油污;
(2)选择ER50-6焊丝进行钢层的电弧堆焊制造,焊接电流为180~200A,堆焊层高度为60mm,宽度为10mm;堆焊过程控制层间温度在100℃,以保证堆焊层的尺寸精度;
(3)采用制备的过渡层焊丝在钢层上进行电弧堆焊,焊接电流为150~180A,堆焊层高度为2mm,宽度为10mm;堆焊过程采用CMT焊接电源,保证基体熔化较少,主要以焊丝熔化为主,从而实现熔纤焊的效果;堆焊过程控制层间温度在45℃,以保证堆焊层的尺寸精度;
(4)采用ER5356焊丝在上述过渡层上进行电弧堆焊,制备铝层,焊接电流为150~180A,堆焊层高度为60mm,宽度为10mm;由于铝的熔点较低,为了保证堆焊层的成形性,控制层间温度在45℃。
经测试,铝-钢梯度复合结构的力学性能为:抗拉强度355MPa,断后延伸率26%。
实施例2
步骤1:按质量百分比分别称取Zn粉20%,Mg粉20%,Cu粉10%,Ag粉10%,Zr粉1%,余量为Al粉,以上组分质量百分比之和为100%。
步骤2:将步骤1称取的合金粉末,置于真空加热炉内加热、保温,去除药粉中的结晶水;烘干后的药粉放置于混粉机中进行充分的混合;
步骤3:采用酒精去除1060铝带表面的油脂,通过药芯焊丝拉丝设备把步骤2制备得到的药粉包裹在铝带内,第一道拉拔磨具孔径为2.6mm;
步骤4:第一道工序拉拔完毕后,将磨具孔径依次换至2.3mm,2.0mm,1.8mm,1.6mm,1.4mm,1.2mm进行拉拔,最终获得的药芯焊丝直径为1.2mm;
步骤5:药芯焊丝拉拔完毕后,经绕丝机缠绕在焊丝盘上,最终密封在药芯焊丝真空包装袋内待用。
步骤2中,真空加热炉内加热温度为200℃,保温时间为2h;混粉机中混合时间为2h。
药芯焊丝中药芯粉末的填充量控制在25wt%。
采用实施案例2制备的铝-钢梯度复合结构过渡层焊丝在钢基体上进行堆焊,过程如下:
(1)用钢丝刷打磨Q345钢板,用酒精、丙酮等有机溶剂去除钢板上的油污;
(2)选择ER50-6焊丝进行钢层的电弧堆焊制造,焊接电流为180~200A,堆焊层高度为80mm,宽度为15mm;堆焊过程控制层间温度在50℃,以保证堆焊层的尺寸精度;
(3)采用制备的过渡层焊丝在钢层上进行电弧堆焊,焊接电流为150~180A,堆焊层高度为4mm,宽度为15mm;堆焊过程采用CMT焊接电源,保证基体熔化较少,主要以焊丝熔化为主,从而实现熔纤焊的效果;堆焊过程控制层间温度在30℃,以保证堆焊层的尺寸精度;
(4)采用ER5356焊丝在上述过渡层上进行电弧堆焊,制备铝层,焊接电流为150~180A,堆焊层高度为80mm,宽度为15mm;由于铝的熔点较低,为了保证堆焊层的成形性,控制层间温度在30℃。
经测试,铝-钢梯度复合结构的力学性能为:抗拉强度377MPa,断后延伸率22%。
用实施案例2制备的药芯焊丝进行铝-钢梯度复合结构制备,其中图2为电弧堆焊层的宏观形貌图,可以看出,由于较好的控制层间温度,所堆焊的直壁结构成形较好。
图3为铝基过渡层的扫描电镜低倍组织形貌图,从图中可以看出,铝基过渡层焊缝以粗大的α-Al为主。
图4为铝基过渡层焊缝的扫描电镜高倍组织形貌图,从图中可以看出,析出相在晶粒内部及沿着晶界分布。
铝-钢梯度复合结构的拉伸断裂发生在铝侧,表明所制备的铝基过渡层与钢之间结合较好。图5为断口形貌,可以看出,断口表面以轫窝形貌为主。
实施例3
步骤1:按质量百分比分别称取Zn粉30%,Mg粉30%,Cu粉20%,Ag粉20%,Zr粉3%,余量为Al粉,以上组分质量百分比之和为100%。
步骤2:将步骤1称取的合金粉末,置于真空加热炉内加热、保温,去除药粉中的结晶水;烘干后的药粉放置于混粉机中进行充分的混合;
步骤3:采用酒精去除1060铝带表面的油脂,通过药芯焊丝拉丝设备把步骤2制备得到的药粉包裹在铝带内,第一道拉拔磨具孔径为2.6mm;
步骤4:第一道工序拉拔完毕后,将磨具孔径依次换至2.3mm,2.0mm,1.8mm,1.6mm,1.4mm,1.2mm进行拉拔,最终获得的药芯焊丝直径为1.2mm;
步骤5:药芯焊丝拉拔完毕后,经绕丝机缠绕在焊丝盘上,最终密封在药芯焊丝真空包装袋内待用。
步骤2中,真空加热炉内加热温度为250℃,保温时间为4h;混粉机中混合时间为4h。
药芯焊丝中药芯粉末的填充量控制在22wt%。
采用实施案例2制备的铝-钢梯度复合结构过渡层焊丝在钢基体上进行堆焊,过程如下:
(1)用钢丝刷打磨Q345钢板,用酒精、丙酮等有机溶剂去除钢板上的油污;
(2)选择ER50-6焊丝进行钢层的电弧堆焊制造,焊接电流为180~200A,堆焊层高度为70mm,宽度为12mm;堆焊过程控制层间温度在30℃,以保证堆焊层的尺寸精度;
(3)采用制备的过渡层焊丝在钢层上进行电弧堆焊,焊接电流为150~180A,堆焊层高度为3mm,宽度为12mm;堆焊过程采用CMT焊接电源,保证基体熔化较少,主要以焊丝熔化为主,从而实现熔纤焊的效果;堆焊过程控制层间温度在20℃,以保证堆焊层的尺寸精度;
(4)采用ER5356焊丝在上述过渡层上进行电弧堆焊,制备铝层,焊接电流为150~180A,堆焊层高度为70mm,宽度为12mm;由于铝的熔点较低,为了保证堆焊层的成形性,控制层间温度在20℃。
经测试,铝-钢梯度复合结构的力学性能为:抗拉强度332MPa,断后延伸率27%。
实施例4
步骤1:按质量百分比分别称取Zn粉23%,Mg粉23%,Cu粉13%,Ag粉13%,Zr粉1.5%,余量为Al粉,以上组分质量百分比之和为100%。
步骤2:将步骤1称取的合金粉末,置于真空加热炉内加热、保温,去除药粉中的结晶水;烘干后的药粉放置于混粉机中进行充分的混合;
步骤3:采用酒精去除1060铝带表面的油脂,通过药芯焊丝拉丝设备把步骤2制备得到的药粉包裹在铝带内,第一道拉拔磨具孔径为2.6mm;
步骤4:第一道工序拉拔完毕后,将磨具孔径依次换至2.3mm,2.0mm,1.8mm,1.6mm,1.4mm,1.2mm进行拉拔,最终获得的药芯焊丝直径为1.2mm;
步骤5:药芯焊丝拉拔完毕后,经绕丝机缠绕在焊丝盘上,最终密封在药芯焊丝真空包装袋内待用。
步骤2中,真空加热炉内加热温度为230℃,保温时间为2.4h;混粉机中混合时间为2.4h。
药芯焊丝中药芯粉末的填充量控制在21wt%。
采用实施案例4制备的铝-钢梯度复合结构过渡层焊丝在钢基体上进行堆焊,过程如下:
(1)用钢丝刷打磨Q345钢板,用酒精、丙酮等有机溶剂去除钢板上的油污;
(2)选择ER50-6焊丝进行钢层的电弧堆焊制造,焊接电流为180~200A,堆焊层高度为68mm,宽度为13mm;堆焊过程控制层间温度在40℃,以保证堆焊层的尺寸精度;
(3)采用制备的过渡层焊丝在钢层上进行电弧堆焊,焊接电流为150~180A,堆焊层高度为2.5mm,宽度为13mm;堆焊过程采用CMT焊接电源,保证基体熔化较少,主要以焊丝熔化为主,从而实现熔纤焊的效果;堆焊过程控制层间温度在40℃,以保证堆焊层的尺寸精度;
(4)采用ER5356焊丝在上述过渡层上进行电弧堆焊,制备铝层,焊接电流为150~180A,堆焊层高度为68mm,宽度为13mm;由于铝的熔点较低,为了保证堆焊层的成形性,控制层间温度在40℃。
经测试,铝-钢梯度复合结构的力学性能为:抗拉强度350MPa,断后延伸率22%。
实施例5
步骤1:按质量百分比分别称取Zn粉24%,Mg粉26%,Cu粉17%,Ag粉18%,Zr粉2.4%,余量为Al粉,以上组分质量百分比之和为100%。
步骤2:将步骤1称取的合金粉末,置于真空加热炉内加热、保温,去除药粉中的结晶水;烘干后的药粉放置于混粉机中进行充分的混合;
步骤3:采用酒精去除1060铝带表面的油脂,通过药芯焊丝拉丝设备把步骤2制备得到的药粉包裹在铝带内,第一道拉拔磨具孔径为2.6mm;
步骤4:第一道工序拉拔完毕后,将磨具孔径依次换至2.3mm,2.0mm,1.8mm,1.6mm,1.4mm,1.2mm进行拉拔,最终获得的药芯焊丝直径为1.2mm;
步骤5:药芯焊丝拉拔完毕后,经绕丝机缠绕在焊丝盘上,最终密封在药芯焊丝真空包装袋内待用。
步骤2中,真空加热炉内加热温度为210℃,保温时间为3.7h;混粉机中混合时间为3.6h。
药芯焊丝中药芯粉末的填充量控制在23wt%。
采用实施案例5制备的铝-钢梯度复合结构过渡层焊丝在钢基体上进行堆焊,过程如下:
(1)用钢丝刷打磨Q345钢板,用酒精、丙酮等有机溶剂去除钢板上的油污;
(2)选择ER50-6焊丝进行钢层的电弧堆焊制造,焊接电流为180~200A,堆焊层高度为75mm,宽度为14mm;堆焊过程控制层间温度在80℃,以保证堆焊层的尺寸精度;
(3)采用制备的过渡层焊丝在钢层上进行电弧堆焊,焊接电流为150~180A,堆焊层高度为3.5mm,宽度为14mm;堆焊过程采用CMT焊接电源,保证基体熔化较少,主要以焊丝熔化为主,从而实现熔纤焊的效果;堆焊过程控制层间温度在35℃,以保证堆焊层的尺寸精度;
(4)采用ER5356焊丝在上述过渡层上进行电弧堆焊,制备铝层,焊接电流为150~180A,堆焊层高度为75mm,宽度为14mm;由于铝的熔点较低,为了保证堆焊层的成形性,控制层间温度在45℃。
经测试,铝-钢梯度复合结构的力学性能为:抗拉强度340MPa,断后延伸率24%。

Claims (6)

1.铝-钢复合结构制备用过渡层焊丝,其特征在于,包括药芯和焊皮,其中药粉按质量百分比由以下组分组成:Zn粉20~30%,Mg粉20~30%,Cu粉10~20%,Ag粉10~20%,Zr粉1~3%,余量为Al粉,以上组分质量百分比之和为100%。
2.根据权利要求1所述的铝-钢复合结构制备用过渡层焊丝,其特征在于,各个药粉粉末的纯度均大于99.9%,药粉粉末的粒度均是200~300目。
3.根据权利要求1所述的铝-钢复合结构制备用过渡层焊丝,其特征在于,焊皮为纯1060铝带,铝带厚度0.3mm,宽度7mm。
4.根据权利要求1所述的铝-钢复合结构制备用过渡层焊丝,其特征在于,药芯焊丝的填充量控制在20~25wt%。
5.铝-钢复合结构制备用过渡层焊丝的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:
步骤1:按质量百分比分别称取Zn粉20~30%,Mg粉20~30%,Cu粉10~20%,Ag粉10~20%,Zr粉1~3%,余量为Al粉,以上组分质量百分比之和为100%;
步骤2:将步骤1称取的合金粉末,置于真空加热炉内加热、保温,去除药粉中的结晶水;烘干后的药粉放置于混粉机中进行充分的混合;
步骤2中,真空加热炉内加热温度为200~250℃,保温时间为2~4h;混粉机中混合时间为2~4h;
步骤3:焊皮为纯1060铝带,采用酒精去除1060铝带表面的油脂,通过药芯焊丝拉丝设备把步骤2制备得到的药粉包裹在铝带内,第一道拉拔磨具孔径为2.6mm;药芯焊丝中药芯粉末的填充量控制在20~25wt%;
步骤4:第一道工序拉拔完毕后,将磨具孔径依次换至2.3mm,2.0mm,1.8mm,1.6mm,1.4mm,1.2mm进行拉拔,最终获得的药芯焊丝直径为1.2mm;
步骤5:药芯焊丝拉拔完毕后,经绕丝机缠绕在焊丝盘上,最终密封在药芯焊丝真空包装袋内待用。
6.铝-钢复合结构制备用过渡层焊丝进行电弧堆焊的方法,其特征在于,采用权利要求1-4任意一项所述的焊丝进行电弧堆焊,过程如下:
(1)用钢丝刷打磨Q345钢板,去除钢板上的油污;
(2)选择ER50-6焊丝进行钢层的电弧堆焊制造,焊接电流为180~200A,堆焊层高度为60~80mm,宽度为10~15mm;堆焊过程控制层间温度在100℃以下,以保证堆焊层的尺寸精度;
(3)采用制备的过渡层焊丝在钢层上进行电弧堆焊,焊接电流为150~180A,堆焊层高度为2~4mm,宽度为10~15mm;堆焊过程采用CMT焊接电源;堆焊过程控制层间温度在50℃以下;
(4)采用ER5356焊丝在上述过渡层上进行电弧堆焊,制备铝层,焊接电流为150~180A,堆焊层高度为60~80mm,宽度为10~15mm;控制层间温度在50℃以下。
CN202210035908.0A 2022-01-11 2022-01-11 铝-钢复合结构制备用过渡层焊丝及制备与电弧堆焊方法 Active CN114406518B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210035908.0A CN114406518B (zh) 2022-01-11 2022-01-11 铝-钢复合结构制备用过渡层焊丝及制备与电弧堆焊方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210035908.0A CN114406518B (zh) 2022-01-11 2022-01-11 铝-钢复合结构制备用过渡层焊丝及制备与电弧堆焊方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114406518A true CN114406518A (zh) 2022-04-29
CN114406518B CN114406518B (zh) 2023-08-01

Family

ID=81273859

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210035908.0A Active CN114406518B (zh) 2022-01-11 2022-01-11 铝-钢复合结构制备用过渡层焊丝及制备与电弧堆焊方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114406518B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB747813A (en) * 1951-06-11 1956-04-18 Sheffield Smelting Company Ltd Improvements relating to the soldering of aluminium and aluminium alloys
JPH07223090A (ja) * 1994-02-15 1995-08-22 Nhk Spring Co Ltd アルミニウム合金と銅の接合用ろう材およびこのろう材によって接合された複合材
CN101554687A (zh) * 2009-05-21 2009-10-14 浙江新锐焊接材料有限公司 新型中温铝钎焊丝
CN102814596A (zh) * 2011-06-07 2012-12-12 英飞凌科技股份有限公司 焊料合金及布置
CN103586304A (zh) * 2013-11-11 2014-02-19 沈阳工业大学 一种镁铝复合板的制备方法
US20160243656A1 (en) * 2015-02-25 2016-08-25 Hobart Brothers Company Aluminum metal-cored welding wire
CN110587178A (zh) * 2019-09-03 2019-12-20 西安理工大学 铝与不锈钢焊接用自保护药芯焊丝及其制备方法
CN113020838A (zh) * 2021-04-06 2021-06-25 南昌航空大学 一种铝基钎料、制备方法及其应用

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB747813A (en) * 1951-06-11 1956-04-18 Sheffield Smelting Company Ltd Improvements relating to the soldering of aluminium and aluminium alloys
JPH07223090A (ja) * 1994-02-15 1995-08-22 Nhk Spring Co Ltd アルミニウム合金と銅の接合用ろう材およびこのろう材によって接合された複合材
CN101554687A (zh) * 2009-05-21 2009-10-14 浙江新锐焊接材料有限公司 新型中温铝钎焊丝
CN102814596A (zh) * 2011-06-07 2012-12-12 英飞凌科技股份有限公司 焊料合金及布置
CN103586304A (zh) * 2013-11-11 2014-02-19 沈阳工业大学 一种镁铝复合板的制备方法
US20160243656A1 (en) * 2015-02-25 2016-08-25 Hobart Brothers Company Aluminum metal-cored welding wire
CN110587178A (zh) * 2019-09-03 2019-12-20 西安理工大学 铝与不锈钢焊接用自保护药芯焊丝及其制备方法
CN113020838A (zh) * 2021-04-06 2021-06-25 南昌航空大学 一种铝基钎料、制备方法及其应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王常建: "D406A超高强度钢匹配焊接材料开发", 《热加工工艺》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114406518B (zh) 2023-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107999991B (zh) 用于钛-钢mig焊接的高熵药芯焊丝及其制备方法
CN108161278B (zh) 用于铝-钢mig焊接的高熵药芯焊丝及其制备方法
CN108161277B (zh) 用于铝-钢埋弧焊焊接的高熵药芯焊丝及其制备方法
CN108941976B (zh) Ta1-q345中间层焊接用焊丝及制备与焊接方法
WO2023005188A1 (zh) 一种铝合金药芯焊丝及其制备方法
Zhang et al. Interfacial phenomena of cold metal transfer (CMT) welding of zinc coated steel and wrought aluminium
CN102753298A (zh) 铝合金焊丝
CN110587178B (zh) 铝与不锈钢焊接用自保护药芯焊丝及其制备方法
EP3711895A1 (en) Aluminium metal-cored welding wire
CN108326463A (zh) 一种利用缆式焊丝制备金属间化合物零件的方法
CN112775584B (zh) 一种用于7075铝合金电弧增材的富硅原位强化粉芯丝材及制备方法
CN108161276B (zh) 用于镁-钢mig焊接的高熵药芯焊丝及其制备方法
CN104263995A (zh) 一种锡基合金线
CN113399861A (zh) 一种铜-钢过渡层熔-钎焊用铜镍基焊丝及其制备方法
CN113828960B (zh) 一种铜-钢复合板对接焊接用焊接材料及焊接方法
CN108188582A (zh) 一种用于制备镁/钢异种金属拼焊板的激光-电弧复合填丝焊接方法
CN113814606A (zh) Ni-Cr-Al-Ti-Co焊丝及方法与坡口形式
CN113814607B (zh) 钛-钢复合材料电弧熔-钎焊制备用过渡层焊丝及方法
CN113732560A (zh) 一种有效控制热裂的镍铬基焊丝及方法与坡口形式
CN114406518B (zh) 铝-钢复合结构制备用过渡层焊丝及制备与电弧堆焊方法
CN104827200A (zh) 一种高强铝合金激光焊接用Al-Si-Sc系焊丝
CN114367759B (zh) 可有效控制Fe-Al脆性相的焊丝及制备与焊接方法
CN112453758B (zh) 石墨烯增强ta1-q345中间层用焊丝及制备方法
CN114367743A (zh) 电弧+激光耦合调控的钛-钢梯度结构材料及方法
CN110014246B (zh) 一种用于焊接镁合金材料的焊丝及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20230629

Address after: Room 1002, Building A, Zhiyun Industrial Park, No. 13 Huaxing Road, Henglang Community, Dalang Street, Longhua District, Shenzhen City, Guangdong Province, 518109

Applicant after: Shenzhen Wanzhida Technology Co.,Ltd.

Address before: 710048 Shaanxi province Xi'an Beilin District Jinhua Road No. 5

Applicant before: XI'AN University OF TECHNOLOGY

Effective date of registration: 20230629

Address after: 321075 Jinxi Development Zone (Luobu Town), Jinhua City, Zhejiang Province

Applicant after: JINHUA SHUANGHUAN BRAZING ALLOYS Co.,Ltd.

Address before: Room 1002, Building A, Zhiyun Industrial Park, No. 13 Huaxing Road, Henglang Community, Dalang Street, Longhua District, Shenzhen City, Guangdong Province, 518109

Applicant before: Shenzhen Wanzhida Technology Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant