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泡沫鋁的焊接-實驗結果分析

日期:22-05-31     時間:02:52 來源: 益榮金屬

泡沫鋁的焊接-實驗結果分析

焊件的表觀質量
焊件的表觀質量是判斷釬焊質量的第一步,按照實驗步驟要求,每個試樣焊接完成后,均應對接頭進行表觀質量檢查,一是看是否焊上,二是看有沒有出現明顯的焊接缺陷。實驗結果表明,各種焊接工藝得到的接頭,表觀質量存在差異。
實驗1至實驗8獲得的試樣,表觀質量檢查沒有出現明顯的焊接缺陷,接頭效果與圖6.1a相似。實驗9與實驗10 所用的鋼板是鍍鋅鋼,焊后未形成接頭。實驗11中的泡沫鋁已經熔化斷裂,實驗12和實驗13雖形成了接頭,但質量很差,焊接缺陷非常嚴重。

泡沫鋁/鍍鋅鋼釬焊結果分析
實驗9與實驗10均未形成焊接接頭,從照片上看出,鍍鋅鋼板表面只留下了輕微斑塊狀痕跡。從Al-Zn二元合金相圖進行分析,兩者在實驗溫度下可以形成共晶,且釬焊的保溫時間已足夠長,焊接失敗的原因應在鍍鋅鋼本身。
各種鍍鋅方法中,熱鍍鋅法因質量好、成本低而占據了主導地位。工業中常用的鋅花鋼板,是在Zn的基礎上添加了少量Pb、Sb和0.01%-30%A1而獲得的。為了提高抗氧化性,鍍鋅層中AI的含量往往比較高。
鍍鋅層保護著內部的鋼,而鍍層本身卻在不斷地發生著大氣腐蝕。在有水時,Zn發生有氧參與的電化學腐蝕:
Zn === Zn2++2e
O2+ 2H2O+4e === 4OH-
Zn2++20H- === Zn(OH)2
空氣中的CO2Zn(OH)2反應而生成ZnCO3。當空氣干燥、鋅表面無水時則生成氧化鋅:
2Zn+O2 === 2ZnO
由于大氣腐蝕形成了由ZnO、Zn(OH)2ZnCO3組成的防銹層,加上鍍層合金中的AI氧化形成Al2O3,鍍鋅鋼表面致密的氧化層保護了內部的鋼免受大氣腐蝕,也成為了釬焊的障礙,因為焊前的清理幾乎不可能做到完全去除氧化層而又不破壞鍍鋅層。

火焰釬焊結果分析
實驗11是泡沫鋁在上方,不加壓力的火焰釬焊。實驗過程中,火焰直接加熱泡沫鋁,熱量流向為泡沫鋁→釬劑與釬料→鋼板。而泡沫鋁的熔點比鋼低,且加熱時顏色不發生變化。實驗過程中發現,直至泡沫鋁熔化,焊縫仍未形成。從圖6.ld可明顯看出,泡沫鋁已熔化,鋼板表面有局部位置形成焊瘤。這樣的工藝不適合泡沫鋁/鋼的火焰釬焊。
在實驗11的基礎上,將鋼板置于上方進行釬焊,即實驗12。這種情況下,熱量的流向為鋼板-→釬劑與釬料→泡沫鋁。火焰的直接加熱位置在鋼板表面,至鋼板表面出現暗紅色時加熱停止。從圖6.1e看出,焊接接頭己形成,但是泡沫鋁仍有大量熔化,且一側的孔洞發生了塌縮。在實驗后期分析階段,此試樣因大塊區域未焊合,接頭強度太低,在內應力作用下脫開。
實驗12足在實驗11的基礎上對鋼板施加壓力。這種情況下,焊縫的裝配問隙減小,多余的液相被從焊縫中擠出,形成了較好的接頭。但是泡沫鋁發生了熔化,說明溫度仍偏高。

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