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铜铝异种金属的电容储能冲击焊焊接研究

赵雪琴  
【摘要】: 铜和铝的物理性能和化学性能差异悬殊,且焊接时容易产生脆性化合物,严重影响接头组织和力学性能。本文采用电容储能冲击焊机对铜铝异种金属的丝材和板材进行了焊接。以抗拉强度为主要指标,对焊接工艺参数进行正交设计,优化出最佳工艺,并进一步探索焊接参数对接头力学性能的影响。利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和显微硬度计对焊接接头的组织、形貌及成分进行观察分析。依据示波器采集的数据对焊接电流的波形进行分析。取得了以下主要研究成果: 优化出了焊接铜丝-铝板的最佳工艺参数为:电容C=70mF,充电电压U=65V,铜丝尖端角度a=90。,弹簧拉力F=1.8N,添加机油介质,使接头抗拉强度高达376.24MPa,为纯铜丝抗拉强度的97%。焊接铝丝-铜板的最佳工艺参数为:C=60mF,U=50V,α=600,F=1.8N,添加机油介质,最高抗拉强度达到163.40MPa,且断裂发生在铝丝侧,即接头强度高于铝丝的抗拉强度。 焊接接头性能可靠、热影响区窄。在冲击作用下,将过多熔融物挤出,减少了传统焊接焊缝中出现的熔渣,降低了气孔率。接头组织以快速凝固的柱状枝晶为主,显微硬度值高于两侧基体硬度值。 电容储能冲击焊接是电弧放电与机械运动共同作用的过程,焊接时间极短,约为0.015s。利用雷卡琳模型推导的一维热传导方程揭示熔合区凝固时温度与时间的关系,并结合金相分析法估算出铜铝熔合区的凝固速率大于105K/s。


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