铝-钢螺柱过渡层的真空钎焊研究(2)
4.6焊接接头显微组织观察及工艺参数对接头的影响 27
4.7镀层对接头组织的影响 29
4.8铝-钢真空钎焊结合原理分析 31
4.9分析接头强度较低的原因 31
结论 34
致谢 35
参考文献 36
1 绪论
将金属螺柱或其他类似螺柱的紧固件焊到工件上的方法统称螺柱焊。实现螺柱焊接方法有多种，如:摩擦焊、电弧熔-钎焊、钎焊、扩散焊、电弧螺柱等[1]。
1.1选题的背景及意义
1.1.1螺柱焊的发展及意义
螺柱焊具有全截面焊接、标准化作业、效率高和质量可靠等优点。随着该工艺不断的发展已经在工业领域中得到广泛应用。根据螺柱焊工艺的不同，在工业领域应用也各有侧重。主要的应用范围有：钢结构、机械工程、造船工业、钢筋混凝土复合结构、桥梁建筑工程、通用建筑工程、土木工程、电站和燃烧系统、交通运输业、石化装置、锅炉及其成套设备、垃圾焚烧炉建造和装饰工程等。螺柱焊技术至目前为止经过了几十年的发展。这一发展过程有人将它分为三个阶段[2]:螺柱焊技术发生与发展成为一种成熟的焊接工艺阶段;自动、半自动焊接系统的面世，完成了螺柱焊的效率的改革阶段;计算机技术、机器人技术与逆变技术在螺柱焊接系统中的成功应用阶段。在这一系列发展过程中，螺柱焊技术不断得到社会的认可和重视，应用面也不断得到扩展，螺柱应用量也很大。据相关统计，日本圆柱头栓钉的年焊接量为6000万个，异型棒状栓钉年焊接量为300万个[3]，可见螺柱焊接在日本钢结构建筑中的应用规模。近年来我国经济建设发展迅速，使用螺柱焊接的领域也越来越广泛，量也越来越大，我国每年用于高层钢结构、轻钢办公楼、轻钢厂房等工程建筑的螺柱为400-500万只[4]。螺柱焊接技术发展到今天，已经成为西方发达国家的一种基本的热加工方法，螺柱(栓钉)的焊接大约有80%以上是通过螺柱焊机完成的。掌握螺柱焊接技术显得非常重要。
1.1.2研究铝-钢异种金属焊接的意义
近年来，异种金属之间连接的应用越来越广泛。单一金属本身不可能满足应用所需的所有物理、化学和力学方面的性能，而异种金属接头可以满足需求，另外，还可以节省费用，节约能源[5-6]。在国内外工业生产中，用“钢+铝”双金属连接结构的产品越来越多。铝及铝合金的密度小、比强度高，且具有良好的导电性、导热性和耐蚀性[7]。而钢是一种应用最广的材料，在工业制造中始终处于主导地位，特别是一些新型的钢种，比如耐热钢、高强钢等，具有优良的塑韧性、冷热加工性能和耐腐蚀性能，大量应用于军事作战车辆、石油、化工、宇航及核工程等重要焊接结构中。为了合理利用资源，充分发挥材料的固有优势、节省材料、减轻重量，将钢与铝及铝合金连接成为异种结构，具有独特的优势和良好的经济效益，在航空、航天、造船、石油化工、原子能、汽车等工业部门有广泛的应用前景。随之而来的铝及铝合金与钢的连接技术便成为亟待解决的问题。
1.2国内外螺柱焊接技术的发展现状
1.3异种金属界面复合理论
界面是复合材料特有的而且是极其重要的组成部分，双金属复合材料的性能好坏与界面性质有着非常密切的关系。由于界面区域的原子结构、化学成分和原子键不同于界面两侧的基体，界面的性质与界面两侧的性质有很大的区别，而且在界面上更加容易发生化学反应，所以界面对复合材料的性能起着极其重要的作用。双金属固相复合机理极为复杂，很多科学工作者从不同角度进行了研究，提出了各种结合机理，主要有以下理论：