畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告：鋁合金高頻焊管焊接缺陷的研究

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告：鋁合金高頻焊管焊接缺陷的研究


1課題背景及意義
在對(duì)車(chē)重輕量化的問(wèn)題中，車(chē)輛熱交換系統(tǒng)的輕量化是車(chē)輛輕量化的一 個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域, 而在該系統(tǒng)中, 熱交換器用管的輕量化是關(guān)鍵。用鋁管代替銅管是熱交換器的一大發(fā)展趨勢(shì), 而鋁管的制造多用釬焊方法, 但鋁表面易形成氧化膜, 且不易除去, 故成為其工藝上的難點(diǎn)。我們采用高頻焊接工藝來(lái)焊制熱交換器用的鋁管，高頻焊接技術(shù)以其高質(zhì)、高效、低成本的技術(shù)特點(diǎn)在黑色金屬管材制造業(yè)中占有重要的地位，并逐漸在有色金屬制管行業(yè)及熱交換器行業(yè)中普及。由于鋁合金材料本身的特殊性，在高頻焊接中產(chǎn)生的焊接缺陷，我們應(yīng)該怎樣去控制和改進(jìn)，就是該課題研究的意義[1]。
2 本課題及相關(guān)領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展
2.1高頻焊接的原理

為了詳細(xì)的了解高頻焊接的原理，首先介紹一下高頻電流的兩個(gè)特性，即集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)。所謂集膚效應(yīng)，就是說(shuō)高頻電流僅沿導(dǎo)體表面層流動(dòng)的特性。導(dǎo)體內(nèi)部磁場(chǎng)的作用是集膚效應(yīng)產(chǎn)生的主要原因。眾所周知，當(dāng)有電流經(jīng)過(guò)導(dǎo)體時(shí)，在導(dǎo)體內(nèi)以及導(dǎo)體周?chē)纬傻拇帕�，是一些位于導(dǎo)體截面上的同心圓。把導(dǎo)體做有限的細(xì)小劃分，假如一些獨(dú)立的細(xì)小的細(xì)線組成一個(gè)導(dǎo)體，電流沿這些細(xì)導(dǎo)線通過(guò)時(shí)，每根細(xì)線都會(huì)在其周?chē)a(chǎn)生交變磁場(chǎng)，并形成磁通。則感應(yīng)的磁力線作用到
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粘焊(冷焊) ; ⑦鑄焊(脆性焊) ; ⑧氣孔(針孔) ;⑨跳焊。這些缺陷不是全部的但是最常見(jiàn)的高頻焊接缺陷。

2.2.1 夾雜物
這類(lèi)缺陷是金屬氧化物沒(méi)有隨熔融金屬擠出而被夾在熔合面上。這些金屬氧化物是在V 型口熔融金屬表面形成的, 在V 型口, 如果鋼帶邊緣的接近速度小于熔化速度, 熔化速度高于熔融金屬排出速度, 在V 型口頂點(diǎn)之后形成一個(gè)含有熔融金屬和金屬氧化物的狹窄扇形區(qū), 這些熔融金屬和金屬氧化物經(jīng)過(guò)正常的擠壓不能完全排出,從而形成一個(gè)夾雜帶, 如圖2-2-1 所示。

圖 2-2-1 　 夾雜缺陷形成機(jī)理示意圖


2.2.2 預(yù)弧
稱這類(lèi)缺陷為“氧化物”并不確切, 因?yàn)闆](méi)有異物夾在熔合面上, 實(shí)際上它是預(yù)弧造成的熔合不足。通常情況下, 毛刺或鐵銹落到V 型口頂點(diǎn)前形成過(guò)橋, 造成短路而引起電流跳動(dòng)產(chǎn)生預(yù)弧現(xiàn)象。短路電流瞬間改變了電流方向, 降低了V型口的熱量, 如2-2-2圖所示。

圖2-2-2 預(yù)弧缺陷形成機(jī)理示意圖
2.2.3 熔合不足
顧名思義, 兩鋼帶邊緣沒(méi)有完全熔合形成良好的焊縫, 開(kāi)縫的邊緣呈蘭色, 表明鋼帶曾被加熱, 如圖2-2-3 所示, 但鋼帶邊緣平坦、光滑, 表明焊縫沒(méi)有完全熔合。


圖2-2-3 熔合不足斷口形貌示意圖

2.2.4 邊部熔合不足
焊縫邊部熔合不足產(chǎn)生的原因是熔合面沒(méi)有金屬, 這類(lèi)缺陷經(jīng)常出現(xiàn)在鋼帶邊緣的外側(cè)或內(nèi)側(cè), 和過(guò)燒氧化物形成的缺陷相似。如圖2-2-4所示。

圖2-2-4 邊部熔合不足缺陷示意圖





2.4.5 中部熔合不足
熔合不足的焊縫破壞后, 壁厚中部斷面呈平坦、銀灰色條帶, 邊緣呈纖維狀。這種焊接缺陷是焊接速度要求的功率超過(guò)了焊機(jī)的額定功率, 鋼帶邊緣整個(gè)端面沒(méi)有充分的時(shí)間加熱到焊縫所需要的最佳溫度和加熱深度而產(chǎn)生。中部熔合不足也可能是由于排出不充分, 接合面有未完全排出的熔融金屬而產(chǎn)生。

2.4.6 粘焊
粘焊缺陷采用目前的檢測(cè)方法檢測(cè)不到, 因而是高頻焊接中最危險(xiǎn)的焊接缺陷。粘焊形成的接合面沒(méi)有縫隙, 可以傳播超聲波信號(hào), 電磁檢測(cè)(EM I ) 檢測(cè)不到, 但壓扁時(shí)開(kāi)裂, 斷口平坦、呈脆性。和完全熔合的焊縫斷口相比, 略呈纖維狀。

2.4.7 鑄焊
鑄焊是結(jié)合面上的熔融金屬?zèng)]有全部排出,熔合面上的鑄態(tài)金屬和過(guò)燒氧化物一樣含有氧化物。其斷口形貌根據(jù)殘留鑄態(tài)金屬含量不同而變化。但大部分呈平坦、脆性形貌。金相檢測(cè)可以看到在結(jié)合面上有鑄態(tài)金屬, 如圖2-2-5所示。鑄焊焊縫壓扁時(shí)開(kāi)裂。這類(lèi)缺陷有足夠的熱量熔化鋼帶邊緣, 但僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的熔化。


圖2-2-5　鑄焊缺陷金相形貌示意圖
2.4.8 氣孔
焊接結(jié)合面上的氣孔是高溫焊接但排出不充分造成的, 斷口形貌呈纖維狀。球狀的光亮白點(diǎn)隨機(jī)分布在整個(gè)斷口上, 白點(diǎn)出現(xiàn)在外壁時(shí), 白點(diǎn)的表面由于氧化而呈黑色, 如圖2-2-6所示。外毛刺清除前可以看到小的氣孔, 外毛刺清除后在熔合線上可以看到氣孔。

圖2-2-6 氣孔缺陷斷口形貌示意圖

2.4.9 跳焊
跳焊有各種表現(xiàn)形式，通常情況下, 這類(lèi)缺陷有規(guī)律連續(xù)分布。壁厚外側(cè)缺陷類(lèi)似波浪狀缺陷, 間距為電源頻率(60 H z ) 的整倍數(shù)。例如: 機(jī)組焊接速度為120 f töm in (36576mm öm in) , 缺陷間距4 in (101. 6 mm ) , 則36576÷101. 6= 360　是60 的整倍數(shù)[3]。

2.3高頻焊管技術(shù)在國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
20世紀(jì)60年代及以前，汽車(chē)散熱器系統(tǒng)大多是用銅材制造的，70年代以來(lái)隨著全球范圍內(nèi)的能源危機(jī)以及環(huán)保呼聲的日益高漲，加之銅價(jià)上漲，極大地刺激了散熱器系統(tǒng)的輕量化以及節(jié)能降耗的要求，散熱器系統(tǒng)鋁化傾向日益明顯。歐洲鋁化是由于大眾公司的車(chē)型進(jìn)步以及法國(guó)索非卡公司的機(jī)械連接技術(shù)而開(kāi)始的，80年代以來(lái)得到迅速發(fā)展[4]。日本于80年代引進(jìn)加拿大阿爾肯公司NOCOLOK釬焊技術(shù)后，成功的生產(chǎn)了管帶式散熱器，并大批量進(jìn)入汽車(chē)工業(yè)。由于高頻焊管在散熱器的制造中有著重要的作用，各工業(yè)化國(guó)家先后投入了大量人力、物力進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，取得了許多成果。在高頻焊所焊材料方面，為滿足汽車(chē)鋁散熱器產(chǎn)品及生產(chǎn)工藝需求，不但能焊接單金屬管材，如3003，還可焊接帶有釬料覆層的雙金屬管材，4343/3003、4045/3003、4045+Zn/3003。為解決鋁散熱器管 ……（未完，全文共7253字，當(dāng)前僅顯示2547字，請(qǐng)閱讀下面提示信息。收藏《畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告：鋁合金高頻焊管焊接缺陷的研究》）