毕业论文开题报告：铝合金高频焊管焊接缺陷的研究

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1课题背景及意义
在对车重轻量化的问题中，车辆热交换系统的轻量化是车辆轻量化的一 个重点领域, 而在该系统中, 热交换器用管的轻量化是关键。用铝管代替铜管是热交换器的一大发展趋势, 而铝管的制造多用钎焊方法, 但铝表面易形成氧化膜, 且不易除去, 故成为其工艺上的难点。我们采用高频焊接工艺来焊制热交换器用的铝管，高频焊接技术以其高质、高效、低成本的技术特点在黑色金属管材制造业中占有重要的地位，并逐渐在有色金属制管行业及热交换器行业中普及。由于铝合金材料本身的特殊性，在高频焊接中产生的焊接缺陷，我们应该怎样去控制和改进，就是该课题研究的意义[1]。
2 本课题及相关领域的国内外现状及发展
2.1高频焊接的原理

为了详细的了解高频焊接的原理，首先介绍一下高频电流的两个特性，即集肤效应和邻近效应。所谓集肤效应，就是说高频电流仅沿导体表面层流动的特性。导体内部磁场的作用是集肤效应产生的主要原因。众所周知，当有电流经过导体时，在导体内以及导体周围形成的磁力线，是一些位于导体截面上的同心圆。把导体做有限的细小划分，假如一些独立的细小的细线组成一个导体，电流沿这些细导线通过时，每根细线都会在其周围产生交变磁场，并形成磁通。则感应的磁力线作用到
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粘焊(冷焊) ; ⑦铸焊(脆性焊) ; ⑧气孔(针孔) ;⑨跳焊。这些缺陷不是全部的但是最常见的高频焊接缺陷。

2.2.1 夹杂物
这类缺陷是金属氧化物没有随熔融金属挤出而被夹在熔合面上。这些金属氧化物是在V 型口熔融金属表面形成的, 在V 型口, 如果钢带边缘的接近速度小于熔化速度, 熔化速度高于熔融金属排出速度, 在V 型口顶点之后形成一个含有熔融金属和金属氧化物的狭窄扇形区, 这些熔融金属和金属氧化物经过正常的挤压不能完全排出,从而形成一个夹杂带, 如图2-2-1 所示。

图 2-2-1 　 夹杂缺陷形成机理示意图


2.2.2 预弧
称这类缺陷为“氧化物”并不确切, 因为没有异物夹在熔合面上, 实际上它是预弧造成的熔合不足。通常情况下, 毛刺或铁锈落到V 型口顶点前形成过桥, 造成短路而引起电流跳动产生预弧现象。短路电流瞬间改变了电流方向, 降低了V型口的热量, 如2-2-2图所示。

图2-2-2 预弧缺陷形成机理示意图
2.2.3 熔合不足
顾名思义, 两钢带边缘没有完全熔合形成良好的焊缝, 开缝的边缘呈兰色, 表明钢带曾被加热, 如图2-2-3 所示, 但钢带边缘平坦、光滑, 表明焊缝没有完全熔合。


图2-2-3 熔合不足断口形貌示意图

2.2.4 边部熔合不足
焊缝边部熔合不足产生的原因是熔合面没有金属, 这类缺陷经常出现在钢带边缘的外侧或内侧, 和过烧氧化物形成的缺陷相似。如图2-2-4所示。

图2-2-4 边部熔合不足缺陷示意图





2.4.5 中部熔合不足
熔合不足的焊缝破坏后, 壁厚中部断面呈平坦、银灰色条带, 边缘呈纤维状。这种焊接缺陷是焊接速度要求的功率超过了焊机的额定功率, 钢带边缘整个端面没有充分的时间加热到焊缝所需要的最佳温度和加热深度而产生。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属而产生。

2.4.6 粘焊
粘焊缺陷采用目前的检测方法检测不到, 因而是高频焊接中最危险的焊接缺陷。粘焊形成的接合面没有缝隙, 可以传播超声波信号, 电磁检测(EM I ) 检测不到, 但压扁时开裂, 断口平坦、呈脆性。和完全熔合的焊缝断口相比, 略呈纤维状。

2.4.7 铸焊
铸焊是结合面上的熔融金属没有全部排出,熔合面上的铸态金属和过烧氧化物一样含有氧化物。其断口形貌根据残留铸态金属含量不同而变化。但大部分呈平坦、脆性形貌。金相检测可以看到在结合面上有铸态金属, 如图2-2-5所示。铸焊焊缝压扁时开裂。这类缺陷有足够的热量熔化钢带边缘, 但仅是一个简单的熔化。


图2-2-5　铸焊缺陷金相形貌示意图
2.4.8 气孔
焊接结合面上的气孔是高温焊接但排出不充分造成的, 断口形貌呈纤维状。球状的光亮白点随机分布在整个断口上, 白点出现在外壁时, 白点的表面由于氧化而呈黑色, 如图2-2-6所示。外毛刺清除前可以看到小的气孔, 外毛刺清除后在熔合线上可以看到气孔。

图2-2-6 气孔缺陷断口形貌示意图

2.4.9 跳焊
跳焊有各种表现形式，通常情况下, 这类缺陷有规律连续分布。壁厚外侧缺陷类似波浪状缺陷, 间距为电源频率(60 H z ) 的整倍数。例如: 机组焊接速度为120 f töm in (36576mm öm in) , 缺陷间距4 in (101. 6 mm ) , 则36576÷101. 6= 360　是60 的整倍数[3]。

2.3高频焊管技术在国内外发展现状
20世纪60年代及以前，汽车散热器系统大多是用铜材制造的，70年代以来随着全球范围内的能源危机以及环保呼声的日益高涨，加之铜价上涨，极大地刺激了散热器系统的轻量化以及节能降耗的要求，散热器系统铝化倾向日益明显。欧洲铝化是由于大众公司的车型进步以及法国索非卡公司的机械连接技术而开始的，80年代以来得到迅速发展[4]。日本于80年代引进加拿大阿尔肯公司NOCOLOK钎焊技术后，成功的生产了管带式散热器，并大批量进入汽车工业。由于高频焊管在散热器的制造中有着重要的作用，各工业化国家先后投入了大量人力、物力进行了系统的研究，取得了许多成果。在高频焊所焊材料方面，为满足汽车铝散热器产品及生产工艺需求，不但能焊接单金属管材，如3003，还可焊接带有钎料覆层的双金属管材，4343/3003、4045/3003、4045+Zn/3003。为解决铝散热器管 ……（未完，全文共7253字，当前仅显示2547字，请阅读下面提示信息。收藏《毕业论文开题报告：铝合金高频焊管焊接缺陷的研究》）