畢業(yè)論文開題報告：鋁合金高頻焊管焊接缺陷的研究

畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告畢業(yè)論文開題報告：鋁合金高頻焊管焊接缺陷的研究


1課題背景及意義
在對車重輕量化的問題中，車輛熱交換系統(tǒng)的輕量化是車輛輕量化的一 個重點領(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, 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。我們采用高頻焊接工藝來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，就是該課題研究的意義[1]。
2 本課題及相關(guān)領(lǐng)域的國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展
2.1高頻焊接的原理

為了詳細的了解高頻焊接的原理，首先介紹一下高頻電流的兩個特性，即集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)。所謂集膚效應(yīng)，就是說高頻電流僅沿導(dǎo)體表面層流動的特性。導(dǎo)體內(nèi)部磁場的作用是集膚效應(yīng)產(chǎn)生的主要原因。眾所周知，當(dāng)有電流經(jīng)過導(dǎo)體時，在導(dǎo)體內(nèi)以及導(dǎo)體周圍形成的磁力線，是一些位于導(dǎo)體截面上的同心圓。把導(dǎo)體做有限的細小劃分，假如一些獨立的細小的細線組成一個導(dǎo)體，電流沿這些細導(dǎo)線通過時，每根細線都會在其周圍產(chǎn)生交變磁場，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的高頻焊接缺陷。

2.2.1 夾雜物
這類缺陷是金屬氧化物沒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 型口頂點之后形成一個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)過正常的擠壓不能完全排出,從而形成一個夾雜帶, 如圖2-2-1 所示。

圖 2-2-1 　 夾雜缺陷形成機理示意圖


2.2.2 預(yù)弧
稱這類缺陷為“氧化物”并不確切, 因為沒有異物夾在熔合面上, 實際上它是預(yù)弧造成的熔合不足。通常情況下, 毛刺或鐵銹落到V 型口頂點前形成過橋, 造成短路而引起電流跳動產(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)弧缺陷形成機理示意圖
2.2.3 熔合不足
顧名思義, 兩鋼帶邊緣沒有完全熔合形成良好的焊縫, 開縫的邊緣呈蘭色, 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有金屬, 這類缺陷經(jīng)常出現(xiàn)在鋼帶邊緣的外側(cè)或內(nèi)側(cè), 和過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了焊機的額定功率, 鋼帶邊緣整個端面沒有充分的時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方法檢測不到, 因而是高頻焊接中最危險的焊接缺陷。粘焊形成的接合面沒有縫隙, 可以傳播超聲波信號, 電磁檢測(EM I ) 檢測不到, 但壓扁時開裂, 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)合面上的熔融金屬沒有全部排出,熔合面上的鑄態(tài)金屬和過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。鑄焊焊縫壓扁時開裂。這類缺陷有足夠的熱量熔化鋼帶邊緣, 但僅是一個簡單的熔化。


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。球狀的光亮白點隨機分布在整個斷口上, 白點出現(xiàn)在外壁時, 白點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, 這類缺陷有規(guī)律連續(xù)分布。壁厚外側(cè)缺陷類似波浪狀缺陷, 間距為電源頻率(60 H z ) 的整倍數(shù)。例如: 機組焊接速度為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)在國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
20世紀60年代及以前，汽車散熱器系統(tǒng)大多是用銅材制造的，70年代以來隨著全球范圍內(nèi)的能源危機以及環(huán)保呼聲的日益高漲，加之銅價上漲，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型進步以及法國索非卡公司的機械連接技術(shù)而開始的，80年代以來得到迅速發(fā)展[4]。日本于80年代引進加拿大阿爾肯公司NOCOLOK釬焊技術(shù)后，成功的生產(chǎn)了管帶式散熱器，并大批量進入汽車工業(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)化國家先后投入了大量人力、物力進行了系統(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，請閱讀下面提示信息。收藏《畢業(yè)論文開題報告：鋁合金高頻焊管焊接缺陷的研究》）