[发明专利]一种钢铝焊接模拟方法

说明书

一种钢铝焊接模拟方法，所述方法包括步骤：制备钢铝焊接样品；将所述焊接样品加载在热模拟试验机上；设置所述热模拟试验机的焊接工艺参数；使用所述热模拟试验机对所述焊接样品进行焊接模拟；获取焊接模拟后的所述焊接样品；分析所述焊接样品的钢铝界面组织；建立所述焊接工艺参数与所述钢铝界面组织之间的关系。本申请提供的一种钢铝焊接模拟方法，采用钢/铝/钢三明治结构设计，再利用热模拟试验机精确控制样品的温度、时间等工艺参数，模拟后的样品可进行金相、电镜等微观组织、成分的研究，该方法可用于深入分析焊接工艺对钢铝焊接界面组织的影响规律。

技术领域

本发明属于金属材料焊接技术领域，具体涉及一种钢铝焊接模拟方法。

背景技术

汽车轻量化是节能减排的重要举措，全世界对节能、减排提出了更高的要求。从材料方面，汽车车身会优先选择高强度钢、铝合金、镁合金及碳纤维复合材料等轻质材料，以降低车身重量来达到降低油耗的目的。铝及铝合金密度小，比强度高，导热性和耐腐蚀性良好，在车辆、船舶制造、航空等工业中应用越来越广泛。结合钢的高强度、铝的低重量，可兼顾结构强度以及制造成本的钢/铝双金属焊接结构产品显示出独特的优势和良好的经济效益。钢/铝混合结构设计越来越多地应用到车身制造中。

然而，钢与铝的熔点、热导率、线膨胀系数、延展性和密度等物理化学性质差异明显，导致焊接接头热应力大，焊缝中易形成氧化铝夹渣、疏松孔洞或气孔等缺陷。另外，钢/铝界面处容易形成脆性的Al-Fe金属间化合物，导致焊接接头强度下降。已有研究结果显示，钢/铝接头中金属间化合物层的厚度不超过10μm时，可以得到较高的强度。添加合金元素、改变界面组织类型是提高钢/铝焊接接头力学性能的重要方法。

国内外科研人员对钢/铝连接工艺进行大量研究后发现，使用Cu、Zn等预处理方式均可增强二者的连接性。曹雪龙等研究了Cu/Ni箔片中间层对钢/ 铝激光焊接接头组织与力学性能的影响，结果发现：Fe-Al脆性相中的部分 Fe原子被Cu原子取代生成新的二元韧性相，从而抑制Fe-Al二元脆性金属间化合物的生成，有效改善钢/铝的焊接性。黄健康等人研究了Si、Mg合金元素对电弧熔钎焊钢铝接头力学性能的影响，发现Si既可改变界面反应层金属间化合物的形态，同时还可显著减少Fe2AI5层的厚度。Furuya HS等人系统研究了惰性气体保护焊中各合金元素(如Ni、Cr、Mn、Ti或Si)对接头强度的影响，发现合金元素镍的加入对接头强度的提高最为有效。

通过文献检索可见，大部分人使用直接调整焊接工艺、测试焊接接头强度的方法优化焊接工艺。由于焊接过程短暂，焊接过程中温度的变化难于测量，对焊接过程的研究只能通过焊接仿真软件(如SORPAS)进行软件模拟，缺少焊接过程的试验模拟方法，对钢铝焊接微观机制的研究深度不足，对焊接工艺优化的理论指导性差。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种钢铝焊接模拟方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种钢铝焊接模拟方法，所述方法包括步骤：

制备钢铝焊接样品；

将所述焊接样品加载在热模拟试验机上；

设置所述热模拟试验机的焊接工艺参数；

使用所述热模拟试验机对所述焊接样品进行焊接模拟；

获取焊接模拟后的所述焊接样品；

分析所述焊接样品的钢铝界面组织；

建立所述焊接工艺参数与所述钢铝界面组织之间的关系。

优选地，所述制备钢铝焊接样品包括步骤：

制备钢铝钢三明治焊接样品；

清洁所述钢铝钢三明治焊接样品表面；

制备与所述钢铝钢三明治焊接样品等直径的第一普碳钢圆柱样品和第二普碳钢圆柱样品；