【鋁合金CMT高速焊角接工藝開題報告文獻綜述3500字（論文）】

PAGE開題報告課題名稱鋁合金CMT高速焊角接工藝學院專業(yè)班級學生姓名學號指導教師單位/職稱一、課題背景與意義CMT高速焊角接工藝與是一種與普通弧焊不同的高速焊角接工藝，最先由福尼斯公司開發(fā)出。其特殊的焊絲回抽過程，相對于傳統(tǒng)的弧焊技術它具有熱量輸入小，飛濺小，焊后工件較為清潔等特點，符合綠色工業(yè)發(fā)展要求。CMT高速焊角接工藝連接快速，無需對材料的特別處理，且其材料的堆疊方式對增材制造也具有重要意義。CMT高速焊角接工藝對現(xiàn)代的車身制造，這種規(guī)模化的自動化生產研發(fā)具有重要的研究價值和廣闊的應用前景。目前薄板件的高速焊角接研究主要是采用傳統(tǒng)高速焊角接方法的研究，普通弧焊很難達到理想的連接質量。而對CMT高速焊角接的研究也大部分集中在鋼板的應用和分析。當普通的鋁合金高速焊角接容易出現(xiàn)氣孔、高速焊角接裂紋、以及熔深不足等高速焊角接缺陷時，這時就需要對鋁合金的高速焊角接和缺陷進行進一步研究，所以鋁合金高速焊角接的研究是一個非常有價值的研究方向。當進行鋁合金薄板CMT高速焊角接時，高速焊角接的接頭質量包括熔深、拉伸載荷、高速焊角接變形，等性能將會受到工件的厚度，表面氧化膜，和夾具的位置等工藝參數(shù)影響，并且CMT高速焊角接后的板件會發(fā)生明顯的翹曲變形。高速焊角接后鋁合金薄板件的不規(guī)則變形會最終影響到產品的制造精度和使用性能。所以，研究鋁合金薄CMT高速焊角接及板件的翹曲變形對實際生產有著重要的指導意義。另外鋁合金氧化膜的研究方式還是主要分析氧化膜在攪拌摩擦焊中的影響，以及氧化膜在熔釬焊中對釬料鋪展的影響。但是對于將冷金屬過渡高速焊角接應用鋁合金的高速焊角接中對氧化膜行為的研究，還未見相關研究。雖然有研究表明鋁合金表面氧化膜會引起焊縫裂紋和焊縫氣孔。但是通過超聲處理板件表面減少這種缺陷則沒有較多的研究。所以對鋁合金薄板CMT高速焊角接研究具有比較大的現(xiàn)實意義。綜上所述，基于CMT高速焊角接的連接工藝，這項技術目前還有許多需要解決的技術難點。另外，對鋁合金薄板高速焊角接和質量的控制的研究可以推動CMT技術的推廣，所以對鋁合金CMT高速焊角接研究具有十分重要的意義。二、國內外研究現(xiàn)狀CMT焊接技術是一種獨特的電弧焊接，其焊絲的送絲-回抽動作可以將熔滴良好的過渡到焊接熔池中，減小了焊接過程中的飛濺，比較安全，在短路時電壓電流降低也減小了熱輸入，對焊接變形控制很有效果。對于CMT焊接技術，國內外的研究學者已經(jīng)做了大量的研究工作。劉一博研究了在縱向磁場的環(huán)境內鋁鋼焊接的焊接機理。并采用有限元軟件ansys在縱向磁場作用下對電弧形態(tài)、溫度分布和熔池流動的行為進行了數(shù)值模擬。研究發(fā)現(xiàn)外加的磁場可以有效的改變電弧等離子體的運動行為，從而影響了焊接電弧在板材表面和熔池內部的熱量傳導行為。施加磁場后，熔池中的峰值溫度逐漸下降，峰值溫度區(qū)域由熔池中心向熔池外圍轉移，由于峰值溫度下降導致鋁鋼界面處的高溫停留的時間和熱影響區(qū)溫度也隨之下降。此外，外加磁場改變了鋁液熔池內部的流動行為。當勵磁電流不斷增加時焊接熔池內部的流速和流動范圍也會隨之增加。張棟等人研究了焊接參數(shù)、焊接過程和焊縫形貌之間的關聯(lián)，分析了在CMT高速焊接過程中不穩(wěn)定的因素。發(fā)現(xiàn)焊接參數(shù)若不相互匹配則焊接過程中會在高速焊接時出現(xiàn)粘絲，焊縫成型不均勻，咬邊嚴重的缺陷。如果送絲速度過快，熔滴后拖，在焊接材料溫度過低時會出現(xiàn)焊接粘絲現(xiàn)象。只有合理匹配，峰值送絲速度、峰值持續(xù)時間tp和峰值電流Ip三個參數(shù)才可以消除粘絲，獲得良好的焊縫。殷傳亞使用ER4043鋁合金焊絲和CMT焊接工藝對6061-T6鋁合金和DP590鋼板異種金屬之間的點塞焊進行了研究。對不同的送絲速度進行試驗，分別得到不同的焊接試樣。通過對金屬過渡層的微觀組織和力學性能進行分析測試，發(fā)現(xiàn)金屬過渡層的厚度與焊接熱輸入有關。當送絲速度提高時，會導致異種金屬板件之間的金屬過渡層的厚度變大。金屬過渡層主要成分為金屬間化合物FeAl3和Fe2Al5，F(xiàn)eAl3主要存在于鋁側，F(xiàn)e2Al5主要存在于鋼側。焊接接頭的拉伸載荷隨之金屬過度層厚度先增大后減小。當金屬過渡層厚度超過16.71μm時，拉伸載荷急劇下降。為了保證鋁鋼點塞焊的連接強度，金屬過渡層的厚度要保證在合理的范圍，這就要求CMT焊接的送絲速度要合理。張洪濤等人分析了CMT焊接方法的工藝特點。實驗使用高速像機搭建了一套焊接監(jiān)視協(xié)同系統(tǒng)用以觀察焊接過程中的電弧瞬態(tài)和液滴的過渡，使用電參數(shù)采集系統(tǒng)，采集實時電流、電壓波形，以此數(shù)據(jù)分析焊接瞬態(tài)的參數(shù)特點和熔滴在負載狀態(tài)下的過渡行為。發(fā)現(xiàn)CMT焊接波形控制呈現(xiàn)典型的直流脈沖特征，焊接時熱輸入較低，在CMT短路過渡過程中，熔滴的體積變化較小，熔滴的體積維持一個穩(wěn)定的狀態(tài)能夠有效的保持短路過渡中的穩(wěn)定狀態(tài)。CMT短路過渡通過焊絲回抽，避免較大的電磁力，有效的降低飛濺，當電流增大到一定值時，其過渡形式又會轉變?yōu)樯涞芜^渡和短路過渡的混合過渡。三、研究內容及擬解決的關鍵問題為了對鋁合金薄板的焊縫質量和CMT高速焊角接焊有更好的研究，對焊接變形和控制有更好的理解，使其更好地應用于實際生產。本文深入的研究了鋁合金薄板CMT焊接的質量和變形控制。主要從以下幾個方面進行研究：(1)提出陽極氧化鋁合金薄板CMT高速焊角接焊接中焊縫缺陷產生的機理。本文研究焊接過程中的熔池流動及鋁合金表面氧化膜在焊接過程中的行為。探索鋁合金表面氧化膜對薄板鋁合金焊接熱輸入的影響，在此基礎上從焊接過程中熔池的瞬態(tài)變化解釋焊接缺陷形成的機理，得到鋁合金表面的陽極氧化膜與焊接質量、接頭力學性能之間的聯(lián)系。并給出缺陷產生的機理。(2)基于陽極氧化鋁合金焊接的方法給出自然狀態(tài)下鋁合金的焊接及其空間變形規(guī)律。由于陽極氧化鋁合金的焊接過程中出現(xiàn)嚴重的焊接缺陷，為了探討焊接缺陷與氧化膜厚度的關系，本節(jié)對含有自然狀態(tài)厚度的氧化膜的鋁合金板件進行焊接，發(fā)現(xiàn)鋁合金薄板焊接的質量與氧化膜厚度有關。發(fā)現(xiàn)降低氧化膜厚度可以提高縫質量。并分析了板件的焊接空間變狀況。(3)基于鋁合金薄板件CMT焊接參數(shù)和板件處理方法的多種參數(shù)給出控制焊接變形的方法。由于焊接試樣設計到焊接和超聲兩種工藝，結合板件的夾具布置和板件狀態(tài)得到的實驗參數(shù)包括焊接電流、電壓、送絲速度、焊接間隙、板件表面氧化程度、超聲清洗時間和所用清洗溶液等最優(yōu)參數(shù)在保證焊縫質量的前提下控制焊接變形，提高焊接質量。本文研究多種要素綜合的焊接工藝可以有效的提高鋁合金薄板的焊接接頭質量控制焊接變形。此外本文對陽極氧化膜在焊接過程中的闡釋，以及提出的新的熔池演變具有很強的使用價值。變形控制方法對優(yōu)化薄板件的連接工藝也具有很高的借鑒價值。四、研究方法與進度安排1、在學校圖書館中有良好的資料庫，并通過網(wǎng)絡能夠根據(jù)研究需要便捷地搜索和下載與本課題相關的資料，為課題研究提供了充分詳盡的理論資源。2、在學校學習了與課題相關的各項專業(yè)課程，已經(jīng)具備了完成課題研究所需要的相關專業(yè)知識。3、在指導老師的悉心指導下，運用專業(yè)知識及相關的科學研究方法，通過自身努力，嚴格按照論文寫作階段計劃執(zhí)行，不斷修改和完善文章的內容，確保文章的寫作順利地開展和完成。2021.09.27—2021.10.10下達任務書、選題；2021.10.11—2021.01.31開題；2022.02.01—2022.04.08查找資料撰寫畢業(yè)論文初稿、中期檢查；2022.04.09—2022.04.17修改、完善畢業(yè)論文、定稿；2022.04.18—2022.05.15畢業(yè)論文評審、答辯。主要參考文獻（其中外文文獻不少于1篇）[1]安飛鵬,李嘉琪,蔣鵬,等.CMT焊接技術在鈦合金領域的研究現(xiàn)狀[J].材料開發(fā)與應用,2019,34(4):78-83.[2]劉一搏,張鴻名,孫清潔,等.磁場作用下鋁鋼CMT焊接溫度場及熔池流動行為[J].機械工程學報,2018,54(2):48-54.[3]佟雪松.電池模塊CMT焊技術研究[J].科技創(chuàng)新與應用,2018(28):162-163+166.[4]張棟,陳茂愛,武傳松.高速CMT焊送絲速度和焊接電流波形參數(shù)的優(yōu)化[J].焊接學報,2018,39(1):119-122.[5]殷傳亞,邢彥鋒,金光燦,等.送絲速度對6061鋁合金/DP590鍍鋅鋼CMT點塞焊接頭性能的影響[J].熱加工工藝,2018,47(11):183-185.[6]張洪濤,馮吉才,胡樂亮.CMT能量輸入特點與熔滴過渡行為[J].材料科學與工藝,2012,20(2):128-132.[7]閆德俊,王賽,鄭文健,等.1561鋁合金薄板隨焊干冰激冷變形控制[J].機械工程學報,2019,55(6):67-73.[8]崔少朋,朱浩,郭柱,等.7075鋁合金攪拌摩擦焊接頭變形及失效行為[J].焊接學報,2016,37(6):27-30.[9]黃尊月,羅震,姚杞,等.薄板激光焊接熱變形的檢測[J].焊接學報,2015,36(7):47-50.[10]ZhuZ,ChenY,LuoAA,etal.Firstconductiveatomicforcemicroscopyinvestigationontheoxide-filmremovalmechanismbychloridefluxesinaluminumbrazing[J].ScriptaMaterialia,2017,138:12-16.[11]趙昕,楊志斌,程柏欽.7075鋁合金等離子弧-CMT復合焊工藝分析及性能研究[J].焊接技術,2019,48(7):38-40.[12]KarimF,BoraT,ChaudhariM,etal.MeasurementofaluminumoxidefilmbyFabry–Pérotinterferometryandscanningelectronmicroscopy[J].JournalofSaudiChemicalSociety.2017,21(8):938-942.[13]陳祀萍.試件尺寸對Q345薄板單道堆