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金属惰性气体保护焊可行性研究综述

摘要

焊接过程中遇到的决定焊接质量的反复障碍是对输入过程限制的管理。彻底选择输入焊接限制是随后优化焊接连接并进一步提高生产效率和过程质量的基础。本文简要强调了不同类型的焊接接头。此外，已经广泛研究了不同工艺参数的影响，例如施加的电压，电流，焊接速度，并严格评估了基于疲劳应力，微观结构和相关特性等获得的各种响应输出。已经对相似和不相似金属上的金属惰性气体（MIG）焊接进行了适当的研究，并对由焊接技术引起的各种变化进行了评估。MIG焊接在汽车，航空航天和各种其他行业等不同领域具有广泛的适用性。已经审查了诸如不同焊缝的腐蚀行为之类的缺陷。在此，实验研究显示了针对不同焊接材料的最佳条件。

关键字： MIG焊接；焊接接头；疲劳; 微观结构 优化

简介

焊接是一种快速的金属熔融过程，其中两种相似（或不同）的金属通过加热到熔融状态并使它们的熔融部分流到一起而形成聚结或紧密熔融，从而使两种金属在晶粒间紧密混合，从而将它们连接在一起，并在冷却和固化后形成牢固的接头。MIG焊接的工艺参数是影响表面纹理，焊缝尺寸，形状和熔深，最终工作质量，涉及的成本以及焊接成本的主要影响因素。

生产率。已经进行了大量的研究来研究变量对过程的影响，这些过程涉及诸如熔深，电流，电压，焊接速度等参数。这些可能会破坏并剧烈影响焊接，从而导致条件增加。焊缝附近的疲劳，多处裂纹萌生和热影响区周围的机械应力升高。

MIG设置

MIG焊接的实验装置及其工作过程如图1所示。MIG焊接的基本设置包括送丝装置，直流输出电源，焊枪，保护气源（通常由气瓶提供）。保护气体通过在熔化点提供惰性的局部环境来阻止氧气和水蒸气反应，从而起着至关重要的作用。图1显示了MIG焊接设置和焊接过程中的母材。

焊接接头的类型

根据焊接材料的适用性，主要有五种常用的焊接接头类型：

其图形表示的基本定义随各关节的不同而不同有关接头的工作如图2所示

图。2.关节的类型[1,2]

所用金属工件的类型

多年来，由于焊缝成形质量的提高，已转向使用MIG焊接。通过使用不同的金属工件可获得不同的特性。

相似金属的研究

由于MIG焊接的结果比普通的焊接方法（例如乙炔焊和电弧焊）要好，因此MIG焊接的应用潜力巨大。从调查中发现，在混合动力汽车等行业，铜(Cu)由于其高电气和热效应而得到了广泛的应用。[5] 强调了MIG复合焊接铜接头的实验性能。[6]研究了搅拌摩擦焊和金属惰性气体焊的焊接类型，以比较疲劳性能，并从AA6082-T6的熔合实验中进一步得出结论，在凝固过程中会发生诸如氢气滞留在焊缝中的缺陷。分析了S-N曲线，并进行了实验指出母材具有比搅拌摩擦焊和MIG焊头更大的屈服应力和断裂应力

异种金属的研究

与相似的金属相比，异种金属的焊接更加困难，因为形成金属间化合物比与被焊接的贱金属相比更容易疲劳。 [7-8]尝试了AA6061-T6和AISI 1018钢的异种焊接。这些分析的结果最初表明，接头强度和金属间厚度在250-400 nm之间变化为250 MPa。 [9]研究了使用5A06铝合金和SUS321不锈钢的异种金属的钎焊性。对IMC对接层进行了表征，并研究了其断裂性能。引入汽车底盘的金属合金需要可靠且经济的焊接技术。 [10]用Nd：YAG脉冲激光研究了ST14钢与5754铝合金的融合。用于轻质制造的汽车车架的模块化特性有利于多种结构的材料，特别是钢与金属的混合，以通过减轻重量来减少燃料消耗。在钢-铝（重叠）构型的匙孔焊接中，对上述金属的激光熔合进行了实验。用合金和钢中的不同金属制成的金属接头组合物的需求在不断增长，这是由于诸如减少重量和减少能源使用等福利而产生的。合金的不同金属焊接 在钢-铝（重叠）构型的匙孔焊接中，对上述金属的激光熔合进行了实验。用合金和钢中的不同金属制成的金属接头组合物的需求在不断增长，这是由于诸如减少重量和减少能源使用等福利而产生的。合金的不同金属焊接 到 镀锌钢 具有的Al-Si，Zn-Al的，Al-Cu系和Al-Si系Cu线的填料线被研究 Dong等人。[11]。注意到随着焊缝中Si含量的增加，金属间化合物（IMC）层下降。采用脉冲MIG电弧焊技术来理解焊接的对接、采用镀锌钢板，无封闭槽。 [12]报道，开发了一种替代的助熔剂混合物来改善对接。该技术是使用助焊剂或具有特定化学成分的独特填充金属。钎剂K _1–3 Al F _4–6 喷涂在钢表面上，用于通过激光焊接熔合铝合金和低碳钢。通过提高母材的初始温度，发现铝合金的热影响区处的铝/钢搭接接头断裂。

疲劳行为研究

铝合金和不锈钢在飞机和轨道业务及其应用中具有广泛的应用 疲劳行为是研究人员和公司感兴趣的，这样才能确定经济利益。[13]研究了铝与铬钢的MIG-TIG双电弧焊接，并观察到残余应力可能由于热性能的对比，产生变形和裂纹。钢表面具有高熔点并与填充金属发生反应并形成界面层，因此熔合区与液化的填充线会在此混合。研究金属连接过程中的疲劳行为是分析焊接性能的关键步骤。为了学习缓解应力的MIG的磨损，[14] 在AA5083之间进行了实验3.5%氯化钠的决定，由于AA5083的重量轻，因此可以选择多种应用；强大的焊接能力和耐腐蚀性。为了更深入地了解腐蚀及其影响，一些研究人员对焊缝进行了应力消除处理试验。 [15] 使用光学显微镜和透射电子显微镜（OM，TEM）观察复合焊接接头的精细组织。扫描电子显微镜用于检查疲劳断裂表面，而孔隙率是导致疲劳强度降低的主要缺点。Vidit等人对疲劳及其影响进行了审查，疲劳的影响是由铝镁合金的MIG熔合与使用承受平均应力的不同填充焊丝共同决定的。[16]，James等人提出了利用8 mm AA5083-H321通过MIG焊接融合的单线残余应力曲线。[17]。Lefebvre和Sinclair [18]从裂纹形成的开始和扩散的角度探讨了MIG焊接铝合金（2024T351）的短裂纹疲劳特性，并在热影响区发现了裂纹扩展。 [19]测量了AA2024（MIG）和AA7150紧凑张力（CT）标本中的残余应力场。他们报告说，MIG焊接具有巨大的潜力，可以用作飞机制造的实用焊接方法，因为它减轻了重量，也降低了价格。为了测量样品力学性能改善的并列关系，Lim等人。[20]使用SS400（轧制钢）和STS304（不锈钢），它们是采用CO ₂进行MIG焊接的作为保护气体。 [21]已经确定，在相关研究中对铝合金/钢接头的大多数断裂破坏分析表明，裂纹的产生起源于熔合接头的铝/钢界面处的IMC地层。表1列出了上述研究人员对疲劳行为的不同反应。

表1.对疲劳行为的不同反应。

微观结构研究

焊接接头的显微组织研究包括凝固熔体区，热影响区（HAZ）的分析和母材区域。为了正确理解任何材料的焊接能力，研究微观结构是非常必要。 [22]对Fe36Ni Invar合金的接缝板实施了激光-MIG混合多层金属焊接（LMHMW），并分析了焊接组织，以解决19.05mm厚板焊接中变形大、生产效率低、热裂化倾向高的问题。实验结果表明，完全不同的焊接参数匹配对深度与宽度的定量关系，缺陷的形成和热影响区的尺寸产生了很大的影响。 [23]研究了铜钢异种接头的激光焊接性能。 [24]研究了不锈钢和镁合金与各种厚度金属床的TIG-MIG混合焊接，由于无法获得合适的镁合金和钢的焊接工艺，因此面临许多困难。 [25]研究了焊接电流对形貌和微观结构的影响，他们在双脉冲MIG中使用了铝合金T型接头。金属间化合物的厚度可以通过适当的主要热输入来减小。 [26]研究Al-Mg-Si合金接头的混合激光-MIG的加工，并研究了其材料性能及其在高速铁路车辆上的应用。 [27]研究了一种在AA5052金属元素合金和Q235低碳钢对接接头上进行MIG-TIG双面电弧焊钎焊（DSAWB）的独特工艺。 [28]研究了铜中间层的微观结构特性。 [29] 对镁AZ31和锻铝2B50的焊接进行了实验。它产生了易碎的金属间化合物，这些化合物使机械特性退化。 [30]通过激光-MIG混合焊接研究了NVE690钢接头的性能，而[31]研究了铝合金2B50和Cr18NiTi的搭接焊接。 [32]探究了1420铝-锂（Al-Li）合金接头。整个焊接过程中产生的易碎的Al-Mg金属间化合物是接头因抗拉强度低而破裂的原因。洪涛等人研究了镁合金AZ31B和纯铝1060板片材的对接。[33]通过MIG与Zn-​​Cd合金箔融合，获得的结果是无裂纹的Al / Mg对接接头。 [34]在协同融合领域进行了综述。协同连接是一种复杂的MIG焊接系统，包括每次喷涂和脉冲传输。 [35]总结了焊接参数调整的深入研究。 [36]研究了GMAW方法的升级版，称为受控短路（CSC）MIG焊接，与传统的MIG方法相比，CSC-MIG方法的优点是传递速率更高，热量输入更少，焊接稳定性更好等。 [37] 试验了AA6061与真空高压模锻A356的接头。金属合金经MIG焊接后，接头的最大纵向拉伸应力达到190MPa，拉伸试样在A356铝合金侧面断裂。对微观结构研究的不同反应见表2。表2给出了对微观结构研究的不同反应。图3给出了热影响区的形成。

表2。微观结构研究的不同反应。