表面阳极化对铝合金点焊的影响

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表面阳极化对铝合金点焊的影响

来源: | 作者:pmoae1523 | 发布时间: 2016-09-01 | 4258 次浏览 | 分享到:

本文对表面阳极化铝合金点焊工艺进行研究，以便解决实际生产中焊点表面飞溅的问题

2.2 焊点成分以及硬度测试分析

（1）焊点成分分析
分别对两组试片中焊点成分做能谱分析，图4所示为A组焊点截面不同区域的成分能谱图；图5 所示为B组焊点截面不同区域的成分能谱图，测试区域分别为图中所示的1-4号点，右边为相对应的成分图，A组图中3号点处的铜含量最高，达到了7 wt%，铜元素含量的提高是由于点焊时阳极化的表面增加了试片与电极间的接触电阻，接触电阻的提高增加了热输入量，造成点焊时，电极温度过高，电极与铝合金发生反应产生了一种铜铝共晶物，测试试片焊透率已经超过50%，宏观上试片边缘严重飞溅也验证了这点。B组图中只有1号点处有少量铜元素，铝合金本身含有少量的铜元素，属于正常现象，点焊时，铝合金与铜电极在高电流的作用发生粘合造成铜元素的提高。因此，有阳极化的铝合金点焊时，铜元素的含量大幅度的提升，铜含量的增高又影响工件与电极之间的电阻率，使得表面飞溅严重。

图4 A组焊点截面不同区域的成分能谱图

图5 B组焊点截面不同区域的成分能谱图

观察焊点成分分析，如表2所示。

表2 焊点成分分析

从表中得出，A组中Cu含量约为6.6 wt%，B组中含量约为1.67 wt%；A组点焊表面质量飞溅严重，进一步分析得出，铜电极与铝合金点焊时形成了低熔点共晶物，由于这种共晶物的电阻率比较大，使得接触面上的产热量也偏大从而造成工件与电极接触面熔化，发生共晶反应，进而使得工件与电极粘连，恶化焊点表面。工件与电极的粘连及飞溅严重破坏了电极表面的连续性，影响了之后工件与电极的接触状态，使得表面由连续性变为不连续性。在硬规范的条件下（采用大电流，短时间点焊），使得产生的飞溅、熔化等缺陷继续恶性循环，对焊点进一步恶化。因此，能谱分析中Cu含量的提高对焊点表面质量极为不利，实际生产应去除表面的阳极化层。分别从两组试片焊点中取六处进行硬度测试，测试硬度如表3所示。

表3 不同焊点熔核截面硬度值
表中A组的硬度值远高于B组中相对应熔核截面的硬度值，硬度也是由于Cu元素的大幅度提高而增加，产生的共晶物加强了焊点的硬度。

（2）焊点截面宏观金相和显微组织观察

从图6中可以发现，点焊中心形成的熔核较大，边缘处有烧损的痕迹，焊透率大于技术要求值；由于焊点熔核较大，造成硬度增加，同时焊点表面飞溅严重，内部有缺陷产生；图7是表面未阳极化的铝合金点焊宏观金相图，从图中看出，熔点分布均匀，大小适中，焊透率满足要求。

图6 A组焊点截面宏观金相图

图7 B组焊点截面宏观金相图

图8为两组试片截面腐蚀后的显微组织图，从a图显微组织图发现存在大量析出第二相（图中黑色标注的地方），第二相为铜电极与铝合金形成的共晶物，图中的柱状晶大小不一，缺陷较多，形成焊点质量较差。反观f图，晶粒大小均匀，组织致密，没有析出共晶物，焊核质量良好。

（a）A组点焊截面显微组织（f）B组点焊截面显微组织
图8 两组试片的显微微观组织

3 结束语

3.1铝合金表面阳极化处理严重影响点焊接头的表面质量，因此，要获得良好的点焊接头，需采取焊前打磨处理，去除阳极化.
3.2铝合金表面经过阳极化处理点焊时产生了一种第二相共晶物，共晶物的产生增强了焊点的硬度和接触电阻率，工件与电极之间的接触电阻率的增加，造成焊点表面质量易产生飞溅和内部缺陷。