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随着汽车轻量化制造的发展,铝合金在车身材料中的应用越来越广泛,铝合金与钢材的连接问题是汽车制造的研究热点之一。 本文采用冷金属过渡焊接方法(CMT)实现1.2mm厚的汽车用镀锌钢板与2mm厚的6022铝合金的焊接,对工艺参数及试样焊前清理方式进行了优化。在此基础上,改变工件背部的散热垫板体积对不同散热条件下的接头进行力学性能测试和显微结构分析,探讨影响接头强度及失效形式的关键因素。针对钢/铝异种材料熔钎焊接头的剥离强度及破坏形式进行研究,建立了接头剥离过程的数值模型,分析接头的失效过程并预测强度。 结果表明,改变焊接散热垫板体积可以有效控制钢/铝CMT接头界面层的宽度和厚度,两者都随散热垫板体积增大而减小。当异种材料界面层厚度控制在6μm以下时,界面层宽度是影响接头强度的主要因素。当散热垫块体积较大,分别为8×104mm3、1.2×105mm3时,界面层宽度较小,接头剪切断裂发生在异种材料界面层处,剪切强度随界面层宽度增加而增加;散热垫块体积较小,分别为0mm3、4×104mm3时,断裂发生在焊缝熔合区附近,此时界面层并非薄弱环节。 钢/铝CMT熔钎焊接头剥离强度较低,仅为剪切强度的1/50,失效形式为界面层失效。根据CMT接头的截面形状和尺寸,考虑界面层失效判据建立了钢/铝CMT接头在剥离载荷作用下失效的数值模型,有限元模拟结果与试验结果比较吻合。分析了剥离强度远低于剪切强度的原因,主要是施加剥离力时接头局部承载面积较小,导致接头剥离强度较低。 通过在钢板一侧预置冲压凹槽,改变接头形式,改善接头的熔合面积和抗剥离强度。接头剥离强度随凹槽深度的增大而增大,凹槽深度为2mm时,剥离强度较无凹槽时有较大提高。