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泡沫鋁的焊接-實驗結(jié)果分析

焊件的表觀質(zhì)量
焊件的表觀質(zhì)量是判斷釬焊質(zhì)量的第一步，按照實驗步驟要求，每個試樣焊接完成后，均應(yīng)對接頭進(jìn)行表觀質(zhì)量檢查，一是看是否焊上，二是看有沒有出現(xiàn)明顯的焊接缺陷。實驗結(jié)果表明，各種焊接工藝得到的接頭，表觀質(zhì)量存在差異。
實驗1至實驗8獲得的試樣，表觀質(zhì)量檢查沒有出現(xiàn)明顯的焊接缺陷，接頭效果與圖6.1a相似。實驗9與實驗10 所用的鋼板是鍍鋅鋼，焊后未形成接頭。實驗11中的泡沫鋁已經(jīng)熔化斷裂，實驗12和實驗13雖形成了接頭，但質(zhì)量很差，焊接缺陷非常嚴(yán)重。

泡沫鋁/鍍鋅鋼釬焊結(jié)果分析
實驗9與實驗10均未形成焊接接頭，從照片上看出，鍍鋅鋼板表面只留下了輕微斑塊狀痕跡。從Al-Zn二元合金相圖進(jìn)行分析，兩者在實驗溫度下可以形成共晶，且釬焊的保溫時間已足夠長，焊接失敗的原因應(yīng)在鍍鋅鋼本身。
各種鍍鋅方法中，熱鍍鋅法因質(zhì)量好、成本低而占據(jù)了主導(dǎo)地位。工業(yè)中常用的鋅花鋼板，是在Zn的基礎(chǔ)上添加了少量Pb、Sb和0.01%-30%A1而獲得的。為了提高抗氧化性，鍍鋅層中AI的含量往往比較高。
鍍鋅層保護(hù)著內(nèi)部的鋼，而鍍層本身卻在不斷地發(fā)生著大氣腐蝕。在有水時，Zn發(fā)生有氧參與的電化學(xué)腐蝕:
Zn === Zn²⁺+2e
O₂+ 2H₂O+4e === 4OH^-
Zn²⁺+20H^- === Zn(OH)₂
空氣中的CO₂與Zn(OH)₂反應(yīng)而生成ZnCO₃。當(dāng)空氣干燥、鋅表面無水時則生成氧化鋅:
2Zn+O₂ === 2ZnO
由于大氣腐蝕形成了由ZnO、Zn(OH)₂和ZnCO₃組成的防銹層，加上鍍層合金中的AI氧化形成Al₂O₃，鍍鋅鋼表面致密的氧化層保護(hù)了內(nèi)部的鋼免受大氣腐蝕，也成為了釬焊的障礙，因為焊前的清理幾乎不可能做到完全去除氧化層而又不破壞鍍鋅層。

火焰釬焊結(jié)果分析
實驗11是泡沫鋁在上方，不加壓力的火焰釬焊。實驗過程中，火焰直接加熱泡沫鋁，熱量流向為泡沫鋁→釬劑與釬料→鋼板。而泡沫鋁的熔點比鋼低，且加熱時顏色不發(fā)生變化。實驗過程中發(fā)現(xiàn)，直至泡沫鋁熔化，焊縫仍未形成。從圖6.ld可明顯看出，泡沫鋁已熔化，鋼板表面有局部位置形成焊瘤。這樣的工藝不適合泡沫鋁/鋼的火焰釬焊。
在實驗11的基礎(chǔ)上，將鋼板置于上方進(jìn)行釬焊，即實驗12。這種情況下，熱量的流向為鋼板-→釬劑與釬料→泡沫鋁。火焰的直接加熱位置在鋼板表面，至鋼板表面出現(xiàn)暗紅色時加熱停止。從圖6.1e看出，焊接接頭己形成，但是泡沫鋁仍有大量熔化，且一側(cè)的孔洞發(fā)生了塌縮。在實驗后期分析階段，此試樣因大塊區(qū)域未焊合，接頭強(qiáng)度太低，在內(nèi)應(yīng)力作用下脫開。
實驗12足在實驗11的基礎(chǔ)上對鋼板施加壓力。這種情況下，焊縫的裝配問隙減小，多余的液相被從焊縫中擠出，形成了較好的接頭。但是泡沫鋁發(fā)生了熔化，說明溫度仍偏高。