电解铝阳极导杆铝—钢相位摩擦焊技术研究

【摘要】传统的电解铝预焙槽阳极导杆采用爆炸焊块作为过渡实现铝导杆与阳极钢爪的连接,本文针对130mm×130mm×2420mm方铝导杆和端面165mm×210mm的铸钢爪,采用相位摩擦焊技术进行焊接,替代原用爆炸块复合焊接的方式,实现自动化生产、节能降耗的目的。通过力学拉伸试验、冲击试验、显微组织分析分别研究了不同工艺参数：摩擦时间、转速、提前顶锻时间、顶锻压力对焊接性能的影响,分析得出电解铝阳极铝／钢相位摩擦焊的“工艺参数-显微结构-力学性能”三者间的相互关系,最终确定最优的工艺方法,满足工业生产要求。本文分别研究了铝-钢摩擦焊接头以及传统型爆炸块复合焊接接头的各项力学性能,并在电解环境下对焊接件进行了接头电阻实测试验,试验结果表明：铝-钢摩擦焊接头可承受的最高负载平均为88t,高于传统型接头59t；温度350℃、通电电流7KA条件下铝-钢摩擦焊技术可实现降低阳极压降约8mv,摩擦焊技术应用于电解铝行业具有明显的技术优势。本文对铝-钢摩擦焊接头焊缝区域组织成分、断口形貌、扩散行为进行了研究。结果表明：最佳焊接工艺下,接头成形平整美观,铝、钢热影响区不同程度的发生再结晶反应,形成细晶区；Fe、Al原子在界面区域相互扩散,形成6-8μm的扩散层；接头拉伸断口包含塑性区和脆性区,前者微观形貌是被拉长的韧窝,后者为“河流花样”的解理面。最后本文采用DEFORM模拟软件对铝-钢摩擦焊界面温度场及应力场进行了模拟分析,为揭示摩擦焊过程中的界面行为提供了一定的理论指导。
【作者】李经纬；
【导师】王希靖；
【作者基本信息】兰州理工大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】电解铝阳极导杆；铝/钢摩擦焊；工艺及力学性能；显微组织及断口；节能分析；

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