附件C：譯文


采用電阻點(diǎn)焊方法焊接鋁合金材料時(shí)電極的損耗

作者：I. LUM, S. FUKUMOTO, E. BIRO, D.R. BOOMER, and Y. ZHOU

本文研究的是采用中頻直流電阻點(diǎn)焊機(jī)焊接1.5mm厚的鋁合金板材時(shí)電極的損耗情況，其中電極端面曲率半徑為50mm，直徑為10mm。運(yùn)用電子掃描顯微鏡、X光分光鏡(SEM/EDX)和X光衍射(XRD)等方法來具體研究銅電極和鋁合金板在冶金學(xué)上的相互反應(yīng)。結(jié)果表明電極的蝕損會(huì)導(dǎo)致焊接的失敗，這主要有四個(gè)基本的過程：鋁熔化并黏附在電極上，電極和鋁的反應(yīng)擴(kuò)散，電極端面出現(xiàn)蝕損斑，形成空穴。鋁的熔化和擴(kuò)散導(dǎo)致了蝕損斑、空穴的出現(xiàn)。定期的清理電極端面，不讓鋁黏附在端面上可以提高電極端面的使用期限。這只是用電阻點(diǎn)焊的方法焊接鋁合金時(shí)提高電極端面使用時(shí)間的一種方法。

1．介紹
鋁合金由于密度低，耐腐蝕，可回收利用等優(yōu)點(diǎn)，在自動(dòng)化工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而，采用電阻點(diǎn)焊(RSW)方法焊接鋁合金與焊接鍍鋅鋼材相比，存在電極端面的使用壽命問題[1，2]。許多關(guān)于使用電阻點(diǎn)焊方法焊接鋁材料時(shí)電極端面壽命問題的研究都研究了電極的設(shè)計(jì)(包括銅合金[4]，電鍍[5]，結(jié)構(gòu)[6]),板件[7，8],電極[9]表面條件等。然而，關(guān)于電阻點(diǎn)焊鋁材料時(shí)電極機(jī)械裝置的具體研究工作卻受到了很大限制[10]。
一致認(rèn)為銅電極的失效是由于電阻點(diǎn)焊鋁材料時(shí)端面過多的蝕損。帕特里克等提出了一個(gè)包括電極自身熔化，蝕損和擴(kuò)散的理論模型。一般的鋁板件產(chǎn)品都有一定厚度的表面氧化層，當(dāng)電極接觸板件開始焊接時(shí)，氧化層就破碎，分裂成許多小塊來傳導(dǎo)焊接電流。當(dāng)焊接電流較大時(shí)，電流線被強(qiáng)制收縮，產(chǎn)生了過多的熱量，引起的局部熔化導(dǎo)致了銅和鋁相互混合擴(kuò)散。當(dāng)電極與板件分離時(shí)，熔化的部分就可能從電極表面被拉扯下來，這導(dǎo)致電極表面材料損失，出現(xiàn)蝕損。這在焊接進(jìn)程中導(dǎo)致了電極的迅速退化。目前還沒有試驗(yàn)依據(jù)來支持這種理論模型[11]。
Dilthey和Hicken提出由銅和鋁的擴(kuò)散而導(dǎo)致Cu-Al金屬間化合物的形成，最初與電極的外表面情況有關(guān)。電極上黏附著鋁板件的材料是由于Cu-Al金屬間化合物的形成。后來的分離過程斷裂了易碎的剛形成的銅鋁組成的金屬間化合物導(dǎo)致了電極端面材質(zhì)的損失。因此，在清理電極端面時(shí)，銅鋁金屬間化合物應(yīng)該被盡可能的除掉。電極端面的Cu-Al金屬間化合物是用能量分散的X光電子掃描顯微鏡來觀測，用X光衍射檢測到，在第一次焊接后變成了CuAl2，在5次焊接后變成了Cu9Al4。有文獻(xiàn)資料提出在電極和鋁材料分界面的溫度接近了銅的熔點(diǎn)(大約1358K)溫度，從電極端面局部自由凝固的表面所觀測到的。然而，Cu-Al相表[13],實(shí)際上表明了，Cu-Al組成的金屬間化合物在821K時(shí)就能發(fā)生熔化了，這要比銅的熔點(diǎn)溫度低的多。