附件C：譯文


采用電阻點焊方法焊接鋁合金材料時電極的損耗

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焊機焊接1.5mm厚的鋁合金板材時電極的損耗情況，其中電極端面曲率半徑為50mm，直徑為10mm。運用電子掃描顯微鏡、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導(dǎo)致焊接的失敗，這主要有四個基本的過程：鋁熔化并黏附在電極上，電極和鋁的反應(yīng)擴散，電極端面出現(xiàn)蝕損斑，形成空穴。鋁的熔化和擴散導(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。這只是用電阻點焊的方法焊接鋁合金時提高電極端面使用時間的一種方法。

1．介紹
鋁合金由于密度低，耐腐蝕，可回收利用等優(yōu)點，在自動化工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而，采用電阻點焊(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)于使用電阻點焊方法焊接鋁材料時電極端面壽命問題的研究都研究了電極的設(shè)計(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)于電阻點焊鋁材料時電極機械裝置的具體研究工作卻受到了很大限制[10]。
一致認為銅電極的失效是由于電阻點焊鋁材料時端面過多的蝕損。帕特里克等提出了一個包括電極自身熔化，蝕損和擴散的理論模型。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，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，電流線被強制收縮，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散。當(dāng)電極與板件分離時，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。這在焊接進程中導(dǎo)致了電極的迅速退化。目前還沒有試驗依據(jù)來支持這種理論模型[11]。
Dilthey和Hicken提出由銅和鋁的擴散而導(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，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。有文獻資料提出在電極和鋁材料分界面的溫度接近了銅的熔點(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],實際上表明了，Cu-Al組成的金屬間化合物在821K時就能發(fā)生熔化了，這要比銅的熔點溫度低的多。