铜/钢电子束自熔焊与间隙填丝焊焊缝成形研究

王祥旺， 赵 健*， 石铭霄， 张家葳， 王朋飞， 柳洪文

(1.上海工程技术大学 材料工程学院， 上海 201620；2.江苏科技大学 材料科学与工程学院， 江苏 镇江 212003； 3.三一重机有限公司， 江苏 昆山 215000)

铜/钢异种金属焊接件兼顾了两种材料在力学性能和经济上的优势，在工业领域有着非常重要的应用[1]。因铜和钢两种金属的理化性能差异颇大，普通的焊接方法较难获得理想的焊接接头，而电子束焊具有高能量、高密度并且易实现自动化控制等技术优势，尤其适合物理化学性能差异较大的异种材料焊接[2-5]，所以广泛应用于铜/钢异种金属焊接场合。

尽管电子束焊技术的电子束拥有高能量、高密度和焊接热输入小等优异性能[6]，但其光斑尺寸小，对焊接接头的间隙敏感性较高。焊接长焊缝时，电子束自熔焊对焊件的装夹过程要求严苛，且易造成焊缝表面下塌及背面焊瘤等缺陷，严重影响焊缝成形质量。采用预留间隙并通过额外添加焊丝进入熔池进行动态的合金化过程，即电子束间隙填丝焊，既能降低焊接接头的间隙敏感性，又能减少焊缝成形缺陷，保证焊缝良好性能的同时优化焊接接头的成形质量[7]。

目前在铜/钢焊接领域已开展了大量的研究工作[8-13]，但尚无关于留有间隙的铜/钢对接头电子束填丝焊的相关报道，其中相关工艺机理有待解明。课题组以紫铜焊丝作为填充材料，以铜/钢电子束自熔焊和电子束间隙填丝焊对焊缝成形的影响展开研究，同时对焊接接头的力学性能进行了表征。……