铝合金与钢的连接是异种材料焊接的重点研究领域,且在工程应用中铝合金和钢的连接需求较大,由于铝/钢物理、化学性能的巨大差异,容易产生脆性化合物等各种焊接问题,是研究者亟需解决的重要问题。本文通过MIG熔钎焊改变焊接热输入等工艺有效控制金属间化合物,实现铝合金和钢的有效焊接,同时通过工艺与模拟结合的方式做进一步的研究,具有重要的工程实际意义。本文采用MIG熔钎焊对1.5mm厚的6060铝合金和2mm厚的热镀锌钢板进行搭接焊接,填充焊丝为1.2mm的ER4043焊丝,研究不同焊接工艺参数对焊缝成形及组织性能的影响规律,重点分析了不同焊接工艺对焊接接头金属间化合物厚度的影响,且对不同焊接热输入下的界面层组织形成过程进行了机理探讨。同时建立MIG熔钎焊热源有限元模型,针对搭接薄板焊接设计热源,计算焊接温度场对界面层厚度的影响,对金属间化合物厚度进行了预测,结合模拟计算和试验结果进行对比验证。研究结果表明:本次试验的MIG熔钎焊接头实现了良好连接,当焊接电流为55A时,焊接速度在55～60cm/min时的焊缝成形美观,产生鱼鳞状堆积条纹,且无气孔和飞溅等缺陷产生。熔钎焊接头组织可以分为熔合区、富锌区、界面区、焊缝区。富锌区组织的晶粒较大,焊缝区晶界处有Si薄膜和Al-Zn共晶组织,熔合区明显可以看到熔合线与晶粒的生长方向呈90度,靠近钎焊界面处组织晶粒较大。随着焊接电流的增大,界面层厚度逐渐增加,金属间化合物厚度在2～8um之间,界面层形貌从平齐的条状逐渐到产生“锯齿状”形状化合物,到最后形成密集型“针状”枝晶。钎焊界面层的金属间化合物层靠近铝合金一侧是FeAl3,靠近钢侧主要是Fe2Al5。显微硬度测试结果表明:铝合金焊缝处的显微硬度最低,金属间化合物组织的硬度明显高于富锌区、熔合区和焊缝区的硬度,最高值可以达到600HV;拉伸试验中,所有熔钎焊接头都断裂在铝和镀锌钢界面处,属于脆性断裂模式。适当增加工作台倾角,有利于提高接头力学性能,最佳的焊接工艺下抗拉强度可以达到227N/mm,铝合金侧断面主要由Al5Fe2Zn0.5和FeAl3等组成。当润湿角比值α/β在0.3～0.65之间、焊接电流在55A～65A,抗拉强度的值处于较高范围。采用有限元法对6060铝合金/镀锌钢的MIG熔钎焊进行温度场模拟计算,考虑了界面宽度、界面反应时间、镀锌层对温度场的影响,建立双椭球形热源模型,结果表明:热源模型符合实际搭接焊接试验。对焊缝截面形貌和模拟计算结果进行验证,计算结果与试验基本吻合。从温度场可以看出,铝合金和钢侧由于物理性质的差异显示的温度带范围不均匀。对焊板背部实际镀锌层蒸发宽度和模拟计算的温度带宽度进行验证对比,宽度相差仅1mm左右。根据模拟计算和试验对比得出的界面反应特征关系认为,随着焊接热输入增加,界面温度也逐渐升高,界面反应时间的增加,界面层厚度也随之增加。