制造與裝備

鋁合金6061攪拌摩擦焊工藝

在許多結(jié)構(gòu)件中,摻入沉淀硬化6xxx系列鋁合金可使其具有相對較高的強(qiáng)度、突出的可擠壓性和優(yōu)異的耐腐蝕性。鋁合金6061是運(yùn)輸車輛結(jié)構(gòu)輕量化的很好材料。但是，采用傳統(tǒng)焊接工藝（如氣體保護(hù)焊和氬弧焊）的鋁合金6061對硬化裂紋很敏感。而攪拌摩擦焊由于其是低熱量焊接技術(shù)，可以減少裂紋的形成，因此有利于鋁結(jié)構(gòu)組件的焊接，可以改善其力學(xué)性能。

研究了采用攪拌摩擦焊技術(shù)以搭接結(jié)構(gòu)形式焊接3.18mm厚的鋁合金6061-T6板性能。試驗結(jié)果表明，采用攪拌摩擦焊工藝的搭接結(jié)構(gòu)相比對接接頭的結(jié)構(gòu)更具有挑戰(zhàn)性，因為需要去除兩鋁合金平面的氧化層界面，確定交界面的位置。研究了攪拌摩擦焊工具的幾何參數(shù)對焊接缺陷，以及材料的顯微組織、硬度和彎曲性能的影響。

根據(jù)焊接試驗結(jié)果可以得出以下結(jié)論。

（1）單向焊接能夠?qū)е潞缚p不完整，焊接結(jié)束處頂部組件結(jié)構(gòu)較薄以及焊接開始處出現(xiàn)連接缺陷。

（2）采用不合適的工具尺寸和焊接參數(shù)進(jìn)行雙向焊接會使焊核處產(chǎn)生空隙，底部組件顯著變薄。

（3）使用適當(dāng)?shù)墓ぞ哌M(jìn)行雙向焊接，可以方便地在工藝窗口中作業(yè)。采用這種方式進(jìn)行焊接，即使焊接參數(shù)變化范圍較大，焊接元件的厚度也幾乎不會變化，且在焊核內(nèi)不會出現(xiàn)大孔隙。

（4）在攪拌摩擦焊焊接過程中，通過觀察組件顯微結(jié)構(gòu)變化發(fā)現(xiàn)，焊接攪拌頭的旋轉(zhuǎn)使焊接結(jié)構(gòu)發(fā)生塑性流動，從而對焊件進(jìn)行焊接，在旋轉(zhuǎn)方向會產(chǎn)生流動槽，其熱影響區(qū)的硬度值為63～66HV，而在焊核處的硬度值為75HV。

（5）試驗測試結(jié)果顯示，使用合適焊接工具進(jìn)行攪拌摩擦點(diǎn)焊焊接的組件，其具有良好的彎曲性能。

刊名：Materials Science Forum（英）

刊期：2014年第783期

作者：Simon Larose et al

編譯：朱會