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6061铝合金超声波焊接接头组织与性能研究

作者:许晶 15161563041 时间:2016-08-25

6061铝合金具有中等强度、耐腐蚀、加工性能好、可焊接性强等优点,已广泛用于功能和结构材料。国内外常采用传统的焊接方法(如MIG、TIG等)对此类合金进行焊接,但所焊接的接头强度不够,且焊缝容易产生气体、夹渣、裂纹等缺陷。超声波焊接技术能够实现传统焊接方法难以焊接的镁合金、铝合金等低熔点材料的连接,再加上其节能、环保、操作简便等突出优点。本文将详细研究6061铝合金进行超声波焊接后的接头显微组织、表面形貌和力学性能,得到6061铝合金超声波焊接的 佳工艺参数,并分析铝合金表面处理对其焊接性能的影响,以促进超声波焊接这种先进的连接技术在轻质合金连接方面的应用。

  实验选用0.3mm厚的6061铝合金,试件尺寸为160mm×18mm×0.3mm。采用超声波金属点焊机对裁剪好的两片铝薄片进行焊接,其工作频率为20kHz,振幅为35um,焊接压力和焊接时间均可调,焊头尺寸为8mm×8mm。焊接时间从40~140ms变化,气缸压强从0.1~0.6MPa变化。气缸压强与焊接压力的关系为:焊接压力=(气缸面积/焊点面积)×气缸压强。本实验设备中,焊点面积为88mm2,气缸直径为53mm,经换算得到焊接压力为气缸压强的35倍,所以焊接压力从3.5~21MPa变化。焊接试样剥离测试采用CMT2520新三思微型机控制电子拉力试验机,其加载速率为15mm/min,剥离测试按照结构胶黏剂测试标准进行。
  6061铝合金超声波焊接的 佳工艺参数为:焊接时间120ms、焊接压力17.5MPa,表面加乙醇处理。在该工艺条件下焊接接头的力学性能达到 优,其中 大剥离力达到136.478N,硬度53.6HV相比基体材料提高了1.31倍。除了试件表面加乙醇处理,其它表面处理状态对超声波焊接后的性能影响不大。相同工艺条件下,表面加乙醇处理的试样焊缝平整规则,界面结合紧密;随着由试样表面到焊缝位置距离的增加,其硬度也依次提高。

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