两种焊接方式下铝合金的力学性能试验对比



两种焊接方式下铝合金的力学性能试验对比

为满足汽车轻量化要求，越来越多的铝合金被应用在汽车制造中。为实现铝合金的广泛应用，还需要有效的焊接方式。近些年发展的搅拌摩擦焊因其具有众多的显著优点，逐渐取代了传统的焊接方式。搅拌摩擦焊是一种新型固态焊接方法，其可以在低于基材熔点的温度，使基材软化变形，实现连接。因而，与传统的熔焊相比，搅拌摩擦焊形成的接头不会出现气孔和裂纹，不需要填充材料、保护气体以及其它成本较高的辅助焊接设施，且整个焊接过程可在传统的铣床上实现，不会产生烟雾、辐射等重大安全隐患。本文通过试验，以市售AA6082-T6铝合金板为原材料，对采用搅拌摩擦焊所形成焊接接头的力学性能进行分析，并将其结果与使用熔化极惰性气体保护焊所形成的焊接接头力学性能进行对比。

试验采用AA6082-T6铝合金板材，板件长度100mm、宽度50mm、厚度3mm。制造搅拌摩擦焊试样时，使用搅拌摩擦焊机进行焊接，焊机的焊接探头直径为16mm、搅拌针直径为3mm、高度为2.8mm，焊接时探头不倾斜任何角度，垂直伸入焊接板件，焊接速度设定为60mm/min。进行熔化极惰性气体保护焊时，焊接前铝合金板材经过丙酮处理。焊接使用MIG-350型焊接机，焊接电流为240A，电压为24±1V。焊接速度设定为110mm/min。整个焊接过程采用氩气进行保护，氩气流速为18L/min。之后对两个焊接方式形成的试样进行拉伸强度测试，并对测试后其断裂面进行金相组织观察。同时还对试样进行了维氏硬度测试，以便于更好了解焊接处微观组成和力学特性变化的原因。试验结果显示：搅拌摩擦焊所形成接头的粗糙度类似于铣削加工得到的表面，熔化极惰性气体保护焊所形成接头类似于较为粗糙的铸造结构表面。两种试样在焊接区都没有出现断裂，但在热影响区均出现变形。熔化极惰性气体保护焊所形成接头的屈服极限为基材AA6082-T6铝合金板屈服极限的51%，其极限抗拉强度为基材的65%；而搅拌摩擦焊所形成接头的抗拉强度低于基材，但高于熔化极惰性气体保护焊所形成接头的抗拉强度。

K.Anganan et al. 2014 IEEE 8th Proceedings International Conference on Intelligent Systems and Control，Coimbatore Jan.10-11，2014.

编译：陈丁跃