铝合金6061搅拌摩擦焊工艺

制造与装备

铝合金6061搅拌摩擦焊工艺

在许多结构件中,掺入沉淀硬化6xxx系列铝合金可使其具有相对较高的强度、突出的可挤压性和优异的耐腐蚀性。铝合金6061是运输车辆结构轻量化的很好材料。但是，采用传统焊接工艺（如气体保护焊和氩弧焊）的铝合金6061对硬化裂纹很敏感。而搅拌摩擦焊由于其是低热量焊接技术，可以减少裂纹的形成，因此有利于铝结构组件的焊接，可以改善其力学性能。

研究了采用搅拌摩擦焊技术以搭接结构形式焊接3.18mm厚的铝合金6061-T6板性能。试验结果表明，采用搅拌摩擦焊工艺的搭接结构相比对接接头的结构更具有挑战性，因为需要去除两铝合金平面的氧化层界面，确定交界面的位置。研究了搅拌摩擦焊工具的几何参数对焊接缺陷，以及材料的显微组织、硬度和弯曲性能的影响。

根据焊接试验结果可以得出以下结论。

（1）单向焊接能够导致焊缝不完整，焊接结束处顶部组件结构较薄以及焊接开始处出现连接缺陷。

（2）采用不合适的工具尺寸和焊接参数进行双向焊接会使焊核处产生空隙，底部组件显著变薄。

（3）使用适当的工具进行双向焊接，可以方便地在工艺窗口中作业。采用这种方式进行焊接，即使焊接参数变化范围较大，焊接元件的厚度也几乎不会变化，且在焊核内不会出现大孔隙。

（4）在搅拌摩擦焊焊接过程中，通过观察组件显微结构变化发现，焊接搅拌头的旋转使焊接结构发生塑性流动，从而对焊件进行焊接，在旋转方向会产生流动槽，其热影响区的硬度值为63～66HV，而在焊核处的硬度值为75HV。

（5）试验测试结果显示，使用合适焊接工具进行搅拌摩擦点焊焊接的组件，其具有良好的弯曲性能。

刊名：Materials Science Forum（英）

刊期：2014年第783期

作者：Simon Larose et al

编译：朱会