5083铝合金激光-MIG复合单面焊双面成形打底焊工艺优化

采用激光-熔化极惰性气体保护电弧(MIG)复合焊对5083铝合金板进行打底焊,以模拟铝合金罐体单面成形对接焊缝,研究了激光束摆动方式(不摆动、直线摆动、圆形摆动、方形摆动)、激光功率(2.5～4.0 kW)、组对间隙(0,1 mm)和错边(0,1 mm)对焊缝成形质量的影响,并分析了优化工艺下接头的力学性能。结果表明：在3.0 kW激光功率下,当激光束不摆动时,焊缝背面不连续并伴有凹坑,当激光束直线摆动时,焊缝内部存在大量气孔;在圆形激光束摆动模式下,当激光功率为2.5 kW时,焊缝背面未形成连续的全熔透焊缝,当激光功率为4.0 kW时,焊缝出现严重的下塌现象。3.0～3.5 kW激光功率以及圆形或方形激光束摆动模式能够实现单面焊背面自由成形,且焊缝成形良好,在不同组对间隙和错边条件下表现出较强的适应性;在激光功率为3.0 kW、激光束摆动模式为圆形摆动的优化工艺下,焊接接头抗拉强度达到母材的90%,正弯和背弯后接头中均未出现裂纹和其他开口缺陷,满足工程应用要求。     

A7N01铝合金激光-MIG复合焊接焊缝成形与组织性能研究

为了研究工艺参量对激光-MIG复合焊接的焊缝成形和组织特征及性能的影响，针对6mm的A7N01铝合金板，采用不同的激光功率、焊接速率和坡口形式，进行了激光-MIG复合焊接试验，观察焊缝成形及接头微观组织，并对其性能进行测试。采用Y型30°坡口，在激光功率3.0kW、焊接速率1.0m/min的参量下进行激光-MIG复合焊接时，焊缝表面成形良好，底部成形连续；接头平均抗拉强度为271MPa，达到母材的60%；焊缝中心硬度为85.4HV，达到母材的78%。结果表明，随着激光功率的提高，焊缝熔深呈线性增大；焊接速率越大、焊缝熔宽和熔深越小，余高略有增加；焊接接头对不同坡口形式的适应性良好；接头中热影响区晶粒粗化，硬度降低，熔合区晶粒为树枝晶，易产生工艺类氢气孔，焊缝中心晶粒为等轴晶。该研究有利于获得成形良好的A7N01铝合金激光-MIG复合焊接头。     

锌夹层对铝-铜搅拌摩擦搭接焊接头的影响

对2mm厚的6061铝合金和T2铜薄板进行搅拌摩擦搭接焊接,采用30μm厚的纯Zn箔作为预置夹层,分析了Zn夹层添加对其搭接接头微观组织与力学性能的影响。结果表明,通过添加Zn夹层,可以实现Al-Cu异种金属之间的搭接焊接。在下压量为0.1mm时,接头成形良好,无明显焊接缺陷,此时载荷最大(2.8kN);随着下压量增加(0.2mm),钩状缺陷尺寸增加,导致有效板厚降低,使载荷略微下降;而过大的下压量(0.3 mm)会引起焊接缺陷。Zn夹层的添加,促进了接头钩状区中Al和Cu基体之间的合金化反应,形成了厚度约为4μm、以Al和Cu元素为主、且含有微量Zn元素的过渡层,从而减轻了钩状区尖端缺陷对接头性能的不利影响,同时增加了接头的有效连接面积,最终改善了接头质量。     

A7N01P-T4铝合金对-搭接结构的搅拌摩擦焊技术研究

通过采用不同的搅拌针偏移位置,对A7N01P-T4铝合金对-搭接结构进行搅拌摩擦焊接(FSW)试验,研究该工艺的桥接性,并分析其对接头组织和性能的影响。结果表明,在不同偏移位置下,均可获得成形良好的焊接接头,其组织主要由母材区、焊核区、热影响区以及热机影响区构成,但接头中存在钩状(hook)缺陷、S线和冷搭接缺陷,从而影响接头质量。当搭接贴合面置于后退侧时,若搅拌针向内偏移,S线对接头的危害显著增加,极大降低了接头的力学性能(最大载荷仅2.03kN);若搅拌针向外偏移,则冷搭接尺寸增加,但对接头性能(最大载荷为15.86～15.96kN)的影响不明显;当搭接贴合面置于前进侧时,S线对接头性能无明显影响,且搅拌针偏移对钩状缺陷尺寸与形状的影响较小,因而对接头性能影响不大(最大载荷为12.76～12.94kN),虽然该方式下最大载荷低于前者,但接头性能稳定性更好。此外,FSW技术在铝合金对-搭接结构的焊接中表现出了较好的桥接能力。     

铝合金搅拌摩擦焊接技术的现状与展望

搅拌摩擦焊作为一种新型固相连接技术,具有优质、高效、节能、环境友好等优点,近年来在铝合金的焊接领域得到了成功的应用。综述了目前可实现铝合金搅拌摩擦焊接的主要结构形式,分析了各结构的工艺特征、微观组织、焊接缺陷以及力学性能等。研究现状表明,通过焊接工艺参数的优化,可以获得高质量的具有对接属性(对接、环焊缝等)的焊接接头,然而在具有搭接属性结构的焊接(搭接、对-搭结构、角接及T型结构等)中,很难消除接头中由于搭接面的存在而引起的钩状缺陷和冷搭接缺陷等,因此仍有待于进一步的深入研究。此外,对未来铝合金搅拌摩擦焊的研究方向进行了展望。