6061/A356异种铝合金脉冲MIG焊接头组织与性能研究

摘要

随着现代社会经济高速发展，全球能源消耗日益严重，能源消耗导致的环境污染成为亟待解决的问题。汽车轻量化能减少汽车尾气排放，实现汽车节能减排，因此这一构想受到科研人员前所未有的重视。随着铝合金结构件和铸件在汽车制造中的广泛应用，异种铝合金焊接结构将不可避免，它结合了异种铝合金高强度、耐腐蚀和铸造性能优异等优点，使汽车整体结构和零部件设计更加地合理、高效。因此变形铝合金/铸造铝合金的优质、高效焊接具有很大的研究价值和应用前景。
　　本文采用ER4043焊丝，使用脉冲MIG（P-MIG）方法焊接6061-T6/A356-T6异种铝合金对接、搭接和 T型接头，铝合金板材厚度为4mm。研究6061-T6/A356-T6异种铝合金接头的焊缝成形机理，探究焊接速度、焊接电流以及接头形式对接头焊缝成形、焊缝缺陷形成与分布、力学性能和微观组织的影响。研究成果如下：
　　通过6061-T6/A356-T6异种铝合金脉冲MIG对接焊实验发现，当焊接电流为165A，焊接速度为12mm/s时，对接接头的抗拉强度最大达到235MPa，为6061-T6铝合金抗拉强度的83%，接头焊缝成形较好，焊缝余高和熔宽尺寸适中。接头6061铝合金侧部分熔融区（PMZ）内出现晶间液化（GBL）现象，对接头强度有不利影响。减小焊接热输入，可以减弱晶间液化程度，防止部分熔融区裂纹形成。接头A356铝合金侧部分熔融区内存在针状β-Al5FeSi相和块状π-Al9FeMg3Si5相，针状β相对接头强度有不利影响，因此要尽可能限制其尺寸和数量。
　　通过6061-T6/A356-T6异种铝合金脉冲MIG搭接接焊实验发现，当焊接电流为165A，焊接速度为10mm/s，搭接形式为Ⅰ型（A356铝合金为上板，6061铝合金为下板）时，搭接接头的抗拉强度最大，为96MPa，达到6061-T6铝合金抗拉强度的30%，其线强度为380N/mm。搭接接头主要断裂于焊缝区，断裂起源于接头根部三角区。Ⅰ型搭接接头焊缝成形较好，熔宽和熔深适中。搭接形式由Ⅰ型变为Ⅱ型时，晶间液化程度大幅度减小。搭接接头根部三角区位置容易聚集较大的气孔，导致该区域成为薄弱区域。
　　通过6061-T6/A356-T6异种铝合金脉冲MIG T型接头焊接实验发现，当焊接电流为165A，焊接速度为12mm/s，接头形式为Ⅱ型（6061铝合金为腹板，A356铝合金为翼板）时，焊接热输入适当，形成饱满的凸形焊缝，焊缝形状呈碗状，连续性较好，腹板焊缝熔深相对较小，翼板焊缝熔深较大，焊缝强度相对较高，T型接头的拉伸性能最好，最大拉伸载荷达到9488N。当接头形式由Ⅰ型变为Ⅱ型时，焊缝成形良好，形成较宽较深的焊缝。焊缝区显微硬度相比母材大幅下降，平均显微硬度为77~82HV。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题背景和意义

1.2 铝合金焊接特点及性质

1.3 直流脉冲MIG焊的特点和优势

1.4 异种铝合金焊接研究现状

1.5 本课题的主要研究目标和研究内容

2 实验材料与方法

2.1 试验材料

2.2 试验方法与设备

2.3 焊接接头的检测分析方法

3 异种铝合金对接接头微观组织与力学性能

3.1 焊接速度对接头焊缝成形的影响

3.2 对接接头微观组织

3.3 焊接热输入对接头气孔分布的影响

3.4 对接接头力学性能

3.5 本章小结

4 异种铝合金搭接接头微观组织与力学性能

4.1 焊接工艺参数及搭接形式对焊缝成形的影响

4.2 接头组织特征及成分分布

4.3 搭接接头力学性能

4.4 接头气孔及晶间液化分布规律

4.5 本章小结

5 异种铝合金T型接头微观组织与力学性能

5.1 T型接头焊缝成形特征

5.2 T型接头微观组织

5.3 T型接头力学性能

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢