6061铝合金超声波焊接接头组织与性能研究

32611699

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最佳工艺参数，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最佳工艺参数为：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最优，其中最大剥离力达到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。

133031030

研究学习