《精密成形工程》2018年04期收藏|投稿|手机打开手机客户端打开本文6061铝合金无倾角搅拌摩擦焊工艺及性能吕志军张昊郭跃黄永德【摘要】：目的为了适应空间曲面构件的搅拌摩擦焊,开展6061铝合金无倾角搅拌摩擦焊工艺及性能的研究。方法采用无倾角搅拌摩擦焊用的搅拌头,对5mm厚6061-T6铝合金板材进行试验,研究焊缝成形及接头力学性能,并分析接头组织特征。结果零倾角搅拌摩擦焊接头从组织上可区分为5个不同区域:焊核区(WNZ)、热力影响区(TMAZ)、热影响区(HAZ)、轴肩影响区(SAZ)和母材(BM);随着搅拌头转速增加,焊缝宽度和焊核尺寸均先变大后变小;随焊接速度增加,焊缝宽度和焊核尺寸均逐渐变小;当焊接速度固定时,随搅拌头转速增加,接头拉伸强度先增加后减小;当搅拌头转速固定时,随焊接速度增加,接头拉伸强度逐渐增大。结论采用无倾角搅拌摩擦焊接方法,能够实现对5mm厚6061-T6铝合金板材的有效焊接。【作者单位】：天津航空机电有限公司南昌航空大学轻合金加工科学与技术**重点学科实验室华恒焊接股份有限公司【基金】：轻合金加工科学与技术**重点学科实验室开放基金(gf)江西省2016年度研究生创新专项资金。纯铝是银白色的低熔点轻金属。专业ACP 5080便宜
FeAl3等化合物[2].Lu等人[3]对铝3A21和镀锌钢板采用LEI焊接，发现在界面区域形成连续且致密的金属间化合物层，厚度约为3～4μm，其成分主要是Fe2Al5和[4]对JSC270CC冷轧钢板和A6111-T4铝合金采用双光束激光焊接，发现中间化合物层主要为Fe3Al和FeAl.宋新华等人[5]采用激光深熔钎焊的方法对6061铝合金和H200YD+ZF镀锌钢使用ER4043焊丝进行搭接，发现金属间化合物主要为(Al,Si)13Fe4等.Cao等人[6]通过CMT焊接实现AA6061与Q235镀锌钢板的搭接，发现中间化合物层包括γ-Fe固溶体,Fe3Al,FeAl2,FeAl3,Fe2Al5和α-Al-Si共晶化合物.Zhang等人[7]采用MIG熔钎焊对铝合金2B50和不锈钢1Cr18Ni9Ti进行搭接，用4043Al-5Si做焊丝，发现中间化合物为.Liu等人[8]采用激光熔钎焊将5052铝合金和钢ST07Z异种金属进行搭接，使用纯铝粉作为填充材料，发现金属间化合物.Agudo等人[9]对A6061T4铝合金和镀锌钢板DX56D进行CMT焊接，发现中间化合物层为Fe2Al5和FeAl3.试验采用ER4043焊丝，对7075铝合金和镀锌钢板进行CMT熔钎焊，对接头的微观组织和力学性能进行更深一步的研究.1试验方法试验材料为7075铝合金和DC51D镀锌钢板，所用的焊丝为ER4043，其成分为AlSi5(质量分数，%)。福建ACP 5080销售价格纯铝的力学性能表现为强度低。
结果如表1所示.可以看出4处主要含有Al元素，含量为Al，因此可知4处的主要成分为α-Al固溶体.而5处主要含有Al元素和Si元素，含量为Al，Si，根据Al-Si二元相图可知，5处的主要成分为Al-Si共晶.因为焊接时铝的熔点低，钢的熔点远高于铝，因此铝侧发生熔焊，而镀锌钢侧发生钎焊，所以焊缝区主要是由熔化的铝和焊丝所组成的.图3d为焊接热影响区，其宽度约为270μm，主要是由于在焊接过程中，靠近焊缝的母材受到不同程度的热量，组织发生变化所形成的区域.焊接热影响区对接头的力学性能有很大的影响.通过以上分析可知，焊接接头的富锌区位于焊趾部位，主要是Al-Zn固溶体；焊缝区主要是α-Al固溶体和Al-Si共晶；焊接热影响区宽度约为270μm，对接头的力学性能有很大的影响；钢侧界面层厚度约为3～4μm，靠近镀锌钢一侧边缘较为整齐，另一侧参差不齐，呈锯齿状，其成分主要为FeAl3和Fe2Al5.力学性能测试与断口分析对7075铝合金和镀锌钢板的熔钎焊接头进行拉剪试验，图6为接头和母材的载荷-位移曲线，图7为接头的拉伸断裂形貌.可以看出接头的断裂位置存在两种形式,分别为从钢侧界面层处断裂和焊缝热影响区断裂.其中焊缝热影响区处断裂的拉剪强度为127MPa。
使用奥地利Fronius公司生产的CMT5000系列焊机.试验前对铝合金和镀锌钢板进行切割，7075铝合金的尺寸为150mm×100mm×mm，镀锌钢板尺寸为150mm×100mm×2mm，表面镀锌层的厚度80g/m2.然后对7075铝合金板用机械和化学清理方法去掉表面的氧化膜，用**去掉镀锌钢板表面的油污.采用的试验参数为保护气体为纯氩气，气体流量15L/min、焊接速度m/min、送丝速度3～8m/min.焊接时焊丝与镀锌钢板保持62°，与焊接方向保持105°，采用搭接方式进行焊接，铝板在上，钢板在下，搭接宽度为10mm，焊接示意图如图1所示.焊接后采用线切割方法将焊件切割成标准拉伸试样和金相试样.拉伸试样在AG-25TA试验机上进行拉伸试验，加载速率为mm/min.同时，金相试样采用打磨和抛光处理，先用1%的氢氟酸溶液对铝合金进行腐蚀处理，然后用4%硝酸酒精溶液对镀锌钢进行腐蚀，采用KEYENCE公司VHX-600型号的超景深三维分析系统在金相显微镜下观察焊缝横截面；采用日立S-3400N扫描电子显微镜(SEM)及其配备的能谱仪(EDS)和XperpPROX射线衍射仪(XRD)对接头显微结构、焊接示意图Schematicdrawingofwelding2试验结果与分析宏观分析为焊缝的宏观形貌，可以看出，焊缝成形良好。 平直度 普通铝板： 厚板的平直度低不仅增加切削成本，而且需要从更厚的原板开始加工。
恒温浸泡试验试件规格为30mm15mm117mm，将试样完全浸泡在wNaCl5的水溶液中，为保证腐蚀产物对试验的影响降到比较低，试验溶液的用量与试件表面积的比例不小于20mL/cm2，144h后取出观察[6]；中性盐雾试验按照国家标准GB10125-1997执行，使用YWPR2150盐雾试验机，试件规格为50mm50mm117mm，在35℃±2℃下用wNaCl5的溶液连续喷雾48h，喷雾结束后试件用去离子水清洗干净，对表面进行观察；采用M342电化学测试系统对试样进行电化学测试，试件规格为20mm20mm117mm。电化学池中采用三电极体系，将试样作为工作电极，铂片作为对电极，饱和甘汞电极作为参比电极，wNaCl5的水溶液作为电解质溶液，试样在wNaCl5的水溶液中浸泡30min稳定后开始测量，扫描速度60mV/min，采用塔菲尔Tafel极化曲线外推法求得腐蚀电位Ecorr和腐蚀电流密度icorr。2试验结果和分析组织与孔隙率分析图1是涂层金相组织，可见组织均匀致密，无贯穿性孔隙，金相检查法测得孔隙率为416，这种微观结构适合用作耐腐蚀防护涂层。图1a是铝涂层与基体结合界面。由图1可见，涂层与基体结合处有一条明显的边界，并有极少量孔隙与微细裂纹，涂层的微粒在粗糙表面的凸起和凹陷处形成机械咬合，涂层内部孔隙较少。铝是两性的，既能溶于酸，形成铝盐。福建ACP 5080销售价格
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