6016鋁合金在車身輕量化制造中有著廣泛的應(yīng)用。本文以6016鋁合金為試驗材料,進行了激光填絲對接焊工藝試驗,分析了焊縫成形的影響因素,研究了焊接接頭的組織和性能特征,并通過觀察不同時效時間焊縫析出相的特征,探討了焊后時效對接頭組織和性能的影響。本文通過工藝試驗,研究了送絲方式、離焦量、光絲間距、激光功率、送絲速度和焊接速度等工藝參數(shù)對焊縫成形的影響規(guī)律。研究表明:為獲得焊接過程穩(wěn)定,成形良好的焊縫,選擇合適的工藝參數(shù)為:采用前送絲方式,離焦量在0~+5mm范圍內(nèi),光絲間距D=0.6mm。送絲速度始終保持為焊接速度的1.2倍。激光功率在2.5~3.5kW之間,每一個激光功率下,都對應(yīng)一個穩(wěn)定的焊接速度區(qū)間,激光功率P=3kW時,對應(yīng)穩(wěn)定的焊接速度區(qū)間最寬為3.2~4.2m/min。通過對成形良好的焊縫進行組織和性能分析,研究結(jié)果表明:6016鋁合金激光填絲焊縫中心為細小的等軸晶,晶粒平均尺寸約為12μm,熔合線邊緣為垂直方向生長柱狀晶。在掃描電鏡下,觀察到焊縫晶內(nèi)和晶界上分布著第二相,通過EDS元素成分分析,確定分別是Mg_2Si、Al_5FeSi和AlCuMgSi相。熱影響區(qū)范圍較窄,約為1.2mm。熱輸入的大小對焊接接頭的組織和性能影響較大,隨著熱輸入從45J/mm增加到60J/mm,焊縫中心等軸晶的平均尺寸從6.5μm增加到10.05μm,柱狀枝晶的平均間距從6.73μm增加到10.8μm,焊接接頭強度從226MPa減小到209MPa。6016鋁合金激光焊接頭在時效過程中,隨著時效時間的延長,硬度和抗拉強度均先升高后降低,在10h達到峰值。使用光學(xué)金相顯微鏡觀察焊縫,焊縫組織逐漸變得均勻。使用掃描電子顯微鏡觀察焊縫,枝晶間和晶界上的結(jié)晶相組成未發(fā)生變化。使用透射電子顯微鏡分析結(jié)果表明:時效前焊縫為單一的α-Al基體組織,未觀察到析出相;180℃時效2h后,基體上有少量的析出相產(chǎn)生,通過高分辨電鏡觀察分別為L相和Q’相;L相沿著[100]Al的方向析出,Q’相沿著510Al方向析出,呈顆粒狀,時效初期析出相的尺寸都較小,長約為5nm;時效6h后,在基體上觀察到彌散分布的θ’相,沿著100Al方向析出,呈片狀,長度約50nm,截面尺寸約為13×7nm2;隨著時效時間的延長,10h后在合金中觀察到細小而均勻分布的β”相,沿著100Al方向生長,β”相呈針狀,長約50nm,截面尺寸約為2×3nm~2。時效過程中析出相的產(chǎn)生對焊縫產(chǎn)生強化作用。6016鋁合金激光焊焊縫在時效過程中觀察到了Q’相,L相,θ’相,β”相四種類型的析出相,說明焊縫的時效行為不同于母材,與激光焊快速冷卻焊縫凝固中元素的偏析有關(guān)。
【學(xué)位單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG457.14
【部分圖文】：

Si Mg Cu Mn Fe 0.6-1.0 0.4-0.8 015-0.6. 0.2-0.8 <0.5 0.8-1.2 0.6-1.0 0.15-0.6 0.2-0.8 <0.5 1.0-1.5 0.25-0.6 <0.2 <0.2 <0.5 0.6-1.1 0.5-1.0 0.5-0.9 0.1-0.45 <0.4 0.4-0.8 0.8-1.2 0.15-0.4 0.15 0.7 ，6000 系列鋁合金合金元素含量較低，普遍且可以通過時效熱處理形成強化相 β（Mg2S航空工業(yè)、機械等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。金中的主要強化相為 β（Mg2Si）， （Al）和 M-1 所示），在共晶溫度下 Mg2Si 最大溶解度為 1的固溶度隨著溫度的降低而顯著地下降，所以過程中的析出順序為：過飽和固溶體→G.P 區(qū)格相 β[11]。

圖 1-2 激光-電弧復(fù)合焊示意圖Fig.1-2 Illustration of laser-MIG hybrid welding用激光-MIG 復(fù)合法焊接 6061 鋁合金，控制電弧合適的工藝參數(shù)下得到的接頭氣孔率僅為 1.5%的 82.9%。他還研究發(fā)現(xiàn)激光-MIG 復(fù)合焊中，0 之間時，兩者的耦合效果最好，相互促進作用點）激光焊接方法可將同一束激光采用光學(xué)方法分離為兩束激光進行組合。由于雙光束焊接同時使用兩束激、光束間距、兩束激光成的角度、聚焦位置以及池和焊道的形狀進行控制，極大地豐富了焊接工大學(xué)的 Deutsch[44]等人使用雙焦點激光焊接 1.焊縫成形比較寬，而且更淺，避免了鋁合金焊oudou 等人使用雙光束焊接 AA5083 和 A356 鋁合

上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文個與焊絲相關(guān)的工藝參數(shù)，如送絲方向、送絲速度、送絲角度、光絲間距等。些參數(shù)影響著焊絲的加熱、熔化以及進入熔池形成焊縫的過程，從而對焊接穩(wěn)性和焊縫成形產(chǎn)生影響。因此焊絲的的加入使得激光填絲焊變得更加復(fù)雜和難控制[47]。所以必須要對光絲間距等焊接參數(shù)對焊縫成形質(zhì)量和組織的影響進行究，通過優(yōu)化工藝參數(shù)得到穩(wěn)定的焊接過程和良好的焊縫成形，并獲得工藝參對焊縫組織的影響規(guī)律，實現(xiàn)焊縫組織的調(diào)控以改善接頭性能。國內(nèi)外的學(xué)者因此對激光填絲焊技術(shù)進行了大量的研究，主要集中在焊絲的入行為、焊接工藝以及焊縫缺陷的控制等方面。肖榮詩等人[48]研究了不同送絲方式對焊絲加熱機制的影響。前送絲時，沿焊方向焊絲在激光的前端，因此焊絲從熔池的前方送進；后送絲時，沿焊接方向絲在激光的后端，焊絲從熔池的后方送進。不同的送絲方向下，焊絲的加熱機不同，如圖 1-3 所示。
【參考文獻】

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本文編號：2871548