5083铝合金激光连接+超塑成形组合技术

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非热处理强化的Al-Mg系5083铝合金,在铝合金中强度适中,耐蚀性、切削性能良好,具有优异的抗腐蚀性能和良好的焊接性能,是目前焊接结构中应用最广的铝合金。在交通运输、化工、机械等工业部门得到了广泛的应用。5083铝合金由于其大的比刚度以及超塑性能,在航空航天及国防工业许多部门都是必不可少的材料。激光焊接具有能量密度高、焊接质量高、热影响区和变形区都很小、可用于焊接不同材料的组合等优点,在加工多层结构件时具有自己独特的优势。多层板结构具有承力层稳定性高、结构弯曲刚度大、外形和表面质量高、结构重量较小、良好的能量吸收和疲劳性能等优点,已被广泛用来制造航空航天用铝合金、钛合金等构件。  本文分别对5083铝合金激光对焊和搭焊进行了研究,确定了两种焊接方法最佳工艺参数。对两种焊接方法得到的焊缝接头组织、硬度进行了分析和测试,同时对激光对焊接头进行了高温拉伸试验和超塑性胀形试验,对搭焊连接件进行了三层板结构超塑成形。  结果表明:激光焊接得到的焊缝中心组织为树枝状细小晶粒,熔合区和热影响区很小,这两个区域晶粒有一定程度的长大,热影响区是焊接接头的薄弱环节。焊缝的存在降低了试样整体的高温塑性,焊接接头的高温塑性比母材差很多,但强度比母材高。对于对焊板进行了超塑自由胀形试验,确定了相应的压力加载曲线,分别在480℃和500℃下相对胀形高度分别为0.53和0.59。对于搭焊板利用气胀成形制得了三层板结构件。最后分析了成形件的厚度与组织变化情况,并对母材和焊缝的厚度变化不均匀性、析出相的成分以及形态进行了分析,并对成形缺陷进行了修正。
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