热调修工艺对A6061焊接接头组织与性能的影响研究

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轨道车辆车体广泛采用6000系铝合金,受焊接热循环的影响,在焊后会产生焊接变形及残余应力,实际生产中常采用热调修的方法矫正变形,但热调修输入的热量会对材料的组织与性能产生影响,危及列车行车安全。本文以6061铝合金车体中典型的薄板对焊焊接接头为研究对象,通过试验与仿真相结合的方法,研究了热调修温度、次数、冷却方式对接头残余应力、力学性能与微观组织的影响。研究成果对制定铝合金车体焊接变形的热调修矫形工艺具有重要的理论和工程指导意义。通过建立热调修残余应力有限元仿真分析模型,分析了不同工艺热调修对残余应力分布的影响规律。调修温度为250℃时,接头上的残余应力有效降低,纵向残余应力相比于未调修最大可降低约24.45%,横向残余应力约9.48%;2次调修降低残余应力效果较好,接头上的纵向残余应力降低约6.19%,横向残余应力在焊缝处降低4.77%,在热影响区可降低约19.22%;在热调修后水冷能够降低热输入带来的影响,纵向残余应力相比于风冷可降低约12.59%,横向残余应力约4.71%。研究了不同热调修工艺对焊接接头力学性能的影响规律。热调修温度在150℃~250℃时,焊接接头综合性能较好;多次热调修后,接头强度略有提升,但焊趾附近出现了硬度低于60 HV的区域;热调修后水冷能够在一定程度上提高接头强度,200℃热调修后水冷能够使抗拉强度较未调修时提高约17.25%,同时塑性得到改善,且未发现硬度降低的区域。研究了不同热调修工艺对焊接接头组织的影响。热调修工艺主要影响接头热影响区的晶粒尺寸与AlFeSi夹杂相分布,焊缝与熔合线附近组织与Mg2Si强化相受到的影响较小。热调修温度较低时,焊接接头各个区域微观组织及析出相特征与未调修时差异较小,热调修温度较高时,热影响区晶粒长大,并且出现了 AlFeSi夹杂相团聚的现象,引起热影响区强度、硬度降低;2次热调修与1次热调修组织差异较小;3次热调修后熔合线附近靠近热影响区一侧出现了少量的晶粒长大的现象;热调修后水冷能够减小热影响区晶粒尺寸和AlFeSi夹杂相受热长大的趋势,并在一定程度上降低热调修带来的不良影响。
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