稀土Er改性6063铝合金焊接接头组织及性能的研究

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铝合金具有密度小、比强度高、塑性良好、耐蚀性优良、焊接性佳、淬火敏感系数低等优点,而成为汽车轻量化的首选材料,而能否解决铝合金的焊接存在的问题,对减轻汽车车身自重、提高安全性、节能减排等具有理论意义与实践价值,因此,能否开发科学合理、安全高效的铝合金焊接工艺是推动铝合金在汽车轻量化材料上进一步应用的关键因素。  在我国稀土资源蕴藏量十分丰富,其开发潜力大、应用前景非常广.稀土在铝合金方面的应用是铝合金研究前沿课题之一,越来越受到国内外专家、学者的广泛关注。氩弧焊作为一种高品质、高性能的熔焊工艺,具有焊接过程稳定,焊缝变形小、生产效率高等优势,被认为是焊接铝合金的最有效的简便方法。因此,为了满足汽车轻量化的迫切需求,为了推动稀土铝合金在汽车轻量化材料的应用与发展,为了提高铝合金焊接结构件的综合性能,有必要就稀土改性铝合金氩弧焊焊接工艺进行研究探讨。  围绕上述问题,本文对厚度为2mm的稀土Er改性6063铝合金氩弧焊工艺进行研究,利用正交试验分析了焊接电流、气体流量、焊接速度三个工艺参数对焊接接头质量及焊缝成形的影响,确定了铝合金薄板的氩弧焊最佳工艺参数。选择金相显微镜、拉力试验机、扫描电镜、显微硬度计等测试仪器对焊接接头的金相组织、拉伸性能、断口的形貌、弯曲性能、硬度分布、耐腐蚀性、耐摩擦性以及焊接残余应力等进行了研究。  通过对稀土Er含量为0.2%的6063铝合金氩弧焊焊接接头进行正交试验,以拉伸强度和延伸率为考核指标,确定了氩弧焊焊接最佳工艺参数为:焊接电流为90A、气体流量为5L/min、焊接速度为250mm/min。  通过研究稀土Er和焊后热处理对6063铝合金焊接接头的影响,结果表明,经过焊后热处理的稀土Er含量为0.4%的6063铝合金焊接接头性能最好,其拉伸强度为206.39MPa,屈服强度为180.34MPa,延伸率为9.8%,弯曲强度为264.05MPa。焊接接头通过焊后热处理促进了强化相Mg2Si的析出聚集长大,较为显著的提高了焊缝区得接头硬度。  铝合金焊接残余应力也是影响铝合金焊接结构推广应用的重要因素,采用通孔法研究了稀土Er含量为0.0%及0.4%的铝合金氩弧焊焊接接头的残余应力分布,对比分析焊后热处理对纵向残余应力、横向残余应力的影响,结果表明:稀土Er含量为0.4%的6063铝合金比稀土Er含量为0.0%的6063铝合金焊接各向焊接残余应力要小,说明稀土能通过改变焊接头母材及焊缝微观组织以达到降低焊接残余应力的目的,6063铝合金焊接接头焊后热处理之后的各向焊接残余应力比焊态的各向焊接残余应力小,说明通过焊后热处理能降低焊接接头的残余应力。
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