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车用铝合金搅拌磨擦点焊工艺

2019-09-14 0人读过

  铝合金材料已广泛应用于汽车制造等多个领域,其对减轻汽车质量有很大帮助。铝可代替两倍质量的钢或铁,每使用一磅铝材就能减少9.07kg的CO2排放。通过合理的设计,在汽车制造上用铝代替钢后,汽车质量每减轻10%,燃油消耗就能节省约6%——8%。

  汽车覆盖件的外板通常使用6000系列铝合金,板材厚度1.0——2.0mm,其优点是成形后不出现拉伸应变表面缺点。当采用传统的电阻点焊焊接铝材时,电极寿命较低,而伴随电极的变质容易产生焊接缺点,焊接质量明显下落。搅拌磨擦点焊FSSW(FrictionStirSpotWelding)是为了弥补传统电阻点焊技术的不足,由日本马自达公司等研发的新型焊接技术。其接头表面质量好、光滑、无缺点,剪切强度不低于电阻焊,而且大幅度降低了加工能耗和成本,若将目前的电阻点焊装备改造为铝合金搅拌摩擦点焊装备后能量消耗减少了99%,设备投资节省了40%。因此,本实验利用回填式搅拌摩擦点焊技术,研究不同的焊接工艺参数对6082-T6铝合金焊接接头的组织及力学性能的影响。

  1试验材料及方法

  焊接对象为6082-T6铝合金板材,板材尺寸为140mm×50mm×2mm,焊接前需去除表面氧化层,焊接方式为搭接。以转速、下扎时间、回填时间、下扎深度为变量,进行多组不同实验。试验参数的选择通过正交实验来进行,正交实验如表1所示。按照试验组数,每组参数做5个试样,焊后视察接头宏观形貌,取 个做力学剪切,2个做金相,而后根据数据分析,得出最优参数。

  2实验结果及分析

  表1为各组试验对应的剪切强度,其数值为每组 个试样剪切强度的平均值。根据这25次试验结果来分析因素各水平对剪切强度的影响。转速1800rpm的是第1、2、 、4、5号实验,其剪切强度均值为27.052MPa;转速2100rpm的是第6、7、8、9、10号试验,其剪切强度均值为28. 68MPa;转速2400rpm的是第11、12、1 、14、15号试验,其剪切强度均值为20.486MPa;转速2700rpm的是第16、17、18、19、20号实验,其剪切强度是均值是20.500MPa;转速 000rpm的是第21、22、2 、24、25号实验,其剪切强度均值是28.1 4MPa。明显转速2100rpm剪切强度最高,转速2400rpm最差,二者的极差R=28. .486=7.882MPa。它表示采用转速2100rpm比采用转速2400rpm的剪切强度平均值提高7.882MPa。同样的方法可比较下扎时间、回填时间、下扎深度对试验结果的影响。可得出最好转速为2100rpm,最好下扎时间为 s,最好回填时间为 s,最好下扎深度为2.7mm。下扎时间极差R=25.162,对剪切强度影响最大的因素为下扎时间。6082-T6铝合金搭接焊点除未焊合组参数外,其他组经X光射线检测均未发现缺陷。最优参数下的焊点表面宏观形貌如图2所示。

  通过前面剪切强度计算,8#、9#、10#号实验剪切强度较大,现选取其金相进行视察,分别如图 a——图 c所示,可看到其焊点底部中心区域均有缺点。其中剪切强度不大,但金相完好的试件19#、20#、21#分别如图 d——图 f所示。

  2mm厚6082-T6铝合金搭接搅拌磨擦点焊的最佳工艺参数为:搅拌头旋转速度2100rpm,下扎时间 s,回填时间 s,下扎深度2.7mm。其中,下扎时间对焊接接头剪切强度影响最大。

  除未焊合组参数之外,其他接头组织经X光射线检测均未发现缺点。通过对剪切强度和金相视察可知,剪切强度大的试件其焊缝不一定完好。

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