6061-T6铝合金薄板激光填丝钎焊工艺研究

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铝合金具有质量轻、强度高、成形性好、耐腐蚀的优点,在航空航天、电子工业、汽车制造等领域得到了广泛的应用。汽车车身的组装中对于板材的精度要求苛刻,传统的熔焊连接热变形大,严重限制了铝合金薄板在汽车车身的应用。而激光填丝钎焊具有焊后变形小、焊缝成形美观等特点,为薄板铝合金的连接提供了新技术手段。本文针对汽车白车身常用的搭接接头形式,研究了工艺参数对铝合金激光填丝钎焊焊缝成形与接头性能的影响,得到了能够实现良好焊缝成形的工艺窗口,对薄板铝合金在汽车白车身的推广应用具有一定的指导意义。  本文首先研究了激光作用位置、焊接速度、送丝速度、激光功率、离焦量等工艺参数对铝合金激光钎焊焊缝成形的影响,紧接着分析总结了四种常见的成形缺陷类型:孔洞、母材过量熔化、焊丝大滴过渡、单边焊。试验发现:一个好的激光作用位置是决定能否获得良好焊缝成形的前提条件,而焊接参数之间的相互匹配是决定能否获得良好焊缝成形的关键因素。K值(送丝速度与焊接速度的比值)在1.8~2.1之间,线能量E值(激光功率与焊接速度的比值)在130~160J/mm之间,可以获得良好的焊缝成形。  在对焊缝成形研究的基础上,通过光学显微镜、扫描电子显微镜对接头的微观组织进行观察,并进一步的对钎焊界面进行EDS物相分析。结果表明:焊缝和下板存在着明显的界面,为典型的钎焊连接,SEM发现界面处为一条白色亮带界面层,且随着热输入的增加,界面层厚度增大;通过EDS物相分析可以发现,界面处发生了元素的相互扩散。  通过万能拉伸试验机、显微硬度计、电化学工作站测试了不同激光功率下接头的拉伸、硬度及耐腐蚀性能。结果表明:在避免母材过量熔化的条件下,激光功率的增大有助于接头抗拉强度的提升;接头热影响区(HAZ)发生了软化,且随着激光功率的增大,接头软化区域随之增大,过时效带来的强化相颗粒严重长大是HAZ发生软化的主要原因;接头的耐腐蚀能力随着激光功率的增大而下降,在较大功率下造成的母材过量熔化及晶粒粗大是导致接头的耐腐蚀能力下降的主要原因。
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