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6061铝板合金超声波焊接接头组织与性能研究


6061铝板合金具有中等强度、耐腐蚀、加工性能好、可焊接性强等优点,已广泛用于功能和结构材料。国内外常采用传统的焊接方法(如MIG、TIG等)对此类合金进行焊接,但所焊接的接头强度不够,且焊缝容易产生气体、夹渣、裂纹等缺陷。超声波焊接技术能够实现传统焊接方法难以焊接的镁合金、铝合金等低熔点材料的连接,再加上其节能、环保、操作简便等突出优点。本文将详细研究6061铝板合金进行超声波焊接后的接头显微组织、表面形貌和力学性能,得到6061铝板合金超声波焊接的最佳工艺参数,并分析铝板合金表面处理对其焊接性能的影响,以促进超声波焊接这种先进的连接技术在轻质合金连接方面的应用。
实验选用0.3mm厚的6061铝板合金,试件尺寸为160mm×18mm×0.3mm。采用超声波金属点焊机对裁剪好的两片铝薄片进行焊接,其工作频率为20kHz,振幅为35um,焊接压力和焊接时间均可调,焊头尺寸为8mm×8mm。焊接时间从40~140ms变化,气缸压强从0.1~0.6MPa变化。气缸压强与焊接压力的关系为:焊接压力=(气缸面积/焊点面积)×气缸压强。本实验设备中,焊点面积为88mm2,气缸直径为53mm,经换算得到焊接压力为气缸压强的35倍,所以焊接压力从3.5~21MPa变化。焊接试样剥离测试采用CMT2520新三思微型机控制电子拉力试验机,其加载速率为15mm/min,剥离测试按照结构胶黏剂测试标准进行。
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