6063_T6铝合金管连续驱动摩擦焊接工艺.docx

·16·材料开发与应用2012年6月文章编号:1003-1545(2012)03-0016-036063-T6铝合金管连续驱动摩擦焊接工艺王晓贞，王路平，韩丽娟( 河南平高电气股份有限公司，河南平顶山467001)摘 要:本文着重介绍了6063-T6铝合金管连续驱动摩擦焊接工艺，以及6063-T6铝合金管采用连续驱动摩擦焊接的结果及分析，表明只要选择合理的焊接工艺参数，在6063-T6铝合金管批量生产中采用连续驱动摩擦焊接是可行的。关键词:连续驱动;焊接;焊接工艺;摩擦中图分类号:TG453+.1 文献标识码:A摩擦焊接是一种优质、高效、低耗环保的工艺，应用比较广泛，可焊接直径3.0-120mm的工件及至8，000mm2的大截面管件，不仅可焊接钢、铝、铜，而且可以焊接高温强度级相差很大的异种钢和异种金属。如高速钢-碳钢、耐热钢-低合金钢、高温合金-合金钢、不锈钢-低碳钢、不锈钢-电磁铁以及铝-铜、铝-钢、铝-铝等。在电工行业，某些电工材料的钎焊工艺也开始用摩擦焊接所取代，如电磁铁-不锈钢、钨铜合金等。目前6063-T6铝合金管常采用的焊接方法为惰性气体保护焊，焊接效率低。且在焊接过程中存在金属熔穿、电弧烧蚀等现象，焊后零件容易产生气孔和夹渣，对工作环境也有不利影响，因此开展摩擦焊接成形工艺研究，用于大批量的6063-T6铝合金管的焊接，对减污降耗、提高生产率、经济效益具有重要意义。连续驱动摩擦焊接是利用被焊工件的相对转动，同时施加适当的轴向压力(摩擦压力)，使工件接触面相互摩擦而升温，当温度达到使焊接件接触端部呈热塑性状态时，迫使工件相对转动迅速停止，同时将轴向力加大，进行顶锻完成焊接［2］。本文针对6063-T6铝合金管连续驱动摩擦焊接工艺开展了研究实验。以期表明连续驱动摩擦焊接用于6063-T6铝合金管焊接的批量生产是可行的。收稿日期:2011－11－191 试验用设备及材料本次焊接试验用的50t专用摩擦焊接装置，其最大顶锻力500KN、工作台最大行程300mm、主电机功率132KW(直流脉冲)。能够焊的焊件最大截面积达5，000mm2(相当于可焊件直径最大约120mm×15mm)。使用的焊接材料是6063-T6 90mm×15mm铝合金管。2 焊接工艺参数的选择转速、摩擦压力、摩擦时间是摩擦焊接最主要的焊接参数，直接影响摩擦扭矩、摩擦加热功率、接头温度场、塑性层厚度、摩擦变形速度。设备预制有强规范和弱规范，其中强规范为转速低、压力大、时间短;弱规范为转速高、压力小、时间长。停车时间对摩擦扭矩、变形层厚度和焊接质量有很大影响，主要应根据变形层厚度正确选择。顶锻和保压主要是挤碎和挤出变形层中的氧化物金属及其他有害杂质，并使接头金属在压力作用下得到锻造，促进晶粒细化，提高接头力学性能。顶锻压力大小的选取与工件材料性能、接头温度分布、变形层厚度等有关。在此以前没有使用连续驱动摩擦焊焊接6063-T6材料的经验，工艺参数是在试验中逐步优化，最终确定摩擦焊接最优的焊接工艺参数。作者简介:王晓贞，1976年生，女，工程师，长期从事焊接材料和焊接工艺研究工作。Email:hnpdswxz@163.com。·17·第27卷第3期王晓贞等:6063-T6铝合金管连续驱动摩擦焊接工艺电导率为50.6%IACS，焊缝处的电导率为47.43 试验项目的选择%IACS。焊缝处的电导率相对于母材处的电导根据焊接的特点，焊后选择的实验项目有:1)着色探伤;2)电导率的测试;3)焊接接头的焊接工艺评定;4)金相分析。4 试验参数及试验结果4. 1试验参数最终选定的焊接工艺参数为:转速700r/min，一摩的摩擦压力0.8MPa、摩擦时间1.5s，二摩摩擦压力2MPa、摩擦时间3.5s，停车时间5s，顶锻压力8MPa，制动方式为先刹后紧。焊接后的试件如下图1:率略有降低，这是因为焊缝处晶粒发生了变化而导致焊缝处电导率与母材处电导率略有变化。4.2.3 力学性能试验:参照JB/T4734-2000《铝制焊接容器》中要求每个试样加工出拉伸试样、背弯试样和面弯试样各两件进行力学性能试验。力学性能试验后的试件如图2，拉伸试验结果如表1，弯曲试验结果如表2。图 1焊接后的焊接工艺评定用试件4. 2实验项目及结果4.2.1着色探伤:去飞边着色探伤后没有发现有表面缺陷，确定焊缝为Ⅰ级。4.2.2电导率:试件加工后分别对母材处和焊2缝处进行了电导率的测试［3］。6063-T6母材处的图力学性能后试件表1拉伸试验结果试样编号试样宽度/mm试样厚度/mm横截面积/mm2 断裂载荷/KN 抗拉强度/MPa断裂部位和特征L1121518031.5175.0焊缝附近L2121518030.5169.4焊缝附近(注:表中“L”代表拉伸试样)表2弯曲试验结果试样编号试样尺