6061铝合金薄板焊接应力与焊接变形

采用搅拌摩擦焊(fsw)技术对1mm厚6061-t6铝合金薄板进行了对接.研究了焊接工艺参数的范围,实验测试了焊接接头的强度、硬度和延伸率,利用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜分析了接头的微观组织.结果表明:对于1mm厚度6061-t6铝合金,fsw的最优工艺参数为旋转速度1800r.min-1,焊接速度1000mm.min-1;在此参数下,接头的硬度值达到母材的80%左右,抗拉强度达到母材的103%,延伸率达到母材的54%;接头的力学性能与微观结构相符.

在焊接镁铝合金薄壁板时,往往会出现气体保护效果不好、焊接变形、定位焊不准等缺陷,严重影响焊接质量。针对此现状,通过经验积累在实践工作中制作了一种焊接薄壁板用简易夹具,能有效改善以上缺陷。

8 第一章焊接应力与变形 焊接时，由于局部高温加热而造成焊件上温度分布不均匀，最终导致在结构内部产生了焊 接应力与变形。焊接应力是引起脆性断裂、疲劳断裂、应力腐蚀断裂和失稳破坏的主要原因。 另外，焊接变形也使结构的形状和尺寸精度难以达到技术要求，直接影响结构的制造质量和使 用性能。因此，本章主要讨论焊接应力与变形的基本概念及其产生原因；焊接变形的种类，控 制焊接变形的工艺措施和焊后如何矫正焊接变形；焊接应力的分布规律，降低焊接应力的工艺 措施和焊后如何消除焊接残余应力。 第一节焊接应力与变形的产生 一、焊接应力与变形的基本知识 1.焊接变形 物体在外力或温度等因素的作用下，其形状和尺寸发生变化，这种变化称为物体的变形。 当使物体产生

6061铝合金材料焊接特性及焊接工艺研究

建立了tig焊接温度场、应力场的有限元计算的三维瞬态模型,以ld10铝合金薄板平面内环焊缝为例,采用有限元分析软件ansys编制了apdl程序进行仿真模拟,探讨了焊接残余应力与变形的特点,结合弹性稳定性理论对环焊缝焊接产生的特殊变形规律进行了研究.结果表明,在环焊缝焊接过程中形成了与常规对接焊完全不同的焊接热循环过程,残余应力状态复杂;焊缝外侧的压应力超过了失稳变形极限,造成了铝合金薄板的失稳变形.

1 1焊接应力与变形控制..................................................................................................................................2 1.1特点..............................................................................................................................................2 1.2焊接应力与变形的危害....................................................................................

2010年第12期44 焊接技术 薄板焊接变形分析及控制 明瑞云 （杭州市设备安装有限公司杭州310005） 要：本文以中国人民解放军某部500m3军用柴油储罐的制作、安装施工为例，在对薄板焊接变形的形成机理进行了详细的分析与探 讨的基础上，总结出采用分区域焊接的方法，从而有效地控制了薄板的焊接变形，由此而进行了有益的探讨和论述。 关键词：薄板分区;焊接;变形;分析;控制 中小型焊接钢罐在军事、石油、化工、发电诸多行 业中得到广泛使用，在钢罐制作、安装过程中，罐底的 板厚都较薄，一般在4～6mm之间，由于薄板的刚度较 小，且受钢板平面尺寸的限制，很难在中小型罐底排 板中排出顺一方向的板面，为了充分利用母材，板面往 往排成很多个焊缝交错的小区域板面，由于焊后残余应 力的作用，底板焊后变形较大，给工程质量造成很大影 响。现以中国人民解放军某部500

工艺试验的目的是寻求相对经济实用的铝合金激光焊接方法,为现代工业装配生产提供新的工艺思路,促进生产效率的提升和成本的降低。分析了铝合金激光焊接的工艺特性、技术难点和解决思路,记录利用300w激光对铝合金进行单光束焊接的有关参数和焊接效果,搭建双光束激光焊接试验平台,记录较高功率双光束和总量约500w激光分成双光束焊接试验过程及有关参数。进行了激光、氩弧混合焊接试验。对部分焊接样品进行了定量分析。经过分析研究,提出了铝合金激光焊接工艺改进意见。

提出采用横向预置挤压载荷进行随焊同步防止铝合金薄板焊接热裂纹的新方法。对处于脆性温度区间的焊缝金属施加一适当的横向挤压载荷,可以减小焊缝金属凝固收缩时产生的横向拉伸应力和应变,使其总应变被限制在最低延性值范围内,改变了热裂纹产生的力学条件。建立横向预置压应力模型、采用弹塑性有限元方法阐明横向预置应力法防止热裂纹的原理,在自制的装置上对常规焊和横向预置压应力工艺条件下焊接试件裂纹率进行比较分析。鱼骨状裂纹试验结果表明:在加载宽度一定时,随着预置载荷的增加,在焊缝处产生的挤压应力也随之增加,裂纹率和裂纹长度逐渐降低,当横向预置压应力达到一定数值(0.3σ0.2)后,能够完全防止焊接热裂纹的产生。

铝合金平板搅拌摩擦焊接应力变形分析

针对6056-t6铝合金平板进行搅拌摩擦焊接和试板变形检测试验。并用数值方法对试板变形进行模拟,考察了模拟温度、应力场分布和试板变形情况,对试验和模拟温度、变形进行比较。结果表明,在文中条件下,沿焊缝长度方向试板产生下挠,最大变形量6.3mm;沿试板宽度方向试板相对发生上拱,最大变形量4.5mm,模拟与实测变形趋势非常吻合。纵向残余应力在焊缝中心线两侧非对称性分布,前进侧大于回转侧。

利用ansys大型有限元软件对对接薄板焊接残余应力的大小和分布进行了计算,得出了尺寸因素对焊接残余应力的影响规律,特别是过渡板宽、板长对焊接残余应力的影响,分析过程中考虑了材料的物理性能及力学性能随着温度的非线性变化以及金属的熔化潜热,使数值模拟结果尽量接近实际值。最后理论计算与试验结果相比较,结果是基本吻合的,所得结果可以进行残余应力预测。

大尺寸6056铝合金薄板经过搅拌摩擦焊接实验后出现了严重的面外变形,虽然变形程度小于熔化焊结果,但已经影响到被焊薄板的装配和使用.为详细研究和预测铝合金薄板在搅拌摩擦焊后的残余变形,以焊接实验条件为基础,建立了搅拌摩擦焊接三维有限元热力耦合分析模型.模型中涉及了利用搅拌头工作转矩计算热输入量、工件和卡具之间的接触热传导、随温度变化的材料模型,以及综合考虑搅拌头机械作用等工作.利用该模型可以得到不对称的纵向残余应力结果,残余变形的趋势在整块板上都与实验结果相同,而且变形量和实验测量值之间的误差在20%以内.

薄板焊接的关键是选用最佳的焊接参数,并按照焊接技术要求进行焊接,克服影响薄板焊接变形的因素,确保焊接质量达到预期的要求.

金属铸锻焊技术casting·forging·welding上半月出版 《热加工工艺》2011年第40卷第15期 6061铝合金是一种可热处理强化的铝镁硅系锻 铝，广泛应用于汽车、船舶、铁道车辆结构件，但其焊 接接头存在比较严重的软化问题，强度明显降低。因 此，本文对6061铝合金焊接接头软化产生的原因进 行分析，提出采用固溶+人工时效热处理提高焊接接 头的强度，获得了优质的6061铝合金焊接接头。 1实验材料与方法 实验用母材为6061-t4(固溶+自然时效)铝合 金板材，尺寸为200mm×100mm×8mm；焊丝选用 er5356，直径为2.0mm[1]。 母材机械加工60°v形坡口，清理焊缝及附近 污染物，然后用丙酮擦洗，再用清水冲净；用不锈钢 丝或刮刀等工具清理氧化膜[2]。采用mig焊，焊接设 备为

铝合金材料线膨胀系数大、导热性强，焊接时容易产生翘曲、波浪变形等，因此建造全焊接铝合金船体要比建造钢质船体困难得多。精度控制与变形控制等船体建造关键工艺技术研究是全焊接铝合金船体结构建造工艺研究中很重要的一部分，是保证产品建造质量的关键。针对某船全焊接铝合金船体结构装焊易变形的特点，开展焊接变形分析并考虑合理可行的变形控制措施，深入研究总结铝合金船体建造过程中变形的控制方法，为系列船的批量化生产积累经验和技术，同时也为其他铝合金产品的生产提供参考和技术支撑。

6061铝合金 6061属热处理可强化合金，具有良好的可成型性、可焊接性、可机加工性能，同时具有中等 强度，在退火后仍能维持较好的操作性.6061合金的主要合金元素是镁与硅，并形成mg2si相。若 含有一定量的锰与铬，可以中和铁的坏作用；有时还添加少量的铜或锌，以提高合金的强度，而又 不使其抗蚀性有明显降低；导电材料中还有少量的铜，以抵销钛及铁对导电性的不良影响；锆或钛 能细化晶粒与控制再结晶组织；为了改善可切削性能，可加入铅与铋。在mg2si固溶于铝中，使合 金有人工时效硬化功能。 6061-t651是6061合金的主要合金，是经热处理预拉伸工艺生产的高品质铝合金产品，其强度 虽不能与2xxx系或7xxx系相比，但其镁、硅合金特性多，具有加工性能极佳、优良的焊接特点及 电镀性、良好的抗腐蚀性、韧性高及加工后不变形、材料致密无缺陷及易于抛光、上色膜容易、氧

铝合金薄板焊接是目前焊接方面难度较大的一种焊接项目,如何能焊接出质量好的焊接接头,选用合理的焊接方式方法就起到关键的作用.通过介绍tig铝合金薄板的焊接技术、特点及焊接注意事项,为同行提供参考借鉴.

随着社会不断地进步，对于高新科技的精密性要求越来越严格，焊接也慢慢被逐步要求现代化、大型化等多种趋势发展，而传统意义的焊接中会产生多种很难规避的质量问题，如何发展采取措施减小金属在焊接过程中不产生焊接应力和焊接变形，在现实中具有非常重要的意义。本文主要探讨了焊接应力与焊接变形产生的原因及控制措施，以供参考。

上海智昕工贸有限公司 6061-t651是6061铝合金的主要合金，是经热处理预拉伸工艺生产的高品质铝合金 产品，其强度虽不能与2xxx系或7xxx系相比，但其镁、硅合金特性多，具有加工性能 极佳、优良的焊接特点及电镀性、良好的抗腐蚀性、韧性高及加工后不变形、材料致密无缺 陷及易于抛光、上色膜容易、氧化效果极佳等优良特点。典型用途一、板带的应用广泛 应用于装饰、包装、建筑、运输、电子、航空、航天、兵器等各行各业。二、航空航天 用铝材用于制作飞机蒙皮、机身框架、大梁、旋翼、螺旋桨、油箱、壁板和起落架支柱，以 及火箭锻环、宇宙飞船壁板等。三、交通运输用铝材用于汽车、地铁车辆、铁路客车、 高速客车的车体结构件材料，车门窗、货架、汽车发动机零件、空调器、散热器、车身板、 轮毂及舰艇用材。四、包装用铝材全铝易拉罐制罐料主要以薄板与箔材的形式作为金 属包装材料,制成罐

采用手工钨极氩弧焊方法对6061-t6铝合金进行焊接试验,对焊接试件、试样分别进行了外观、无损检测、拉伸、弯曲、冲击、金相检测。检测结果表明:采用手工钨极氩弧焊焊接铝合金6061-t6试件的焊接变形较大;能够达到ⅰ级焊缝;抗拉强度较低,只能达到铝合金母材抗拉强度的60%左右;冲击韧性值远高于母材的;面弯、背弯可以弯曲至120°;焊缝接头不同区域显微组织经全面观察,未发现有微裂纹产生;液氮冷却未影响氩弧焊力学性能。

6061铝合金平板对接焊接接头拉伸性能研究