焊后热处理对6061-T6铝合金激光-MIG复合焊接头力学性能及组织的影响

以采用激光-MIG复合焊的船舶用6061-T6铝合金为主要研究对象,通过对焊后试样进行单级时效及固溶+时效两种热处理制度,分析焊后热处理对焊缝内部金相显微组织及力学性能的影响。研究结果表明:在复合焊后进行热处理并未对焊缝区组织产生明显影响,只是晶粒组织得到了不同程度的细化;单级时效制度下接头硬度提高了15.7 HV,固溶+时效热处理制度下接头硬度提高18.6 HV;单级时效制度下接头拉伸强度相比于未热处理提升18 MPa,固溶+时效制度下接头拉伸强度相比于未热处理提升30 MPa;在单级时效及固溶+时效后,接头处的韧窝变浅,塑性降低,强度有所提高,并且经固溶+时效后接头断裂位置由HAZ(热影响区)转至焊缝处。

6061-T6铝合金铣削参数对切削性能影响的有限元仿真与实验分析

铣削加工作为五金行业中常见的加工技术,其切削参数的合理选择不仅能提高刀具的加工效率,还会显著影响生产成本和产品质量。基于此,本研究利用有限元仿真与实验方法探讨6061-T6铝合金铣削过程中不同参数对切削性能的影响。通过建立6061-T6铝合金的有限元模型,分析铣削深度、铣削宽度和主轴转速对切削力和温度的影响。研究表明,切削深度对切削力影响最大,而铣削宽度对温度影响最显著。仿真结果与实验数据的偏差保持在30%以内,表明仿真数据具有较高的可信度。这证明仿真模型能有效反映实际铣削过程,为6061-T6铝合金的铣削加工提供理论依据和实践指导,有助于工业应用中铣削参数的优化和控制。

基于DOE方法的6061-T6铝合金焊接工艺参数优化研究

车体焊接是确保轨道交通车辆安全性与可靠性的关键环节,而焊接工艺参数的选择与控制则是决定焊接质量的重要因素。传统的焊接工艺参数获取方法依赖于大量的试验,导致试验周期长、成本高昂。为了高效、低成本地研究最佳焊接工艺参数,文章基于IGM公司的六轴自动化焊接机械手设备,以6061-T6铝合金为母材,采用DOE(试验设计)中的部分因子试验设计方法进行参数优化。通过合理的试验设计与结果分析,确定最佳焊接工艺参数组合为:送丝速度5.4 m/min,弧长修正3%,焊接速度53 cm/min,干伸长18 mm,脉冲频率2.5 Hz,有效降低了研究成本,缩短了试验周期。

焊丝成分对6061-T6铝合金双脉冲MIG焊缝组织与性能的影响

用ER4043焊丝和ER5356焊丝对6061-T6薄板铝合金双脉冲MIG焊缝组织与性能进行研究。结果表明:用ER5356焊丝焊接时,6061-T6铝合金接头的屈服、抗拉强度及断后伸长率均高于以ER4043焊丝作为填充的焊接接头,前者的焊接系数为0.72,而后者仅为0.65;两者焊接接头的显微硬度均以焊缝为中心近似对称分布,最低值出现在接头热影响区中的淬火区,ER5356焊丝焊接时接头的硬度较ER4043焊丝高;以ER5356焊丝作为填充时,6061-T6铝合金的焊缝为细小的铸态组织,枝晶相对较细,而用ER4043焊丝焊接时,焊缝为粗大的铸态组织,且枝晶较发达,两者熔合区的近缝侧为柱状晶,靠近热影响区一侧为细小的等轴晶组织。与原始母材相比,热影响区的晶粒产生一定程度的粗化。两者淬火区的晶粒内虽然都产生少量的二次相,但以ER5356焊丝作为填充时淬火区中的二次相较细小,且呈弥散分布。

60mm厚度6061-T6铝合金板搅拌摩擦焊接接头微观组织与力学性能

采用搅拌摩擦焊接方法对6061-T6铝合金板进行了60mm双面对接焊实验,研究了搅拌摩擦焊接接头的微观组织与力学性能,结果表明:焊缝区微观组织沿厚度方向发生了不同程度的改变,焊接接头强度达到218MPa,为母材强度的70%;焊接热循环引发的金属强化相"重固溶"和"过时效"是接头力学性能下降的重要原因,其中前进侧热机影响区为焊缝薄弱环节。

22mm 6061-T6铝合金板的搅拌摩擦焊接

采用搅拌摩擦焊(FSW)方法对厚度为22mm的6061-T6铝合金板进行单道对接焊实验,并对焊缝的力学性能和微观组织进行了分析。结果表明,用FSW方法焊接22mm厚的6061-T6铝合金板可得到成形美观、内部无缺陷的平板对接接头。在旋转速度为1000r/min、焊接速度为120mm/min时,其焊接接头的σb=205MPa,为母材强度的66%。

6061-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的组织和性能

对4mm厚6061-T6铝合金进行了搅拌摩擦焊焊接,采用组织观察,拉伸试验和静态腐蚀失重试验对搅拌摩擦焊接头的显微组织和力学性能及腐蚀性能进行了研究。结果表明:接头焊核区发生了动态再结晶,形成了细小的等轴晶,热机影响区晶粒发生了较大程度的变形,热影响区晶粒发生了粗化;焊接速度为160mm·min-1时,接头的抗拉强度达到215MPa,为母材的76%,接头的断裂形式为韧性断裂;接头显微硬度分布曲线呈W形,沿焊缝中心线基本对称,前进边热影响区硬度低于母材的,是接头的薄弱环节;焊接速度为160mm·min-1时,焊缝的耐蚀性比母材的好。

A356-T6/6061-T6异种铝合金搅拌摩擦焊的工艺研究

通过对6 mm厚的A356-T6/6061-T6异种铝合金的搅拌摩擦焊工艺试验研究,采用OM、SEM、万能拉伸试验机、显微硬度仪等分析了母材位置、焊接速度对接头组织和性能的影响。研究结果表明:当旋转速度为1 000 r/min、焊接速度为100~400 mm/min时,均可获得内部无明显缺陷、外观良好的异种铝合金接头;A356-T6铝合金置于前进侧时有利于材料的迁移,焊缝区组织由典型的焊核区、热机械影响区和热影响区特征组织组成,焊核区域晶粒由表层向底层逐渐细化;接头拉伸性能随焊接速度的增加而增大;焊接速度较低时,A356合金位于前进侧有利于获得强度更高的接头,而焊接速度较高时,6061位于前进侧有利于获得高性能接头,且接头的屈服强度和延伸率均较A356位于前进侧时高;无论A356还是6061置于前进侧,接头的断裂位置均位于A356侧热影响区,与母材放置位置无关,这与焊缝硬度最小值区位置相吻合。

6061-T6铝合金板材热冲压成形极限图研究

自行设计并研制了一套获取板材热冲压成形极限图的试验系统,开展了6061-T6铝合金板材在不同应变路径及温度下的成形极限研究,获得了其在25~300℃的成形极限图。使用MSC.MARC软件对6061-T6铝合金板材的热冲压成形进行数值模拟,研究了失稳判断方法对不同温度下成形极限预测的影响。结果表明:6061-T6铝合金在室温下的极限应变值很低,塑性较差;变形温度升高到200℃时,极限应变值平均提高了99.5%;变形温度从200℃升高到300℃时,极限应变值进一步提高了23.5%,其塑性也显著提高。采用最大载荷判断法和应变路径判断法相结合的失稳状态判断准则能准确预测6061-T6铝合金的热成形极限,模拟结果和试验结果吻合较好。

6061-T6铝合金单轴时间相关循环变形行为

对6061-T6铝合金进行系统的单轴应变循环和应力循环实验,揭示该材料在室温和高温下的循环变形行为,讨论环境温度、加载速率、峰/谷值保持对其应变循环特性及棘轮行为的影响。结果表明,6061-T6铝合金表现出弱的循环软化特性,其棘轮行为不仅依赖于平均应力和应力幅值的大小,还依赖于加载历史。尽管该合金的单拉行为对应变率的变化不敏感,但其循环变形行为却体现出明显的时间相关特性,即:应变循环下,在峰/谷值有保持时的响应应力幅值明显小于没有保持时的值,且随着保持时间的增加,响应应力幅值将进一步减小;应力循环下,在峰值有保持时产生的棘轮应变比没有保持时的值大,且随着峰值保持时间的增加及应力率的降低,棘轮应变明显增大。

6061-T6铝合金超声振动强化搅拌摩擦焊接头组织与性能

将超声振动施加在搅拌头前方的待焊工件上,开展了6061-T6铝合金板超声振动强化搅拌摩擦焊工艺试验。通过显微组织观察、拉伸试验和显微硬度测试来评价接头组织与性能,比较了超声振动条件下的接头组织与性能与常规搅拌摩擦焊接头的差异。试验结果表明,超声振动细化了焊核区和热机影响区的晶粒组织,提高了接头抗拉强度、断后伸长率和显微硬度。

高周疲劳载荷下6061-T6铝合金的温度演化

为了研究金属材料在疲劳载荷下的温度变化,采用红外热像系统对高周疲劳载荷下6061-T6铝合金的温度演化进行分析,用热像图对疲劳裂纹尖端的塑性区进行测量.结果显示,疲劳加载作用下,循环次数达到107次时6061-T6铝合金试样表面温度的变化分为四个阶段:初始温升阶段、温度缓降阶段、温度二次缓慢上升阶段和温度快速上升阶段.结合热弹性理论、铝合金塑性变形的微观机制分析并预测疲劳载荷下温度的演化和宏观裂纹扩展时裂纹尖端塑性区域大小.宏观裂纹开始扩展时,裂纹尖端的塑性区域可达3.6 mm2,红外热像仪测得结果为3.46 mm2,测试结果与理论结果吻合.

H形截面6061-T6铝合金轴心受压构件试验及计算方法研究

以长细比为主要参数,测试了6个两端铰支的H形截面6061-T6铝合金挤压型材轴压构件的稳定承载力,所有试件均在强轴平面内发生了整体弯曲屈曲,得到了实测稳定系数.同时进行了铝合金材料的性能测试,获得了材性数据.建立了有限元分析模型,并经由试验结果的验证.进行了参数分析,并据此建议了新的柱子曲线.将GB50429、EN1999和建议的柱子曲线与参数分析结果和国内现有试验数据分别进行了比较,发现这两部规范的计算结果很接近且均过于保守,而建议的柱子曲线与参数分析和试验结果均吻合最好且总体偏于安全,可供工程应用和规范修订参考.

铝合金6061-T6氩弧焊焊接工艺及其性能分析

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-T6铝合金超声辅助搅拌摩擦焊接头的组织与力学性能

对3mm厚6061-T6铝合金板进行超声辅助搅拌摩擦焊(UA-FSW),研究了UA-FSW接头的焊接质量、力学性能、拉伸断口形貌以及焊核区的组织,并与FSW接头的进行了对比。结果表明:UA-FSW能有效减少焊接缺陷,拓宽焊接工艺窗口;两种接头的显微硬度曲线均呈"W"形,焊核区均呈"洋葱环"特征,但UA-FSW接头焊核区的"洋葱环"更为流畅;与FSW接头相比,UA-FSW接头的硬度和拉伸性能更高,断口上的韧窝更多、更深,焊核区的晶粒更小、更均匀。

挤压工艺对6061-T6铝合金棒材力学性能和粗晶环的影响

采用正交试验方法研究了挤压工艺对6061-T6铝合金棒材力学性能和粗晶环深度的影响。研究结果表明:挤压温度对抗拉强度、屈服强度、粗晶环深度的影响远大于挤压速度和挤压筒温的影响;抗拉强度和屈服强度随挤压温度的升高逐渐升高;粗晶环深度随挤压温度的变化,因是否主动添加Mn元素呈明显的相反趋势变化;过渡族元素Mn、Cr通过影响再结晶过程,影响粗晶环深度;通过有效的挤压温度、速度控制,完全可以使抗拉强度与屈服强度达标,同时粗晶环控制在3 mm以内。

6061-T6铝合金激光-MIG复合焊接头的组织与性能

本文利用万能材料试验机、金相显微镜、扫描电镜及显微硬度计等分析6061-T6铝合金激光-MIG复合焊接头的组织与性能。研究结果表明，复合焊接头的抗拉强度为165MPa，是母材强度的57％；焊缝区的显微硬度是母材的65％，存在明显的接头软化现象。焊接气孔、接头软化等缺陷严重影响焊接结构的力学性能；焊缝组织主要是等轴晶和柱状晶；接头拉伸断口上分布着许多尺寸较小、形貌相近的等轴韧窝。

中国先进研究堆堆芯容器材料6061-T6铝的力学性能试验

采用紧凑拉伸C(T)试样和短比例拉伸试样,分别对中国先进研究堆(CARR)堆芯容器材料T6061-T6铝与普通6061-T6铝旋压前、后断裂韧度和拉伸性能进行实测.试验数据表明:6061-T6铝的断裂韧度、拉伸性能与硼、镉等微量元素含量基本无关;经锻造旋压后与仅做锻造比较,T6061-T6铝的延性和断裂韧度有较大提高,各向异性得到改善.

6061-T6铝合金动态拉伸本构关系及失效行为

采用HMH-206高速材料试验机开展了6061-T6铝合金在0.001~100 s-1应变率范围内的静、动态拉伸力学性能实验,分析了其应力-应变响应特征和应变率敏感性,讨论了应变率对6061-T6铝合金流动应力和应变率敏感性指数的影响,并基于实验结果对Johnson-Cook本构模型进行了修正。结合缺口试件的实验结果和模拟数据,得到了材料的Johnson-Cook失效模型参数,并对模型的准确性和适用性进行了验证。结果表明,在拉伸载荷作用下,6061-T6铝合金表现出明显的应变硬化特征和应变率敏感性,其流动应力随应变率的升高而提高,修正的Johnson-Cook本构模型可以描述材料的动态塑性流动行为,建立的Johnson-Cook失效模型能够表征材料的断裂失效行为。

6061-T6铝合金断裂应变与应力三轴度关系研究

研究材料断裂应变与应力三轴度的关系,从而建立其断裂失效模型,对分析6061-T6铝合金断裂失效过程具有重要理论意义和应用价值。分别借助数字图像相关(DIC)测量技术和Abaqus软件对6061-T6铝合金光滑圆棒试件与缺口圆棒试件准静态拉伸过程进行试验和数值模拟,基于所得结果对后者应力三轴度进行分析和修正,从而得到Johnson-Cook(J-C)失效模型的部分材料参数,并建立了6061-T6铝合金断裂应变与应力三轴度的关系模型。将建立的失效模型输入到Abaqus中进行断裂数值模拟,模拟结果与试验结果基本一致,验证了失效模型的正确性。研究表明:6061-T6铝合金的断裂应变随应力三轴度的增加而减小;采用J-C失效模型可以较好的描述6061-T6铝合金在不同应力三轴度下的断裂失效行为。