降低6061铝合金宽幅加筋板型材平面度的工艺研究

研究了高温在线整形工装和仿形拉伸工装对6061铝合金挤压宽幅加筋板型材平面度的影响。结果表明,通过高温在线整形和采用仿形拉伸垫块进行拉伸矫直,可有效降低6061铝合金挤压宽幅加筋板型材的平面度。相比之下,高温在线整形对降低宽幅加筋板型材平面度的的效果比采用仿形拉伸垫块更明显。高温在线整形是利用铝合金在高温状态下硬度低、易矫直的特点,通过施加外力的方式对高温状态下的型材进行在线整形,使宽幅加筋板型材获得良好的平面度,同时配合使用仿形拉伸垫块进行拉伸矫直,生产的6061铝合金挤压宽幅加筋板型材可满足客户对平面度的要求。

AA6061铝合金冷轧过程中织构的演变与断裂机制

对商业用21.5 mm厚度的AA6061铝合金板材进行520℃/3 h固溶处理后,热轧到10 mm厚度,然后冷轧,冷轧变形量分别为21%、59%、78%和90%。通过拉伸性能测试、取向分布函数(ODF)、扫描电镜(SEM)、背散射电子衍射(EBSD)及透射电镜(TEM)等对该合金在冷轧过程中的织构演变、以及冷轧变形量对合金力学性能与断裂机制的影响进行研究。结果表明:随冷轧变形量增加,AA6061铝合金的变形织构逐渐增强,再结晶织构逐渐减弱;合金的抗拉强度随变形量增大而增加,变形量为90%时抗拉强度从热轧态的220 MPa提高到320 MPa;材料的屈服强度与抗拉强度大致相等,两者的变化相仿;随变形量增加,合金的断裂机制由韧窝型断裂转变为韧窝型断裂与沿晶型断裂并存的混合型断裂;伸长率下降,变形量为90%时,伸长率从热轧态的19%左右下降到4.5%。

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%。

AA6061铝合金超声波金属焊接计算分析模型

实现AA6061铝合金超声波金属焊接有效连接的关键机制是表面效应和体积效应。表面效应是焊接接头界面的摩擦;而体积效应存在于整个焊接过程中,影响了金属工件成形应力和形变。基于超声波焊接的关键机制建立了AA6061铝合金的材料模型和界面接触摩擦模型,依托ABAQUS有限元软件进行了铝合金超声波焊接的热-机耦合数值模拟分析。结果表明:与超声焊极相接触的铝合金界面产生最高温度和剧烈塑性变形,但低于母材熔点温度值。当焊极压力175 MPa,振幅8.4μm,加载时间60 ms时,界面最高温升至357.5℃,随着超声焊极压力持续增加铝合金表面发生粘焊。

6061铝合金及其激光拼焊薄板杯突成形性能研究

主要研究了6061铝合金母材及其拼焊板在杯突试验中的成形性能以及焊缝对拼焊板成形性能产生影响的因素。试验结果显示,随着铝合金伸长率的增大,材料的显微硬度也不断增大;杯突试验的结果表明,焊缝降低了拼焊板成形性能,使其杯突值小于母材;采用DYNAFORM模拟软件进行模拟,由于焊缝尺寸很小,对模拟结果的影响十分有限,故可以忽略焊缝类型而只考虑其所在位置,结果表明:母材的变形连续且均匀,拼焊板的开裂往往发生在偏离焊缝中心的热影响区内。

6061铝合金板激光焊接工艺试验研究

采用功率为1 000 W的光纤激光器对6061铝合金板进行焊接试验,通过对激光功率、焊接速度及离焦量三因素、三水平进行正交试验,得到最大的焊缝强度241. 8 N/mm2,对应的最佳工艺参数为激光功率1 000 W,焊接速度50 mm/s,离焦量1 mm。进一步优化激光调制频率避免焊缝中出现气孔,当激光调制频率为1 000 Hz时,焊缝内部无气孔。

热处理工艺对高通量连铸连轧AA5052铝合金板折弯裂纹的影响

分析了高通量连铸连轧AA5052铝合金板成品折弯裂纹形成的机制,对该生产线下的AA5052冷轧板进行热处理;采用力学拉伸及显微分析等手段,探索了热处理工艺对AA5052合金板折弯裂纹的影响,并制定了针对高通量连铸连轧生产线产品的热处理工艺。实践证明：在高通量连铸连轧工艺不变的情况下,采用480℃×8 h中间退火工艺处理,可以很大程度上减少折弯裂纹的产生。

淬火转移时间和时效时间对6061铝合金铸造板组织和性能的影响

采用正交试验法分析了淬火转移时间和时效时间对不同厚度的6061铝合金铸造板力学性能和残余应力的影响,并通过金相测试、电子显微观察、能谱扫描等手段,分别对其铸态和淬火后样品的显微组织进行分析.结果表明:6061铝合金铸造过程中形成的非平衡Mg2 Si和Al5FeSi相在晶界处聚集,经固溶处理后,Mg2 Si相回溶,Al5FeSi相保持不变;板材的硬度和力学性能主要受板材厚度和淬火转移时间的影响;淬火残余应力导致的机加工变形主要受板材厚度的影响;延长时效时间有利于残余应力的释放.

DP590钢/AA6061-T6铝合金异种金属对接搅拌摩擦焊温度场的数值模拟

为了研究DP590钢和AA6061-T6铝合金异种金属对接搅拌摩擦焊工艺参数对温度场的影响,优化实际焊接时工艺参数的可选择范围,首先建立了异种金属对接搅拌摩擦焊搅拌头摩擦生热的热输入模型,然后运用ABAQUS软件模拟出DP590钢和AA6061-T6铝合金对接搅拌摩擦焊的温度场,研究焊接过程中异种板材温度场的分布规律,最后通过调整焊接参数模拟出接头的温度分布,对比分析搅拌头偏置位置、焊接参数对接头温度场的影响。结果表明:钢铝异种金属对接搅拌摩擦焊焊接过程中的最高温度处位于DP590钢板侧,搅拌针偏置主要影响钢板的温度分布,搅拌头转速是影响焊接接头温度场的主要因素。

AA6061铝合金钛-锆化学转化工艺的研究

以H2TiF6、H2ZrFe6为主成膜剂,通过添加水杨酸和Ce(NO3)3·6H2O,在AA6061铝合金表面制备了钛-锆转化膜。通过单因素试验,得到了AA6061铝合金钛-锆化学转化的最佳配方为:H2TiF6 4mL/L,H2ZrF6 0.4 mL/L,水杨酸0.35 g/L,Ce(No3)3·6H2O 0.14g/L,反应温度30℃,反应时间120s,pH值4.0。钛-锆化学转化处理能够明显提高AA6061铝合金的耐蚀性。

汽车用6061铝合金板轧制变形组织及力学性能分析

通过显微组织观察、拉伸性能测试、应力分布分析研究了6061铝合金板材在厚度上显微组织、织构及其力学性能的关系。结果表明:在板材厚度上形成不均匀组织,表层存在许多亚晶;在1/4层形成大尺寸再结晶晶粒;中心层晶粒数量显著增加。从板材的表层到中心层,屈服强度与抗拉强度先减小后增大,并且在1/4层位置达到最小。从心部到表层,轧制织构比例不断减小,剪切织构在1/4层最高,厚板中心层再结晶织构很低。第1道次轧制在5s时被咬入轧辊,此时每层都受到正剪切应力,同时1/4层受到的剪切应力高于表层;当轧制道次增加后,板材厚度降低,每层剪切应力都发生小幅变化。

斜撞击角度对铝合金薄板失效特性影响研究

为研究斜撞击下6061-T651铝合金薄板的失效机理,利用一级轻气炮进行半球形弹以不同撞击角度(0°、15°、30°、45°)斜撞击单层铝合金薄板的冲击试验,获取对应的靶板的弹道极限速度和失效特性。结果表明:在弹体及靶板尺寸形状相同的情况下,随着撞击角度的增大,靶板的弹道极限先减小后增大,撞击角度为15°时,铝合金靶板的弹道极限最低,靶板的失效模式也逐渐由花瓣开裂过渡为拉伸撕裂破坏。此外,在同一撞击角度下,靶板的损伤情况也会受到弹体速度大小的影响。

半球形头弹斜撞击下铝合金薄板的失效仿真分析

为分析斜撞击下撞击角度对6061-T651铝合金板失效特性的影响,首先用一级轻气炮发射半球形头弹正撞击铝合金靶板,得到试验数据。其次根据试验工况建立弹靶模型并验证模型的有效性,得到数值模拟结果,不仅能很好地预测靶体的弹道极限速度,还能够较好地分析弹体初始速度—剩余速度变化趋势。最后建立5种不同撞击角度下的弹靶模型,分析撞击角度对靶体失效特性的影响。结果表明,弹体的弹道极限随其撞击角度的增大先减小后增大,15°时弹道极限最小。靶板主要失效模式也由刚开始的花瓣开裂逐步变为撕裂拉伸破坏,且撞击速度也对靶板失效有较大的影响。

轿车车身6061铝合金的中频点焊工艺及接头性能研究

为适应汽车轻量化的发展趋势,针对某轿车车身专用厚度0.9mm的6061铝合金板,采用中频点焊机进行电阻点焊试验。通过对不同点焊工艺参数获得的接头机械性能的对比,得出了对该种铝合金板点焊工艺参数的优化结果,使点焊接头具有较好的综合机械性能;试验发现,当电极压力增大时,适当提高焊接电流,延长焊接时间能显著提高点焊接头的疲劳寿命。

厚板铝合金静止轴肩搅拌摩擦焊热过程及受力状态数值分析

基于Deform–3D软件建立了12mm板厚6061–T6铝合金静止轴肩搅拌摩擦焊接(Stationary Shoulder Friction Stir Welding,SSFSW)过程热力耦合数值模型,探讨了焊接工艺对SSFSW温度场、热循环及受力状态的影响规律。计算结果表明:焊接转速增加50%将引起焊核最高温度增加21.6%以上;焊接速度增加50%分别导致高温停留时间和冷却时间降低50%和60%以上;对给定转速1000~1500r/min及焊接速度100~150mm/min范围,静止轴肩的轴向力为28.2~24.3kN,前进阻力为17.4~15.3kN,焊接转速增加50%其轴向压力降低13.8%,焊接速度增加50%其前进阻力增加13.7%;搅拌针扭矩最高值在27.3~25N·m范围。上述数值模拟结果为厚板铝合金SSFSW搅拌工具设计及工艺优化提供重要理论依据。

6061铝合金冷弧焊工艺研究

为了研究6061铝合金板的精密焊接工艺,进行热输入量小的冷弧焊工艺研究。通过金相分析、力学性能试验和SEM、EDS研究了铝合金冷弧焊焊接接头的金相组织、力学性能和断口形貌特征。结果表明:在脉冲电流40 A、钨极长度在2 mm^3 mm、焊接倾角75°左右、氩气流量8 L/min时,得到最佳成形接头;接头熔合区组织主要为等轴晶和树枝状晶,热影响区为粗大的柱状晶且有长大趋势,母材区呈纤维状沿着轧制方向晶粒被拉长;熔合区和热影响区的硬度均低于母材的,熔合区硬度最低,有裂纹和气孔的部位硬度显著降低;焊接接头的拉伸强度低于母材的;焊接接头的拉伸断口断面上分布少量的韧窝且尺寸较小,有些呈河流状,分析可知断裂类型为韧脆混合型断裂。

铝合金在乙二醇-水模拟冷却液中的腐蚀行为

目前,就铝硅合金在发动机冷却液中的腐蚀行为的研究未见深入报道。为此,利用失重、电化学阻抗和极化曲线等方法研究了AA6061铝合金在乙二醇-腐蚀水模拟冷却液体系中的腐蚀行为。结果表明,AA6061铝合金在乙二醇-腐蚀水溶液中存在2个腐蚀速率区间,初期腐蚀速率较低,随后腐蚀速率较高;在腐蚀反应开始时,乙二醇的吸附抑制了AA6061铝合金的表面腐蚀;但是随着浸泡时间的延长,乙二醇加速了AA6061合金的腐蚀。乙二醇高温氧化的副产物乙醇酸提高了AA6061合金在乙二醇冷却液中的腐蚀敏感性。

预时效及预应变对汽车用AA6016合金析出行为的影响

利用差示扫描量热法对汽车用AA6016铝合金板材中析出相的析出行为和激活能进行分析和计算。结果表明,在10℃/min加热速率条件下,自然时效态和预时效处理后状态强化相β″相析出温度约为265℃和250℃,析出激活能分别为(178.21±4.24)和(131.87±2.91)k J/mol。对于预时效处理后的合金施加不同程度的变形,发现当预应变量为2%时,β″相析出温度为240℃左右,进一步增大变形至5%,强化相析出温度约为230℃。经计算,预应变量为0、2%和5%合金β″相析出激活能分别为(131.87±2.91),(134.81±3.45)和(128.47±3.67)k J/mol,三者相差不大。

AA6061管锥形模轴压失稳起皱过程建模仿真

管轴压成形省力、高效,但极易发生失稳起皱。通过试验与正交数值模拟相结合,对AA6061铝合金管在锥形模上的轴压失稳起皱进行了研究。在建模过程中建立了AA6061铝合金管材的本构关系,解决了建模过程中的动态加载、求解控制等关键问题,建立并验证了管轴压失稳起皱的有限元模型。通过有限元模拟与试验相结合,分析了模具半锥角对管轴压失稳起皱过程的影响。结果发现,模具半锥角对管轴压失稳过程中的变形方式及位置、管壁应力状态、临界失稳力等均产生重要影响。

黏接剂对PC板-泡沫FeNi-AA5052三明治结构力学性能的影响

为研究黏接剂对PC板-泡沫FeNi-AA5052三明治结构力学性能的影响,分别以PC板-泡沫FeNi-AA5052单搭自冲铆三明治结构(A组)及在接头内加入黏接剂形成黏铆复合三明治结构(B组)为研究对象,基于静力学试验研究各组三明治结构的力学性能及失效形式。结果表明:B组接头的钉头高度超过A组0.23 mm,内锁长度比A组增加0.14 mm,残余底厚比A组增加0.01 mm;相对于A组,B组三明治结构的静失效载荷增加70.9%,刚度值增加8.6%,能量吸收值增加156.8%;在静力学拉伸试验中,A组失效模式为接头区域PC板撕裂,B组为PC板断裂。加入黏接剂后三明治结构的综合力学性能得到提高。