6061铝合金焊接变形的数值分析

本课题是上海汽车工业基金汽车轻量化研究工作的一部分。汽车轻量化对于节省能源、保护环境、提高安全都有着重要的现实意义，而铝合金材料的应用则是解决该问题的有效途径之一。目前，国内在这一方面尚与先进国家存在较大差距，主要是由于铝合金结构在焊接工艺上存在较大问题。国内外相关文献主要集中在焊后组织及性能的模拟，本课题旨在对铝合金结构的焊接变形进行数值分析，为制定和优化焊接工艺提供必要的参考。     

LF6铝镁合金电子束焊接

研究了焊缝中合全元素Mg的烧损现象、焊接接头的力学性能和焊接热裂纹等问题。结果表明，电子束焊接LF6铝镁合金，其焊缝组织为微细等轴晶，熔合线附近为胞状树枝晶；Mg合金元素在焊缝上部和中心区有较大的蒸发损失；焊接接头存在一定的软化，其抗拉强度为母材的91．2%，除延伸率比母材高外，断面收缩率和冲击韧性值与母材相比均有所降低；在合适的参数匹配下，焊缝中不会出现热裂纹以及氧化膜所导致的熔合不良与夹渣等问题。     

高氮钢电子束焊接接头组织与性能分析

高氮钢焊接技术的研究是高氮钢研制和应用的关键技术之一。采用真空电子束焊接方法,对4 mm厚的高氮钢进行了焊接,研究了焊接接头的组织和力学性能。研究结果表明高氮钢电子束焊接焊缝和热影响区的组织为奥氏体组织,当焊接束流为20 m A、焊接速度为6.5 mm/s时,接头抗拉强度最大为1 010 MPa,达到母材强度的92.7%。高氮钢电子束焊焊缝中氮逸失较少,氮含量下降不多,由0.74%下降到0.64%。     

LF6铝镁合金电子束焊接接头的性能与组织初探

分析电子束焊接LF6铝镁合金的焊缝微观组织,研究焊缝中Mg合金元素的烧损现象、焊接接头的力学性能和焊接热裂纹等问题,结果表明,电子束焊接LF6铝镁合金,其焊缝组织为微细等轴晶,熔合线附近为胞状树枝晶;Mg合金元素在焊缝上部和中心区有较大的蒸发损失;焊接接头存在一定的软化,其抗拉强度为母材的91.2％,除延伸率比母材高外,断面收缩率和冲击韧性值与母材相比均有所降低;在合适的参数匹配下,焊缝不会出现热裂纹以及氧化膜所导致的熔合不良与夹渣等问题。     

2A12铝合金真空电子束焊接气孔缺陷分析

在电子束焊接试验的基础上,研究了真空电子束焊接2A12时焊缝接头的力学性能;探讨了电子束焊接2A12时,影响焊缝强度的主要因素是在焊接过程中产生的气孔缺陷,同时分析了2A12铝合金焊缝气孔产生的倾向和表面焊前清理、焊接参数、预热以及重熔方法之间的关系.结果表明,在采取一定的焊接工艺措施后,接头中的气孔缺陷可得到很好地控制,保证了焊缝所需的力学性能,满足设计使用要求.     

焊接次数对TC18钛合金中厚板电子束焊接接头组织及性能的影响

采用电子束焊接工艺对21 mm厚TC18钛合金板进行了1次与2次(在1次焊接焊缝处以相同工艺再次焊接)焊接试验,研究了焊接次数对接头组织、拉伸性能和硬度的影响。结果表明：2种焊接接头均成形良好,无明显缺陷;相对于1次焊接,2次焊接接头热影响区中的α′相增多,晶粒尺寸增大;焊接接头的抗拉强度高于母材,且2次焊接接头强度更高,但断后伸长率下降,断裂方式均为韧性断裂;1次焊接与2次焊接接头焊缝区的平均显微硬度分别为380,395 HV,均高于母材区,热影响区的平均显微硬度分别为360,350 HV,增加焊接次数提高了焊缝区硬度,降低了热影响区硬度。     

TA15M钛合金电子束焊接工艺

针对66mm厚TA15M钛合金件的真空电子束焊接,从焊接工艺、材料、机械性能进行系统性分析,研究了不同焊接工艺参数对接头组织、力学性能及残余应力状态的影响,提出了合理的焊接工艺。试验结果表明:随着焊接速度加快,焊缝及热影响区宽度减小,焊接残余应力呈降低趋势;焊缝抗拉强度接近母材,焊后普通退火(800℃×2.5h,AC)热处理可使TA15M钛合金电子束焊接快速热循环造成的亚稳态组织(α'、亚稳β)充分分解,使焊缝硬度、强度和塑韧性均有很好的表现。     

轿车铝合金模块横梁的电子束焊接

21世纪的汽车工业面临着能源、公害和安全三大问题，因此，安全：节能和环保成为汽车工业的发展趋势和目标。现在，汽车材料正在向着轻量化、节省资源、高性能和高功能方向发展，而被认为是当前最富于开发和应用潜力的“绿色材料”——铝、镁、钛等轻合金材料正越来越多地应用在现代汽车制造过程中。近年来，铝合金在汽车结构件中得到大量应用，如车门、前盖板、驾驶舱横粱、保险杠内衬等，提高铝材在汽车中的用量，是汽车发展趋势之一。     

汽车铝合金薄板零件电子束焊装过程及其计算机辅助工艺设计

针对汽车铝合金薄板焊装零件的电子束焊接制造过程,提出计算机辅助工艺设计(CAPP)的需求和必要。应用Unigraphics(UG)提供的二次开发工具OpenGRIP语言,开发有关应用程序。实践表明,CAPP对零件设计,制造工艺以及设备的设计和应用控制均有指导意义。     

6061铝合金汽车保险杠横梁的碰撞性能

基于有限元分析软件LS-DYNA对设计的一种薄壁、中空且带加强筋的铝合金保险杠横梁的摆锤和台车试验进行了有限元模拟;并进行相关试验,与钢制横梁的碰撞性能进行对比。结果表明:在20km·h-1低速碰撞条件下台车有限元模拟与实际试验结果吻合较好;铝合金横梁较原钢制横梁有更好的刚度和吸能性能;在相同的碰撞试验条件下,钢制横梁的吸能性有限,而铝合金横梁能够在较大的速度范围内保持较高的吸能性能。     

6061铝合金焊接变形的数值分析

本课题是上海汽车工业基金汽车轻量化研究工作的一部分。汽车轻量化对于节省能源、保护环境、提高安全都有着重要的现实意义,而铝合金材料的应用则是解决该问题的有效途径之一。目前,国内在这一方面尚与先进国家存在较大差距,主要是由于铝合金结构在焊接工艺上存在较大问题。国内外相关文献主要集中在焊后组织及性能的模拟,本课题旨在对铝合金结构的焊接变形进行数值分析,为制定和优化焊接工艺提供必要的参考。     

雷达铝合金液冷壳体电子束焊接裂纹分析

液冷壳体是电子设备中的关键部件。某雷达壳体水道采用深孔钻+电子束焊成形,要求满足1.5 MPa 30 min无泄漏。文中针对产品实现过程中发现的浅表裂纹,使用原子发射光谱仪及偏光与非偏光结合的拼图模式对材料成分、接头宏观形貌和微观组织进行了分析。结果表明,浅表裂纹出现在修饰焊的区域内,沿着熔合线分布。较大的热输入和过度拘束是导致浅表裂纹的主要原因。     

基于田口方法铝合金电子束焊接工艺参数优化

为获得神州系列某型号5A06铝镁合金过滤器产品电子束焊端面优良焊缝,需要通过大量试验以获得最佳焊接参数。故利用Minitab中的田口方法来减少试验次数,降低研发成本,并评定焊接因子及其交互作用对焊缝的影响,最终得出各焊接因子对焊缝质量影响的主次,为焊接工艺优化及熔池研究提供焊接工艺参数。优化结果:聚焦电流274 m A,焊接束流14.5 m A,焊接速度5 rpm,高压60 k V,工作距离52 mm,向材料内部聚焦0.1 mm为最佳参数组合,且3个焊接因子中聚焦中心对焊缝成形影响最大。通过试验对优化后的焊接工艺参数进行验证,满足产品质量要求。结果表明,该方法可为铝合金电子束端面焊接合理选择焊接工艺参数和保证焊接质量提供参考依据。     

镁锂合金搅拌摩擦焊及电子束焊研究

对一种新型α+β双相镁锂合金的搅拌摩擦焊及电子束焊进行了实验研究,为该合金在精密制造领域的应用提供参考。利用金相显微镜、扫描电镜和显微硬度测试探明接头显微组织和力学性能的演变规律和特点。结果表明,在合理的工艺参数下,镁锂合金搅拌摩擦焊接头焊核区α+β双相都得到了明显的细化,演变为等轴晶,且α相体积分数相对减少。在焊接速度为15 mm/s,聚焦电流为500 ~ 540 mA,焊接电流为8~10 mA时,5 mm厚镁锂合金电子束焊焊缝完全焊透,焊缝区域由细小的等轴晶组织组成,α相分布更加弥散,呈网状分布在β晶界上。两种工艺下焊缝区显微硬度(HV)较母材均提升了13左右。综上,采用搅拌摩擦焊及电子束焊均可实现外观成型、组织以及性能优良的镁锂合金连接。     

6061铝合金盒体的搅拌摩擦封装温度场研究

为明确航空电子元件盒搅拌摩擦封装过程中的温度场分布,建立了相应的温度数值模型,并在此基础上研究了不同加工参数下温度场的变化规律。结果表明:盒体上整体温度存在累积效果,焊缝峰值温度随时间增加;搅拌摩擦封装热影响区和作用范围远小于激光焊接,峰值温度更低;相比搅拌摩擦平板对接,盒体封装热源不对称性更加明显、侧壁前进侧温度更高、变化梯度更小。     

焊后热处理对2A14高强铝合金电子束焊接头组织及力学性能的影响

轻质化的需求使得人们把关注的焦点集中于轻质材料,高强铝合金作为钢结构材料的最佳替代品,受到越来越广泛的关注,利用电子束焊接高强铝合金,为获得性能优良的2A14高强铝合金电子束焊接接头,采用焊后热处理,通过组织观察(光学显微镜和扫描电镜)、维氏硬度测试、接头拉伸性能测试等方法研究焊后热处理对2A14电子束焊接接头显微组织和性能的影响。结果表明,通过焊后热处理,焊缝中心原晶界分布的网状共晶组织回溶于基体组织中消失,焊缝内部析出大量弥散强化项,基体强化效果增强,显微硬度显著升高,由焊态下低于母材硬度直接升高至超过母材硬度。接头抗拉强度由原来的355MPa提高到465 MPa,超过了母材强度。接头断裂均发生在焊缝,由断口分析发现热处理后接头韧性增强,韧窝深度增加,且有第二相质点出现。     

电子束扫描铝合金表面纳米陶瓷化

电子束表面处理可以提高铝合金材料的表面硬度和耐磨性.本研究利用电子束扫描对铝合金表面添加Al-Al2O3混合纳米粉进行表面强化处理,对铝合金电子束改性试样陶瓷层组织特征和金相结构进行分析,并对铝合金陶瓷层的硬度和耐磨性进行试验测试.实验结果表明:铝合金电子束表面处理后,能够得到5mm的陶瓷层,同时生成了复杂化合物和新的相,陶瓷层与基体材料间有重熔组织;铝合金电子束表面处理后显微硬度得到提高,是基体硬度的4.56倍;电子束陶瓷化提高了铝合金的耐磨性.     

铝合金大功率超声波焊接界面及接头性能研究

尽管大功率超声波焊接更适合异种金属的焊接,在汽车轻量化上应用的研究较少.研究6061-T6铝合金与纯铜、6061-T6铝合金与DC04钢大功率超声波焊接的界面及接头性能,主要包括界面的温升、中间相的生成以及接头的力学性能、拉伸断口形貌.结果表明,在钢/铝超声波焊接中,在焊接时间1s、压力1.98 kN和振幅27 μm时...