6061铝的焊接性及焊接工艺研究毕业论文

6061铝的焊接性及焊接工艺研究毕业论文内容摘要：

刚度的铝合金，在航空航天领域显示出了广阔的应用前景。 例如，美国 1998 年用 2195 铝锂合金代替 2219 合金，制造奋进号航天飞机的液氢液氧外推进剂贮箱，减轻重量约 3500Kg，获得巨大效益。 按时间顺序和性能特点可将铝 锂 合金划分为三代。 第一代以 1957 年美国 Alcoa 公司研究成功的 2020 合金为代表，但其塑韧性水乎太低。 第二代为 20 世纪70~80 年代发展起来的铝锂合金，其中具有代表性的合金有 .苏联的 1420，美国的 2090，英国的 8090 和 8091，法国的 2091 等，这些合金具有密度低、弹性模量高等优点，都已获得了一定的应用，其中 1420 是目前最为成熟的铝锂合金。 进入 20 世纪 90 年代以后，人们针对第二代铝锂合金本身存在的各向异性、不可焊、塑韧性及强度水平较低等问题，开发出了一些具有特殊优势的第三代新型铝锂合金。 如高强可焊的 1460 和 Weldalite系列合金，低各向异性的 AF/C489 和 AF/C458 台金，高韧的 2097 和 2197 合金，高抗疲劳裂纹的 C155 合金，及经特殊真空的 XT 系列合金，超轻的 8024AlLi_zr 合金（ 1999年注册）等。 其中对高强可焊合金和低各向异性合金的研究最多，是第三代铝锂合金的 毕业设计（论文） 7 发展方向。 图 5 AlLi 合金 (4) 铸造铝合金 ： 开发能够替代部分变形 铝合金的高强韧铸造铝合金可以缩短制造周期，降低成本。 国外最著名的高强韧铸造铝合金有法国的 AU5GT，美国的 ，这些合金都具有很好的力学性能。 我国的 ZL205A，抗拉强度为 510MPa，延伸率可达13％。 最近；北京航空材料研究院研制出一种与 ZL205A 成分相近、韧性特别好的铸造铝合金，其延伸率达 19％～ 23％，冲击韧性为 ak181~304kJ/m178。 近年来，铸造铝基复合材料发展较为迅速，例如，铸造 AlSi基 SiC 颗粒增强复合材料，提高了合金的性能，尤其是刚性和耐磨性，并已应用到航空、航天、汽车等领 域。 此外，一些新型的具有特种功能的铸造铝合金材料也处于研究应用阶段。 图 6 铸造铝合金 (5) 快速凝固／粉末冶金铝合金和喷射沉积铝合金 ： 在快速凝固／粉末冶 金（ RS／PM）铝合金方面，国内外已出现了几种典型的合金，如高强耐蚀的 AlZnMgCu（ 7090、7091 和 X7093）系铝合金，耐热的 AlFe（ 800 X8019 和 LG5）、 AlTi 系铝合金，低密度高模量的 AlLiCuMgZn 铝合金，高硅耐磨铝合金等。 近几年来，喷射沉积铝合金工艺受到英国、法国、瑞士和日本等国家的高度重已用于生产 2020 系、 7000 系、 ALLi 系、 ALSi系等合金，碳化硅颗粒增强铝合金复合材料。 3 材料介绍 6061 属 AlMgSi系合金，中等 强度，具有良好的塑性和优良的耐蚀性。 特别是无应力腐蚀开裂倾向，其焊接性优良，耐蚀性及冷加工性好，是一种使用范围广 .很有前途的合金。 可阳极氧化着色，也可涂漆上珐琅，适应作建筑装饰材料。 其含有少量 Cu，因而强度高于 6063 的，但淬火敏感性也比 6063 高，挤压之后不能实现风淬，需要重新固溶处理和淬火时效，才能获得较高的强度。 毕业设计（论文） 8 图 7 6061 铝合金 6061 铝合金的元素 6061 铝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 铝合金中的主要合金元素为镁与硅，具有中等强度、良好的抗腐蚀性、可焊接性，氧化效果较好。 6061 铝合 金的特点 镁 铝 6061T651 是 6 系合金的主要合金，是经热处理预拉伸工艺的高品质铝合金产品； 镁 铝 6061 具有加工性能极佳、良好的抗腐蚀性、韧性高及加工后不变形、上色膜容易、氧化效果极佳等优良特点。 6061 铝合金的主要用途 主要用途 :广泛应用于要求有一定强度和抗蚀性高的各种工业结构件，如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、铁道车辆。 6061 铝合金的典型用途 代表用途包括航天固定装置、电器固定装置、通讯领域，也广泛应用于自动化机械零件、精密加工、模具制造、电子及精密仪器、 SMT、 PC 板焊锡载具 等等。 6061 铝 的化学成分 表 2 6061 铝的化学成分 铜 C 锰 Mn 镁 Mg 锌 Zn 铬 Gr 钛 Ti 硅 Si 铁 Fe 铝 Al 余量 6061 铝的力学性能 表 3 6061 铝的力学性能 极限抗拉强度 124 MPa 受拉屈服强度 MPa 延伸率 % 弹性强度 GPa 弯 曲极限强度 228 MPa 受弯屈服强度 103 MPa 6061 铝的热处理工艺 快速退火：加热温度 350～ 410℃。 随材料有效厚度的不同，保温时间在 30～ 120min 毕业设计（论文） 9 之间。 空气或水冷。 2）高温退火：加热温度 350～ 500℃。 成品厚度 ≥6mm时，保温时间为10～ 30min、 6mm 时，热透为止。 空气冷。 3）低温退火：加热温度 150～ 250℃。 保温时间为 2～ 3h。 空气或水冷。 6061 铝的国外对应牌号 表 4 对应牌号 国标 6061（ LD30) GB/T 31901996 ISO AlMg1SiCu ISO 日标 A6061 JIS H40001999 JIS H40401999 非标 65032 IS 7332020 IS 7372020 EN AW6061/AlMg1SiCu EN 57331994 德标 AlMgSi1Cu/ DIN 法标 6061（ AGSUC) NF A50411 NF A50451 英标 6061（ N20/H20) BS 14701988 美标 6061/A96061 AA/UNS 4 6061 铝的焊接方法 图 8 纯铝 纯铝的熔点为 660℃ ，熔化前后无色泽变化。 铝对氧的亲和力很大，易形成氧化膜。 铝及铝合金熔化焊时有以下特点：铝与氧的亲和力很强，极易与空气中的氧结合生成难熔 (熔点 2050℃ )且致密的氧化膜 (Al2O3)。 氧化膜妨碍焊缝的熔合与成形，并容易在熔敷金属中造成夹渣、未熔合等缺陷；铝的导热系数高、比热容大、使得焊接同等厚度的铝及铝合金要比钢消耗更多的热量；铝的线膨胀系数比较大，焊缝处易形成热裂纹；焊缝内易产生气孔；含有低沸点合金元素 (如 Mg、 Zn 等 )的铝合金在焊接时，这些元素极易蒸发、烧损，从而改变焊缝金属的化学成分，降低焊接接头的性能 ；由于铝对辐射能的反射很强，铝及铝合金在从低温至高温，从固态变成液态无明显的色泽变化，不易判断焊接的加热状况，给焊接操作带来困难；高温下铝的强度和塑性很低，以致不能支撑住熔池液体金属而使焊缝成形不良，甚至造成塌陷或烧穿等缺陷。 故而要正确选择焊接方法。 铝合金的焊接方法较多，不同的焊接方法有不同的应用场合。 因此，必须根据母材牌号、焊件厚度、产品结构、生产条件及接头质量要求等因素选择最恰当的焊接方法。 目前可用的焊接方法主要有：钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊、激光焊、气焊、真空电子束焊、搅拌摩擦焊、钎焊、手工电弧焊、电 阻焊、扩散焊、电渣焊、等离子弧焊、超声波点焊及超声波滚焊等。 毕业设计（论文） 10 5 6061 铝合金的焊接性 6061 铝合金的优点 6061铝合金具有密度小。