6061鋁合金超聲波焊接接頭組織與性能研究

6061鋁合金具有中等強(qiáng)度、耐腐蝕、加工性能好、可焊接性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于功能和結(jié)構(gòu)材料。國內(nèi)外常采用傳統(tǒng)的焊接方法(如MIG、TIG等)對此類合金進(jìn)行焊接，但所焊接的接頭強(qiáng)度不夠，且焊縫容易產(chǎn)生氣體、夾渣、裂紋等缺陷。超聲波焊接技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)焊接方法難以焊接的鎂合金、鋁合金等低熔點(diǎn)材料的連接，再加上其節(jié)能、環(huán)保、操作簡便等突出優(yōu)點(diǎn)。本文將詳細(xì)研究6061鋁合金進(jìn)行超聲波焊接后的接頭顯微組織、表面形貌和力學(xué)性能，得到6061鋁合金超聲波焊接的較佳工藝參數(shù)，并分析鋁合金表面處理對其焊接性能的影響，以促進(jìn)超聲波焊接這種先進(jìn)的連接技術(shù)在輕質(zhì)合金連接方面的應(yīng)用。

實(shí)驗(yàn)選用0.3mm厚的6061鋁合金，試件尺寸為160mm×18mm×0.3mm。采用超聲波金屬點(diǎn)焊機(jī)對裁剪好的兩片鋁薄片進(jìn)行焊接，其工作頻率為20kHz，振幅為35um，焊接壓力和焊接時(shí)間均可調(diào)，焊頭尺寸為8mm×8mm。焊接時(shí)間從40~140ms變化，氣缸壓強(qiáng)從0.1~0.6MPa變化。氣缸壓強(qiáng)與焊接壓力的關(guān)系為：焊接壓力=(氣缸面積/焊點(diǎn)面積)×氣缸壓強(qiáng)。本實(shí)驗(yàn)設(shè)備中，焊點(diǎn)面積為88mm2，氣缸直徑為53mm，經(jīng)換算得到焊接壓力為氣缸壓強(qiáng)的35倍，所以焊接壓力從3.5~21MPa變化。焊接試樣剝離測試采用CMT2520新三思微型機(jī)控制電子拉力試驗(yàn)機(jī)，其加載速率為15mm/min，剝離測試按照結(jié)構(gòu)膠黏劑測試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。