6063_T6铝合金管连续驱动摩擦焊接工艺

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2012 年 6 月
支座间距离 18. 2 倍的板厚， 弯曲 180 度， 应无裂纹 ［ 1 ］ 或小于长度 3 mm 的微裂纹为合格 。经过对焊接 接头等检测， 认定机械性能合格。 4. 2. 4 金 相 分 析: 微 观 组 织 照 片 如 下 图 3 中 ( a) 、 ( b) 、 ( c) 。 T6 相 组 成 主 要 有 微 观 组 织 分 析: 6063Mg2Si 相、 ( FeMn) 3Si2Al15 相。从 金 相 组织 检 测 可以看出， 摩擦焊接 产 生塑 性 滑 移 带， 焊缝 区 及 塑性滑移带区晶粒度达到 1 级， 无微观缺陷。
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2012 年 6 月 1545 ( 2012 ) 03001603 文章编号: 1003-
6063-T6 铝 合 金管连续驱动摩擦焊接 工 艺
王晓贞， 王路平， 韩丽娟
( 河南平高电气股份有限公司， 河南 平顶山 467001 ) 摘 T6 铝合金管连续驱动摩擦焊接 工艺， T6 铝合金管采用连续驱动摩擦 要: 本文着重介绍了 6063以及 6063-
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试验用设备及材料
本次焊接试验用的 50 t 专用摩擦焊接装 置， 其 最大顶锻力 500 KN、 工作台最大行程 300 mm、 主电机功率 132 KW( 直流脉冲) 。能够焊的焊件 000 mm2 ( 相当 于 可 焊 件 直径最 最大截面积达 5 ， 大约 120 mm × 15 mm ) 。 使 用 的 焊 接 材 料 是 6063T6 90 mm × 15 mm 铝合金管。
图3 微观组织照片
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结束语
采用合适焊接工艺 参 数， 使 用 连续驱动摩擦 T6 铝 合 金管， 焊接工艺焊接 6063焊后的各项性 能指标完全能够满足相关 的 标准 要 求， 故 连续驱 T6 铝 合 金管焊 动摩擦焊接 工 艺 可以 用 于 6063接的批量生产。 参考文献:
［ 1］ JB / T 47342002. 铝制焊接 容器［S］ . 全国 有 色 金 属标准化技术委员会 . ［ 2］ 樊东 黎， M］ . 北 京: 机械 工 等 . 热加 工工 艺 规 范［ 2003. ( 10 ) : 10741081. 业出版社， ［ 3］ 张 晓霞 ， 2008. 铝 合 金 电 导 率 涡 等 . GB / T 12966S］ . 全国 有 色 金 属 标准 化技术委员 流 测 试 方 法［ 会.
T6 铝 合 金管 批 量 生 产 中 采 用 连续驱动摩擦 焊接的结果 及 分析， 表 明 只 要 选 择 合 理 的焊接 工 艺 参 数，在 6063焊接是可行的。 关键词: 连续驱动; 焊接; 焊接工艺; 摩擦
+ 中图分类号: TG453 . 1
文献标识码: A
摩擦焊接 是 一 种 优 质、 高 效、 低耗环保的工 120 mm 的 工 艺， 应用比较广泛， 可 焊接 直径 3. 0000 mm 的 大 截 面 管 件， 件及至 8 ， 不仅可焊接 钢、 铝、 铜， 而且可以焊接高温强 度 级 相 差 很 大 的 异种钢和 异 种金 属。 如 高 速 钢碳 钢、 耐热 钢低 合金钢、 高温 合 金合 金钢、 不 锈 钢低 碳 钢、 不锈 钢电磁铁以 及铝铜、 铝钢、 铝铝等。 在 电 工行 ， 业 某些电工材料的钎焊 工 艺 也 开 始 用 摩擦焊接 所取代， 如电磁铁不锈钢、 钨铜合金等。 T6 铝 合 金管 常 采 用 的焊接 方 法 目前 6063为惰性气体保护焊， 焊接 效 率 低。 且 在 焊接 过 程 中存在金属 熔穿、 电 弧 烧 蚀等 现象， 焊后零件容 易产生气孔 和 夹 渣， 对 工 作 环 境 也 有 不利 影响， 因此开展摩擦焊接成形 工 艺 研究， 用于大批量的 6063T6 铝合金管的焊接， 对 减 污 降 耗、 提高生产 率、 经济效益具有重要意义。 连续驱动摩擦焊接 是 利 用 被 焊 工 件 的 相 对 转动， 同时施 加 适当 的 轴 向 压 力 ( 摩擦 压 力 ) ， 使 工件接触面相互摩擦而 升 温， 当 温 度 达 到 使 焊接 件接触端部呈热塑性状态 时， 迫 使 工 件相 对 转 动 迅速停止， 同 时将 轴 向 力 加 大， 进 行 顶锻 完 成 焊 ［2 ］ 。 6063T6 接 本文 针 对 铝 合 金管连续驱动摩 擦焊接工 艺 开 展 了 研究 实验。 以 期 表 明 连续驱 T6 铝 合 金管焊接的 批 量 动摩擦焊接 用 于 6063生产是可行的。
图1
焊接后的焊接工艺评定用试件
4. 2
实验项目及结果 4. 2. 1 着 色 探 伤: 去 飞 边 着 色 探 伤 后 没 有 发 现 有表面缺陷， 确定焊缝为Ⅰ级。 4. 2. 2 电导 率: 试 件 加 工 后 分 别 对 母 材 处 和焊 缝处进行了电导率的测试
［3 ］
。6063T6 母材处的 表1 拉伸试验结果
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焊接工艺参数的选择
转速、 摩擦 压 力、 摩擦 时 间是 摩擦焊接 最 主 直 接影响摩擦 扭 矩、 摩擦 加热 功 要的焊接参 数， 率、 接头温度场、 塑性层 厚 度、 摩擦 变形 速 度。 设 其中强规范为转速 备预制有强 规 范 和 弱 规 范， 低、 压力大、 时间短; 弱 规 范 为 转 速 高、 压 力 小、 时 间长。停车时间对摩擦 扭 矩、 变形 层 厚 度 和焊接 质量有很大影响， 主要应 根 据 变形 层 厚 度 正 确 选 顶锻和保压主要是挤碎和挤出变形层中的氧 择。 化物 金 属 及 其 他 有 害 杂 质 ， 并 使 接头金 属 在 压 力 作用下得到 锻 造， 促 进 晶 粒 细 化， 提 高接头力 学 接 性能。顶锻压力大小的 选 取 与工 件 材料 性能、 头温度分布、 变形层厚度等有关。 在此以前没有使用连续驱动摩擦焊焊接 6063T6 材料的 经 验， 工艺参数是在试验中逐步 最终确定摩擦焊接最优的焊接工艺参数。 优化，
( 编辑: 张迎元)
收稿日期: 2011 － 11 － 19 1976 年生， 作者简介: 王晓贞， 女， 工程师， 长期从事焊接材料和焊接工艺研究工作。Email: hnpdswxz@ 163. com。
第 27 卷第 3 期
T6 铝合金管连续驱动摩擦焊接 工艺 王晓贞等: 6063-
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试验项目的选择
电导率 为 50. 6 % IACS， 焊缝 处 的电导 率 为 47. 4 % IACS。焊缝 处 的电导 率 相 对 于 母 材 处 的电导 率略有降低， 这是因为焊缝 处晶 粒 发 生了 变 化 而 导致焊缝处电导率与母材处电导率略有变化。 4. 2. 3 2000《铝 力学性能 试 验: 参 照 JB / T 4734制焊接容器 》 中 要 求 每 个 试 样 加 工出 拉伸试 样、 背弯试样和面弯试样各 两 件 进 行 力 学 性能 试 验。 力学 性能 试 验 后 的 试 件 如 图 2 ， 拉伸试 验结 果如 表 1， 弯曲试验结果如表 2 。
Continuous Drive Friction Welding Process of 6063-T6 Aluminum Alloy Tube WANG Xiaozhen， WANG Luping， HAN Lijuan
( Henan Pinggao Electric Co. Ltd， Pingdingshan 467001 ， China) Abstract: Continuous drive friction welding process is employed for the welding of 6063T6 aluminum tube and the test results manifests that providing proper welding parameters are taken， the continuous drive friction welding is feasible in quantitive production of 6063T6 aluminum tubes． Keywords: Continuous drive; Welding; Welding process; Friction
根据焊接的特点， 焊 后 选 择 的实验 项 目 有: 1 ) 着色探伤; 2 ) 电导 率 的 测 试; 3 ) 焊接接头的焊 接工艺评定; 4 ) 金相分析。
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4. 1
试验参数及试验结果
试验参数
最终选定 的焊接 工 艺 参 数 为: 转 速 700 r / min， 一摩的摩擦 压 力 0. 8 MPa、 摩擦 时 间 1. 5 s， 二 摩摩擦压力 2 MPa、 摩擦时间 3. 5 s， 停车时间 5 s， 顶锻压力 8 MPa， 制动 方 式 为先 刹 后 紧。 焊接 后的试件如下图 1 :
( 注: 表中 “m” ， “b” ) 代表面弯试样 代表背弯试样。
2000《铝制焊接容器》 参照 JB / T 4734标准， 标 3 “容器 用 铝 挤 压 无 缝 圆 管的 许 用 应力” 准中表 4-
6063T6 焊室温力学性能下限保证值为 118MPa［1］。 T6 材料的弯心直径为 16 倍板厚， 标准中要求 6063-
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图2
力学性能后试件
试样编号 L1 L2
试样宽度 / mm 12 12
试样厚度 / mm 15 15
横截面积 / mm 180 180
断裂载荷 / KN 31. 5 30. 5
抗拉强度 / MPa 断裂部位和特征 175. 0 169. 4 焊缝附近 焊缝附近
( 注: 表中 “L” 代表拉伸试样)
表2
试样编号 m1 m2 b1 b2 试样尺寸 / mm 300 × 20 300 × 20 300 × 20 300 × 20
弯曲试验结果
弯头直径 / mm 160 160 160 160 弯曲角度 / ° 180 180 180 180 试验结果 无裂纹 无裂纹 无裂纹 无裂纹
试样厚度 / mm 10 10 10 10