5A01铝合金薄板激光摆动焊接接头微观组织与力学性能

范霁康; 马立; 倪程; 宋友民; 王克鸿

doi:10.7512/j.issn.1001-2303.2023.01.06

焊接工艺 | 浏览量 : 0 下载量: 1017 CSCD: 0

PDF
导出
分享
收藏
专辑

5A01铝合金薄板激光摆动焊接接头微观组织与力学性能
Microstructure and Mechanical Properties of 5A01 Aluminum Alloy Sheet Joint Welded by Laser Oscillation Welding
2023年53卷第1期页码：38-43
收稿：2022-03-18，

修回：2022-07-15，

纸质出版：2023-01-30
DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.01.06
稿件说明：

移动端阅览

范霁康，马立，倪程，等.5A01铝合金薄板激光摆动焊接接头微观组织与力学性能［J］.电焊机，2023，53（1）：38-43. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.01.06.

FAN Jikang, MA Li, NI Cheng, et al.Microstructure and Mechanical Properties of 5A01 Aluminum Alloy Sheet Joint Welded by Laser Oscillation Welding[J].Electric Welding Machine, 2023, 53(1): 38-43. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.01.06.

摘要

传统弧焊焊接铝合金时易造成焊缝区晶粒粗大、产生气孔等缺陷。因此采用激光摆动焊对1.0 mm厚5A01铝合金薄板进行试验研究，并对接头微观组织及力学性能进行分析。结果表明，在表面聚焦条件下，当焊接速度40 mm/s，激光功率1 600 W，脉冲频率5 000 Hz，摆动频率110 Hz，摆动幅值0.5 mm时，能够获得成形良好、表面无缺陷的焊接接头；接头熔合区附近的晶体形态呈柱状晶，焊缝中心部位晶体生长为细小的等轴枝晶；从母材区向焊缝区硬度逐渐降低，接头抗拉强度约为母材的66%，断后伸长率约为母材的41%，断裂形式主要为韧窝断裂。接头力学性能明显下降，主要是由于气孔处易产生应力集中，且激光焊能量集中，导致薄板受热不均产生较大内应力。

Abstract

When aluminum alloy is welded by arc welding process

it is easy to cause coarse grain in the weld zone and produce defects such as pores and cracks. The laser oscillation welding tests of 1.0 mm thick 5A01 aluminum alloy sheet were carried out

and the microstructure and mechanical properties of the joint were studied. The results show that under the condition of surface focusing

when the robot speed is 40 mm/s

laser power is 1 600 W

pulse frequency is 5 000 Hz

swing frequency is 110 Hz

and swing amplitude is 0.5 mm

the joint with good formability can be obtained. It was found that the columnar grains grow mainly along the fusion zone and the weld center is mainly composed of fine equi-axed crystal. The hardness gradually decreases from the base metal zone to the weld zone. The tensile strength of the joint is about 66% of the base metal

and the elongation is about 41% of the base metal. The fracture form of the joint is dimple fracture. The mechanical properties of the joints are significantly reduced

mainly due to the stress concentration easily generated at the porosity and the concentrated energy of laser welding

resulting in uneven heating of the thin plate generating large internal stresses.

关键词

Keywords

references

刘世永，孟德，黄德康 . 铝合金激光焊接的研究现状［J］. 机械工程材料， 2004 ， 28 （ 9 ）： 5 - 8 .

LIU S Y ， MENG D ， HUANG D K . Recent Development in Laser Welding of Aluminum Alloys ［J］. Materials For Mechanical Engineering ， 2004 ， 28 （ 9 ）： 5 - 8 .

林相远，张威，王利，等 . 6xxx系铝合金弧焊与高功率激光焊组织性能对比［J］. 有色金属加工， 2020 ， 49 （ 2 ）： 16 - 19 .

LIN X Y ， ZHANG W ， WANG L ， et al . Comparative Study on Mechanical Properties of 6xxx Aluminum Alloy High Power Laser Welding and Arc Welding Welded Joint ［J］. Nonferrous Metals Processing ， 2020 ， 49 （ 2 ）： 16 - 19 .

Abioye T E ， Zuhailawati H ， Aizad S ， et al . Geometrical， microstructural and mechanical characterization of pulse laser welded thin sheet 5052-H32 aluminium alloy for aerospace applications ［J］. Transactions of Nonferrous Metals Society of China ， 2019 ， 29 （ 4 ）： 667 - 679 .

陈根余，江东远，王彬，等 . 6061铝合金超声波辅助激光焊接变形控制研究［J］. 激光技术， 2021 ， 45 （ 5 ）： 541 - 547 .

CHEN G Y ， JIANG D Y ， WANG B ， et al . Research on deformation control of ultrasonic-assisted laser welding of 6061 aluminum alloy ［J］. Laser Technology ， 2021 ， 45 （ 5 ）： 541 - 547 .

刘怀亮，周邵巍，马修泉，等 . 激光摆动焊接6061铝合金板材焊缝成形工艺研究［J］. 机电工程技术， 2020 ， 49 （ 2 ）： 65 - 67，133 .

LIU H L ， ZHOU S W ， MA X Q ， et al . Study on Weld Forming Technology of Laser Swing Welding on 6061 Aluminum Alloy Sheet ［J］. Mechanical & Electrical Engineering Technology ， 2020 ， 49 （ 2 ）： 65 - 67，133 .

余世文，周昆，张威，等 . 6.0 mm厚5183铝合金激光摆动焊接工艺研究［J］. 激光技术， 2018 ， 42 （ 2 ）： 254 - 258 .

YU S W ， ZHOU K ， ZHANG W ， et al . Laser-weaving welding of 5183 aluminum alloy plate with 6.0 mm thickness ［J］. Laser Technology ， 2018 ， 42 （ 2 ）： 254 - 258 .

单莹，杜俊杰，蒋海涛，等 . 光束扫描对5A06铝合金激光焊缝组织的影响［J］. 新技术新工艺， 2018 （ 5 ）： 40 - 43 .

SHAN Y ， DU J J ， JIANG H T ， et al . Effect of Beam Scanning on Microstructure of Laser Weld of 5A06 Aluminum Alloy ［J］. New Technology & New Process ， 2018 （ 5 ）： 40 - 43 .

温鹏，栗忠秀，张松，等 . 摆动光纤激光-CMT复合焊接6A01-T5铝合金型材接头的气孔特征及组织性能研究［J］. 中国激光， 2020 ， 47 （ 8 ）： 53 - 63 .

WEN P ， LI Z X ， ZHANG S ， et al . Investigation on Porosity，Microstructures and Performances of 6A01-T5 Aluminum Alloy Joint by Oscillating Fiber Laser-CMT Hybrid Welding ［J］. Chinese Journal of Lasers ， 2020 ， 47 （ 8 ）： 53 - 63 .

曹丽杰 . 5A02铝合金CO 2 激光焊接头组织和力学性能分析［J］. 电焊机， 2011 ， 41 （ 7 ）： 63 - 67 .

CAO L J . Microstructure and mechanical properties in laser beam welding of 5A02 Aluminium alloys ［J］. Electric Welding Machine ， 2011 ， 41 （ 7 ）： 63 - 67 .

Chang Yunfeng ， Lei Zhen ， Wang Xuyou ， et al . Characteristic of laser-MIG hybrid welding with filling additional cold wire for aluminum alloy ［J］. China Welding ， 2018 ， 27 （ 03 ）： 35 - 41 .

尤思航 . 非热处理强化铝合金强度模型的研究［D］. 黑龙江：哈尔滨工业大学， 2015 .

YOU S H . Strengthening Mechanism in Non-heat-treat Strengthening Aluminium Alloy ［D］. Heilongjiang ： Harbin Institute of Technology ， 2015 .

Zhang C ， Li G ， Gao M ， et al . Microstructure and process characterization of laser-cold metal transfer hybrid welding of AA6061 aluminum alloy ［J］. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology ， 2013 ， 68 （ 5/8 ）： 1253 - 1260 .

吴瑶，曹铁山，赵杰，等 . 3003铝合金的动态拉伸力学性能及断口分析［J］. 轻合金加工技术， 2021 ， 49 （ 11 ）： 32 - 38 .

WU Y ， CAO T S ， ZHAO J ， et al . Dynamic tensile properties and fracture analysis of 3003 aluminum alloy ［J］. Light Alloy Fabrication Technology ， 2021 ， 49 （ 11 ）： 32 - 38 .

周巍，姜锋，赖松柏，等 . 不同应变速率下5B70铝合金的拉伸断口分析［J］. 金属热处理， 2020 ， 45 （ 3 ）： 231 - 234 .

ZHOU W ， JIANG F ， LAI S B ， et al . Tensile fracture analysis of 5B70 aluminum alloy under different strain rates ［J］. Heat Treatment of Metals ， 2020 ， 45 （ 3 ）： 231 - 234 .

编辑部网址： http：//www.71dhj.com http://www.71dhj.com