基于高功率超聲波焊接的汽車鋁合金板件力學(xué)性能分析

基于高功率超聲波焊接的汽車鋁合金板件力學(xué)性能分析

實(shí)現(xiàn)汽車輕量化能夠改善汽車燃油消耗，因而成為汽車行業(yè)發(fā)展的重要方向，而通過(guò)采用新型輕質(zhì)材料能夠?qū)崿F(xiàn)汽車的輕量化。常用的輕質(zhì)材料包括鋁合金、鎂合金、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料和玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等。考慮成本、拉伸強(qiáng)度等因素，應(yīng)用最廣泛的輕質(zhì)材料為鋁合金材料。在進(jìn)行鋁合金板件焊接時(shí)，由于其膨脹系數(shù)較大，因而采用傳統(tǒng)的電阻點(diǎn)焊可能會(huì)造成焊接處的連接脆性較大、焊接不穩(wěn)定。而開(kāi)發(fā)出的攪拌摩擦焊在實(shí)現(xiàn)鋁合金板件的焊接時(shí)，所需要的循環(huán)時(shí)間較長(zhǎng)、能源消耗較大。對(duì)此，又開(kāi)發(fā)出了一種鋁合金板件的焊接方式，即高功率超聲波焊接。

高功率超聲波焊接利用高頻振動(dòng)波傳遞到2個(gè)需要焊接的物體表面，在加壓的情況下，使2個(gè)物體表面相互摩擦形成分子層間的接合，實(shí)現(xiàn)焊接。將高功率超聲波焊接應(yīng)用在汽車行業(yè)中，需要對(duì)其焊接處的力學(xué)性能進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行，試驗(yàn)選擇厚度為0.92mm的6111T4鋁合金材料，將其制造為尺寸25mm×100mm的鋁合金板件。采用美國(guó)三和科技生產(chǎn)的2.5kW MH2016超聲波焊接系統(tǒng)進(jìn)行焊接，設(shè)定運(yùn)行頻率20.5kHz、焊接時(shí)間0.62s、焊接壓力1.4kN。使用電子背散射衍射（EBSD）方法對(duì)高功率超聲波焊接區(qū)域內(nèi)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶和晶粒生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行觀測(cè)，并利用K形熱電偶對(duì)焊接區(qū)域的溫度進(jìn)行檢測(cè)，利用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)對(duì)焊接試樣的拉伸強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量。結(jié)果顯示：①焊接區(qū)域內(nèi)結(jié)晶的數(shù)量，隨著焊接時(shí)間的增加而增加，相應(yīng)焊接強(qiáng)度也隨之增加；②焊接過(guò)程中，焊接區(qū)域的最高溫度為440℃；③焊接試樣承受的極限拉伸力為2.9kN。

刊名：Materials Characterization（英）

刊期：2016年第118期

作者：Farid Haddadi

編譯：王淼