CN110480172A - 一种5a06/6005a异种铝合金件激光焊接方法 - Google Patents

一种5a06/6005a异种铝合金件激光焊接方法 Download PDF

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吴顺通
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胡兴鸿
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    • B23K2103/10Aluminium or alloys thereof

Abstract

本发明提供了一种5A06/6005A异种铝合金件激光焊接方法,属于焊接技术领域,所述方法包括:将5A06铝合金件和6005A铝合金件对接摆放,形成待焊接结构,所述待焊接结构的焊接深度为2~5mm;采用激光焊接工艺对所述待焊接结构进行焊接,得到初始焊接件;将所述初始焊接件自然冷却至室温后,升温至170~180℃,保温2~8h后,自然冷却降温,得到异种铝合金焊接件。该方法改善了焊接接头软化现象,得到焊接接头抗拉强度可达267MPa以上的焊接件。

Description

一种5A06/6005A异种铝合金件激光焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域,特别提供了一种5A06/6005A异种铝合金件激光焊接方法。
背景技术
6005A铝合金是中等强度的Al-Mg-Si系铝合金,具有良好的热挤压性和耐蚀性,被用于高速列车、地铁列车和汽车车体薄壁、壁板型材和其他工业用结构型材,其强化主要是通过第二相Mg2Si固溶、析出形成GP区和细小沉淀相而实现的。
热处理强化铝合金焊接后,接头热影响区存在固溶区和过时效区,两部分强度均低于母材及焊缝区强度。常用的焊接方法TIG、MIG焊能够获得优质铝合金焊接接头,但接头软化严重,焊接热影响区成为焊接接头最薄弱的环节。近年来,激光焊、电子束及搅拌摩擦焊等先进焊接方法相继投入使用,效果同样不是很理想。电子束、搅拌摩擦焊受限于焊接产品大小及结构形式,适用性不强。激光焊接铝合金能够实现产品的柔性化生产,大大提高生产效率。但激光焊作为一种熔焊方法,在焊接铝合金时同样存在热影响区的软化问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明实施例提供了一种5A06/6005A异种铝合金件激光焊接方法,该方法改善了焊接接头软化现象,得到焊接接头抗拉强度可达267MPa以上的焊接件。
本发明的技术解决方案是:
一种5A06/6005A异种铝合金件激光焊接方法,包括以下步骤:
(1)将5A06铝合金件和6005A铝合金件对接摆放,形成待焊接结构,所述待焊接结构的焊接深度为2~5mm;
(2)采用激光焊接工艺对所述待焊接结构进行焊接,得到初始焊接件;
(3)将所述初始焊接件自然冷却至室温后,升温至170~180℃,保温2~8h后,自然冷却降温,得到异种铝合金焊接件。
在一可选实施例中,所述5A06铝合金件供货状态为H112,所述6005A铝合金件的供货状态为T6。
在一可选实施例中,步骤(3)以4~6℃/min的升温速率升温至170~180℃,保温2~8h。
在一可选实施例中,步骤(2)焊接时,激光功率为4000-5000W,焊接速度为1500~2000mm/min,光斑直径为0.2~0.4mm,离焦量为-1~1mm。
在一可选实施例中,步骤(2)中焊接时采用质量浓度不低于99.99%的高纯氩气进行正面保护,正面侧吹气流量为14~20L/min。
在一可选实施例中,步骤(1)所述5A06铝合金件设有锁底结构,所述5A06铝合金件和6005A铝合金件锁底对接。
在一可选实施例中,所述锁底结构的宽度为2~4mm。
在一可选实施例中,步骤(1)之前还包括:
将铝合金件焊缝周围的氧化皮、油污清理干净,露出白亮色金属本体,然后采用挥发性有机溶剂擦拭干净。
在一可选实施例中,步骤(3)中保温6~8h。
本发明与现有技术相比的有益效果是:
由于激光摆动焊接为一种熔焊方法,在焊接过程中本身存在过时效问题,因而在该类接头强化处理时不会再进一步进行时效处理,本发明实施例提供的5A06/6005A异种铝合金件对接激光摆动焊接方法克服了这一技术偏见,通过激光焊接后自然冷却焊接件,然后将焊接件在170~180℃保温2~8h进行时效处理,使焊接接头的抗拉强度可达270MPa以上,有效改善了焊接接头软化问题。
附图说明
图1为本发明实施例提供的5A06铝合金件和6005A铝合金件直接对接示意图;
图2为本发明实施例提供的5A06铝合金件和6005A铝合金件锁底对接示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。
本发明实施例提供了一种5A06/6005A异种铝合金件对接激光摆动焊接方法,包括以下步骤:
本发明实施例提供了一种5A06/6005A异种铝合金件激光焊接方法,包括以下步骤:
步骤(1)、将5A06铝合金件和6005A铝合金件对接摆放,形成待焊接结构,所述待焊接结构的焊接深度为2~5mm;
其中,如图1和2所述对接可以为直接对接也可以是锁底对接,本发明不作限定;
步骤(2)、采用激光焊接工艺对所述待焊接结构进行焊接,得到初始焊接件;
步骤(3)、将所述初始焊接件自然冷却至室温后,升温至170~180℃,保温2~8h后,自然冷却降温,得到异种铝合金焊接件。
由于激光摆动焊接为一种熔焊方法,在焊接过程中本身存在过时效问题,因而在该类接头强化处理时不会再进一步进行时效处理,本发明实施例提供的5A06/6005A异种铝合金件对接激光摆动焊接方法克服了这一技术偏见,通过激光焊接后自然冷却焊接件,然后将焊接件在170~180℃保温2~8h进行时效处理,使焊接接头的抗拉强度可达270MPa以上,有效改善了焊接接头软化问题。
具体地,步骤(3)时效处理时间优选6~8h。超过8h容易造成热影响区强化相聚集长大,使强化效果消失,形成“过时效”软化,时间大于6h时强化效果更优。
具体地,所述5A06铝合金件供货状态为H112,所述6005A铝合金件的供货状态为T6。
具体地,步骤(3)以4~6℃/min的升温速率升温至170~180℃,保温2~8h。时间过短强化相析出不充分,强化效果差,时间过长容易造成“过时效”软化。
具体地,步骤(2)焊接时,激光功率为4000-5000W,焊接速度为1500~2000mm/min,光斑直径为0.2~0.4mm,离焦量为-1~1mm。
具体地,步骤(2)中焊接时采用质量浓度不低于99.99%的高纯氩气进行正面保护,正面侧吹气流量为14~20L/min。
具体地,如图2所示,步骤(1)所述5A06铝合金件1设有锁底结构,所述5A06铝合金件1和6005A铝合金件2锁底对接,且所述锁底结构的宽度a为2~4mm。
进一步地,步骤(1)之前还包括:
将铝合金件焊缝周围的氧化皮、油污清理干净,露出白亮色金属本体,然后采用挥发性有机溶剂擦拭干净。
对比例
(1)如图2所示,将5A06铝合金件1和6005A铝合金件2对接摆放,形成待焊接结构,其中,5A06铝合金件1设有锁底结构,所述5A06铝合金件1和6005A铝合金件2锁底对接,且所述锁底结构的宽度a为3mm,所述待焊接结构的焊接深度h为3mm;
(2)采用6kw光纤激光器作为激光源,最大输出功率6kW,激光波长为1.07μm。对步骤(1)得到的待焊接结构对进行激光焊接得到异种铝合金焊接件,焊接时工艺参数包括:
激光功率P为4400W,焊接速度v为1.8m/min,光斑直径D为0.3mm,离焦量l为0mm。采用质量浓度为99.99%的高纯氩气进行正面保护,正面气体流量为16L/min。
焊后用得到的异种铝合金焊接件制作拉伸试样进行抗拉强度测试,测试结果如表1所示:
表1对比例1所得异种铝合金焊接件抗拉强度数据表
序号 抗拉强度(MPa) 延伸率(%)
1 198 6.0
2 195 7.0
3 199 7.0
平均值 197.3 6.66
结果表明:5A06-6005A异种铝合金焊接件激光焊接头软化严重。
实施例1
(1)如图2所示,将5A06铝合金件1和6005A铝合金件2对接摆放,形成待焊接结构,其中,5A06铝合金件1设有锁底结构,所述5A06铝合金件1和6005A铝合金件2锁底对接,且所述锁底结构的宽度a为3mm,所述待焊接结构的焊接深度h为3mm;
(2)采用6kw光纤激光器作为激光源,最大输出功率6kW,激光波长为1.07μm。对步骤(1)得到的待焊接结构对进行激光焊接得到初始焊接件,焊接时工艺参数包括:
激光功率P为4400W,焊接速度v为1.8m/min,光斑直径D为0.3mm,离焦量l为0mm。采用质量浓度为99.99%的高纯氩气进行正面保护,正面气体流量为16L/min;
(3)将所述初始焊接件自然冷却至室温后,升温至175℃,进行2h的时效处理后,自然冷却降温,得到异种铝合金焊接件。
焊后用得到的异种铝合金焊接件制作拉伸试样进行抗拉强度测试,测试结果如表2所示:
表2实施例1所得异种铝合金焊接件抗拉强度数据表
序号 抗拉强度(MPa) 延伸率(%)
1 242 5.5
2 237 6.0
3 247 5.5
平均值 243.7 5.67
结果表明:5A06-6005A异种铝合金焊接件激光焊接头在175℃2h的时效处理后,接头的抗拉强度得到了提高。
实施例2
(1)如图2所示,将5A06铝合金件1和6005A铝合金件2对接摆放,形成待焊接结构,其中,5A06铝合金件1设有锁底结构,所述5A06铝合金件1和6005A铝合金件2锁底对接,且所述锁底结构的宽度a为3mm,所述待焊接结构的焊接深度h为3mm;
(2)采用6kw光纤激光器作为激光源,最大输出功率6kW,激光波长为1.07μm。对步骤(1)得到的待焊接结构对进行激光焊接得到初始焊接件,焊接时工艺参数包括:
激光功率P为4400W,焊接速度v为1.8m/min,光斑直径D为0.3mm,离焦量l为0mm。采用质量浓度为99.99%的高纯氩气进行正面保护,正面气体流量为16L/min;
(3)将所述初始焊接件自然冷却至室温后,升温至175℃,进行4h的时效处理后,自然冷却降温,得到异种铝合金焊接件。
焊后用得到的异种铝合金焊接件制作拉伸试样进行抗拉强度测试,测试结果如表3所示:
表3实施例2所得异种铝合金焊接件抗拉强度数据表
结果表明:5A06-6005A异种铝合金焊接件激光焊接头在175℃4h的时效处理后,接头的抗拉强度得到了提高。
实施例3
(1)如图2所示,将5A06铝合金件1和6005A铝合金件2对接摆放,形成待焊接结构,其中,5A06铝合金件1设有锁底结构,所述5A06铝合金件1和6005A铝合金件2锁底对接,且所述锁底结构的宽度a为3mm,所述待焊接结构的焊接深度h为3mm;
(2)采用6kw光纤激光器作为激光源,最大输出功率6kW,激光波长为1.07μm。对步骤(1)得到的待焊接结构对进行激光焊接得到初始焊接件,焊接时工艺参数包括:
激光功率P为4400W,焊接速度v为1.8m/min,光斑直径D为0.3mm,离焦量l为0mm。采用质量浓度为99.99%的高纯氩气进行正面保护,正面气体流量为16L/min;
(3)将所述初始焊接件自然冷却至室温后,升温至175℃,进行6h的时效处理后,自然冷却降温,得到异种铝合金焊接件。
焊后用得到的异种铝合金焊接件制作拉伸试样进行抗拉强度测试,测试结果如表4所示:
表4实施例3所得异种铝合金焊接件抗拉强度数据表
序号 抗拉强度(MPa) 延伸率(%)
1 264 4.0
2 269 6.0
3 268 7.0
平均值 267 5.67
结果表明:5A06-6005A异种铝合金焊接件激光焊接头在175℃6h的时效处理后,接头的抗拉强度得到了提高。
实施例4
(1)如图2所示,将5A06铝合金件1和6005A铝合金件2对接摆放,形成待焊接结构,其中,5A06铝合金件1设有锁底结构,所述5A06铝合金件1和6005A铝合金件2锁底对接,且所述锁底结构的宽度a为3mm,所述待焊接结构的焊接深度h为3mm;
(2)采用6kw光纤激光器作为激光源,最大输出功率6kW,激光波长为1.07μm。对步骤(1)得到的待焊接结构对进行激光焊接得到初始焊接件,焊接时工艺参数包括:
激光功率P为4400W,焊接速度v为1.8m/min,光斑直径D为0.3mm,离焦量l为0mm。采用质量浓度为99.99%的高纯氩气进行正面保护,正面气体流量为16L/min;
(3)将所述初始焊接件自然冷却至室温后,升温至175℃,进行8h的时效处理后,自然冷却降温,得到异种铝合金焊接件。
焊后用得到的异种铝合金焊接件制作拉伸试样进行抗拉强度测试,测试结果如表5所示:
表5实施例4所得异种铝合金焊接件抗拉强度数据表
序号 抗拉强度(MPa) 延伸率(%)
1 271 4.5
2 267 6.5
3 265 5.0
平均值 267.7 5.33
结果表明:5A06-6005A异种铝合金焊接件激光焊接头在175℃8h的时效处理后,接头的抗拉强度得到了提高。
以上所述,仅为本发明一个具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。

Claims (9)

1.一种5A06/6005A异种铝合金件激光焊接方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将5A06铝合金件和6005A铝合金件对接摆放,形成待焊接结构,所述待焊接结构的焊接深度为2~5mm;
(2)采用激光焊接工艺对所述待焊接结构进行焊接,得到初始焊接件;
(3)将所述初始焊接件自然冷却至室温后,升温至170~180℃,保温2~8h后,自然冷却降温,得到异种铝合金焊接件。
2.根据权利要求1所述的5A06/6005A异种铝合金件激光焊接方法,其特征在于,所述5A06铝合金件供货状态为H112,所述6005A铝合金件的供货状态为T6。
3.根据权利要求1或2所述的5A06/6005A异种铝合金件激光焊接方法,其特征在于,步骤(3)以4~6℃/min的升温速率升温至170~180℃,保温2~8h。
4.根据权利要求1或2所述的5A06/6005A异种铝合金件激光焊接方法,其特征在于,步骤(2)焊接时,激光功率为4000-5000W,焊接速度为1500~2000mm/min,光斑直径为0.2~0.4mm,离焦量为-1~1mm。
5.根据权利要求1所述的5A06/6005A异种铝合金件激光焊接方法,其特征在于,步骤(2)中焊接时采用质量浓度不低于99.99%的高纯氩气进行正面保护,正面侧吹气流量为14~20L/min。
6.根据权利要求1所述的5A06/6005A异种铝合金件激光焊接方法,其特征在于,步骤(1)所述5A06铝合金件设有锁底结构,所述5A06铝合金件和6005A铝合金件锁底对接。
7.根据权利要求6所述的5A06/6005A异种铝合金件激光焊接方法,其特征在于,所述锁底结构的宽度为2~4mm。
8.根据权利要求1所述的5A06/6005A异种铝合金件激光焊接方法,其特征在于,步骤(1)之前还包括:
将铝合金件焊缝周围的氧化皮、油污清理干净,露出白亮色金属本体,然后采用挥发性有机溶剂擦拭干净。
9.根据权利要求1所述的5A06/6005A异种铝合金件激光焊接方法,其特征在于,步骤(3)中保温6~8h。
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