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机械振动辅助铝合金CMT接头成形与组织

常丙辛 郑鹏飞 吴启浩 熊发帅 吴明安 卢庆华

常丙辛, 郑鹏飞, 吴启浩, 熊发帅, 吴明安, 卢庆华. 机械振动辅助铝合金CMT接头成形与组织[J]. 上海工程技术大学学报, 2022, 36(2): 118-123. doi: 10.12299/jsues.21-0057
引用本文: 常丙辛, 郑鹏飞, 吴启浩, 熊发帅, 吴明安, 卢庆华. 机械振动辅助铝合金CMT接头成形与组织[J]. 上海工程技术大学学报, 2022, 36(2): 118-123. doi: 10.12299/jsues.21-0057
CHANG Bingxin, ZHENG Pengfei, WU Qihao, XIONG Fashuai, WU Ming′an, LU Qinghua. Formation and microstructure of aluminum alloy CMT joint assisted by mechanical vibration[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2022, 36(2): 118-123. doi: 10.12299/jsues.21-0057
Citation: CHANG Bingxin, ZHENG Pengfei, WU Qihao, XIONG Fashuai, WU Ming′an, LU Qinghua. Formation and microstructure of aluminum alloy CMT joint assisted by mechanical vibration[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2022, 36(2): 118-123. doi: 10.12299/jsues.21-0057

机械振动辅助铝合金CMT接头成形与组织

doi: 10.12299/jsues.21-0057
基金项目: 国家自然科学基金项目资助(52075317);上海工程技术大学大学生创新训练项目资助(cx2005013)
详细信息
    作者简介:

    常丙辛(1999−),男,在读本科,研究方向为特种焊接技术与工艺. E-mail:Niexiaoxin1999@163.com

    通讯作者:

    卢庆华(1978−),女,副教授,博士,研究方向为复杂焊接工艺条件下焊接接头性能. E-mail:luqh@sues.edu.cn

  • 中图分类号: TG444

Formation and microstructure of aluminum alloy CMT joint assisted by mechanical vibration

  • 摘要:

    基于高频微振平台,进行6082铝合金机械振动辅助冷金属过渡焊接(CMT)试验,探究高频微振CMT工艺对焊接接头组织性能的影响. 结果表明:施加振动后,焊缝余高略有增加,熔宽减小,熔深增大. 当振动频率为1 119 Hz时,余高和熔深分别增加4.5%和23%. 振动使热影响区宽度变窄,熔合线附近晶粒尺寸从原先的20 µm减小到15 µm. 施加振动后,气泡逸出速度加快,柱状晶的生长趋势被抑制,晶粒细化,焊接接头软化区的硬度提高,接头硬度分布更加均匀. 当振动频率为1 119 Hz时,焊缝软化区维氏硬度值达到最高为77 . 施加振动可以有效降低接头焊缝和热影响区残余应力. 当振动频率为1 119 Hz时,焊接接头和热影响区最大残余应力平均值分别减小9.6%和6.3%,焊接接头力学性能得到提升.

  • 图  1  焊接平台

    Figure  1.  Welding platform

    图  2  硬度测点分布示意图

    Figure  2.  Hardness test point distribution schematic

    图  3  CMT接头的宏观形貌图

    Figure  3.  Macro-morphology maps of CMT joints

    图  4  焊接接头组织

    Figure  4.  Microstructures of welded joints

    图  5  焊接接头显微硬度分布

    Figure  5.  Microhardness distribution of welded joints

    图  6  残余应力测试点位置

    Figure  6.  Location of residual stress test points

    图  7  焊接接头最大残余应力σmax与最小残余应力σmin

    Figure  7.  The maximum and the minimum residual stress of welded joints

    表  1  焊接工艺参数

    Table  1.   Welding process parameters

    样本电流/A电压/V焊丝给进速度/(m∙min−1焊接速度/(mm∙s−1振动频率/Hz振动加速度/(m∙s−2
    111313.65.51500
    211313.65.51553743
    311313.65.515111928
    411313.65.51153743
    511313.65.511122227.2
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    表  2  焊缝接头熔宽、熔深和余高

    Table  2.   Weld joint width, penetration and reinforcement

    试样熔宽/mm熔深/mm余高/mm
    14.21.32.2
    24.11.42.3
    34.11.62.3
    44.5熔穿2.3
    54.5熔穿2.4
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-04-02
  • 网络出版日期:  2022-11-16
  • 刊出日期:  2022-06-30

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