6061鋁管具有中等強(qiáng)度、耐腐蝕、加工性能好、可焊接性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于功能和結(jié)構(gòu)材料。國內(nèi)外常采用傳統(tǒng)的焊接方法(如MIG、TIG等)對(duì)此類合金進(jìn)行焊接，但所焊接的接頭強(qiáng)度不夠，且焊縫容易產(chǎn)生氣體、夾渣、裂紋等缺陷。超聲波焊接技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)焊接方法難以焊接的鎂合金、鋁合金等低熔點(diǎn)材料的連接，再加上其節(jié)能、環(huán)保、操作簡便等突出優(yōu)點(diǎn)。本文將詳細(xì)研究6061鋁合金進(jìn)行超聲波焊接后的接頭顯微組織、表面形貌和力學(xué)性能，得到6061鋁合金超聲波焊接的最佳工藝參數(shù)，并分析鋁合金表面處理對(duì)其焊接性能的影響，以促進(jìn)超聲波焊接這種先進(jìn)的連接技術(shù)在輕質(zhì)合金連接方面的應(yīng)用。

　　

　　顯微組織中晶粒內(nèi)化學(xué)成分不均的現(xiàn)象稱晶內(nèi)偏析。

　　

　　晶內(nèi)偏析的顯微組織特征是，浸蝕后的晶內(nèi)呈水波紋狀的類似樹木年輪狀組織。晶粒內(nèi)顯微硬度不同，晶界附近顯微硬度高，晶粒中心顯微硬度低。

　　

　　晶內(nèi)偏析的存在，使晶粒內(nèi)部的化學(xué)成分和鑄錠的組織極不均勻，使鑄錠的性能嚴(yán)重惡化，主要是：

　　

　　1)固溶體晶內(nèi)偏析造成的化學(xué)成分不均勻性和出現(xiàn)的不平衡過剩相，使合金抵抗電化學(xué)腐蝕的穩(wěn)定性降低。

　　

　　2)非平衡共晶或低熔組成物的出現(xiàn)使合金開始熔化溫度降低，使鑄錠在隨后的熱變形或淬火的加熱過程中容易產(chǎn)生局部過燒。

　　

　　3)晶內(nèi)偏析不僅造成非平衡相出現(xiàn)和使第二相數(shù)量增加，而且，這些低熔相在晶枝周圍組成硬而脆的枝晶網(wǎng)絡(luò)，使鑄錠的塑性和加工性能急劇降低。

　　

　　4)由晶內(nèi)偏析造成的化學(xué)成分不均勻性遺傳到半制品中，導(dǎo)致退火后在加工材中形成粗大晶粒。

　　

　　實(shí)驗(yàn)選用0.3mm厚的6061鋁合金，試件尺寸為160mm×18mm×0.3mm。采用超聲波金屬點(diǎn)焊機(jī)對(duì)裁剪好的兩片鋁薄片進(jìn)行焊接，其工作頻率為20kHz，振幅為35um，焊接壓力和焊接時(shí)間均可調(diào)，焊頭尺寸為8mm×8mm。焊接時(shí)間從40~140ms變化，氣缸壓強(qiáng)從0.1~0.6MPa變化。氣缸壓強(qiáng)與焊接壓力的關(guān)系為：焊接壓力=(氣缸面積/焊點(diǎn)面積)×氣缸壓強(qiáng)。本實(shí)驗(yàn)設(shè)備中，焊點(diǎn)面積為88mm2，氣缸直徑為53mm，經(jīng)換算得到焊接壓力為氣缸壓強(qiáng)的35倍，所以焊接壓力從3.5~21MPa變化。焊接試樣剝離測試采用CMT2520新三思微型機(jī)控制電子拉力試驗(yàn)機(jī)，其加載速率為15mm/min，剝離測試按照結(jié)構(gòu)膠黏劑測試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

　　

　　力學(xué)性能：

　　

　　抗拉強(qiáng)度σb(MPa)：215～355

　　

　　伸長率δ10(％)：12～17

　　

　　固溶處理溫度：500℃～510℃.

　　

　　冷加工材料退火范圍：340℃～350℃.

　　

　　熱處理后材料退火溫度：415℃。