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材料导报  2023, Vol. 37 Issue (12): 21110142-6    https://doi.org/10.11896/cldb.21110142
  金属与金属基复合材料 |
高速列车用铝合金型材激光-MIG复合焊工艺特性和接头性能
马国龙1, 张志毅1, 毛镇东1, 李刚卿1, 韩晓辉1, 杨志斌2,*
1 中车青岛四方机车车辆股份有限公司技术工程部,山东 青岛 266111
2 大连交通大学材料科学与工程学院,辽宁 大连 116028
Processing Characteristics and Joints Properties of Laser-MIG Hybrid Welding for Aluminium Alloy of High-speed Trains
MA Guolong1, ZHANG Zhiyi1, MAO Zhendong1, LI Gangqing1, HAN Xiaohui1, YANG Zhibin2,*
1 Technical Engineering Department, CRRC Qingdao Sifang Co., Ltd., Qingdao 266111, Shandong,China
2 School of Materials Science and Engineering, Dalian Jiaotong University, Dalian 116028, Liaoning, China
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摘要 激光-MIG复合焊是实现高速列车铝合金车体优质、高效、低成本焊接制造的理想技术。针对高速列车铝合金车体用的3 mm厚6A01-T5铝合金型材,开展激光-MIG复合焊工艺试验,研究工艺参数对焊缝成形及气孔缺陷的影响规律,分析接头的组织特征、硬度分布、拉伸及疲劳性能。结果表明:在满足焊缝熔透条件下,较小的激光功率、较小的电弧电流或较低的焊接速度有益于减少气孔缺陷;接头组织从焊缝中心到母材依次是等轴晶区、柱状晶区、半熔化区、过时效区和母材区,相比电弧主要作用区,激光主要作用区的等轴晶尺寸更小且半熔化区宽度更窄。接头存在软化现象,焊缝区硬度最低,热影响区宽度约1.5 mm;接头的平均抗拉强度达197.5 MPa,为母材抗拉强度的80.6%,试样断裂于焊缝区,表现为明显的韧性断裂特征;接头的疲劳强度为93.5 MPa,裂纹萌生于焊缝表面的组织疏松处,裂纹扩展区断口呈现明显的韧性断裂和脆性断裂的混合断裂特征。
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马国龙
张志毅
毛镇东
李刚卿
韩晓辉
杨志斌
关键词:  激光-MIG复合焊  6A01-T5铝合金  焊缝成形  气孔缺陷  组织特征  力学性能    
Abstract: Laser-hybrid welding is an ideal technique to realize high-quality, high-efficiency and low-cost welding manufacturing of aluminium alloy body for high-speed train. Laser-MIG hybrid welding procedure tests were carried out on 6A01-T5 aluminium alloy profiles with thickness of 3 mm, which used for high-speed train body. The influence rules of welding parameters on weld formation and porosity defects were studied. The microstructures characteristic, microhardness distribution, tensile and fracture properties were also investigated. The results indicated that adopted lower laser power, lower arc current or lower welding speed was beneficial to reduce porosity defects when the weld penetration met the requirements. From fusion zone center to base material, the microstructures consisted of equiaxed zone, columnar zone, partially melted zone, over-aged zone and the base material. Compared with the arc active zone, the equiaxed grain was smaller and the width of the partially melted zone was narrower. The joints were softened, the lowest microhardness value was appeared in the weld zone, and the width of the heat affected zone was about 1.5 mm. The average tensile strength of the joints reached to 197.5 MPa, which was 80.6% of the base metal, the fractures occurred in the weld seam and the fracture morphology showed obvious ductile fracture features. The fracture strength of the joints was 93.5 MPa, the fracture crack initiated in the weld surface, and the fracture morphology of the crack propagation zone showed typical mixed fracture features with ductile fracture and brittle fracture.
Key words:  laser-MIG hybrid welding    6A01-T5 aluminium ally    weld formation    porosity defect    microstructure characteristic    mechanical property
出版日期:  2023-06-25      发布日期:  2023-06-20
ZTFLH:  TG456.7  
基金资助: 辽宁省教育厅科学研究经费项目(JDL2020026);中国博士后科学基金(2019M650053)
通讯作者:  * 杨志斌,大连交通大学材料科学与工程学院副教授、硕士研究生导师。2007年7月毕业于中国石油大学(华东),获工学学士学位;2009年7月毕业于哈尔滨工业大学,获工学硕士学位;2013年7月毕业于哈尔滨工业大学,获工学博士学位。目前主要从事金属材料激光和复合热源焊接技术及其应用等方面的研究工作,发表学术论文40余篇。yangzhibin@djtu.edu.cn   
作者简介:  马国龙,2017年5月毕业于哈尔滨工业大学,获工学博士学位。2017年8月进入中车青岛四方机车车辆股份有限公司工作,任高级工程师,目前主要从事激光焊及激光-电弧复合焊接物理机制、工艺开发及工业应用等方面的工作。在国内外学术期刊发表论文10余篇,授权专利7项。
引用本文:    
马国龙, 张志毅, 毛镇东, 李刚卿, 韩晓辉, 杨志斌. 高速列车用铝合金型材激光-MIG复合焊工艺特性和接头性能[J]. 材料导报, 2023, 37(12): 21110142-6.
MA Guolong, ZHANG Zhiyi, MAO Zhendong, LI Gangqing, HAN Xiaohui, YANG Zhibin. Processing Characteristics and Joints Properties of Laser-MIG Hybrid Welding for Aluminium Alloy of High-speed Trains. Materials Reports, 2023, 37(12): 21110142-6.
链接本文:  
http://www.mater-rep.com/CN/10.11896/cldb.21110142  或          http://www.mater-rep.com/CN/Y2023/V37/I12/21110142
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