6063-T5鋁合金散熱器的攪拌摩擦焊接仿真分析與工藝研究.pdf

1、大型寬幅鋁合金散熱片是高速列車(chē)、城軌等軌道車(chē)輛的重要部件?，F(xiàn)有進(jìn)口產(chǎn)品采用鋁合金板粘接工藝，成本高、散熱效率較低，且技術(shù)受制于人。國(guó)內(nèi)為實(shí)現(xiàn)引進(jìn)吸收再創(chuàng)新，正在開(kāi)發(fā)擠壓型材加焊接的工藝。焊接是該工藝的一個(gè)主要難題，現(xiàn)有的鋁合金熔化焊接方法存在連接強(qiáng)度低、焊接氣孔多、焊接變形大以及焊接效率低等諸多問(wèn)題。為提高焊接質(zhì)量和生產(chǎn)率，本文選用攪拌摩擦焊拼焊窄幅擠壓型材的技術(shù)路線(xiàn)。由于焊件所特有的高效散熱結(jié)構(gòu)、厚板焊接固有的上高下低大溫度梯度，再加

2、上焊接頂鍛壓力對(duì)翅片式散熱結(jié)構(gòu)支撐穩(wěn)定性的要求，都需要提出合理的焊接工藝與工裝方法。
　　 本文根據(jù)攪拌摩擦焊產(chǎn)熱過(guò)程與流體動(dòng)力學(xué)理論，分別構(gòu)建散熱片鋁合金攪拌摩擦焊溫度場(chǎng)和流場(chǎng)模型，通過(guò)分析模擬焊接溫度場(chǎng)分布、熱塑性金屬流動(dòng)情況，探索出焊接最佳條件與工藝參數(shù)。在數(shù)值模擬基礎(chǔ)上進(jìn)行了散熱片攪拌摩擦焊對(duì)接試驗(yàn)。
　　 散熱片鋁合金6063-T5屬于Al-Mg-Si系可熱處理強(qiáng)化的鍛造類(lèi)鋁合金，在空氣中極易生成氧化膜，這層氧

3、化膜雖然具備較強(qiáng)的表面防護(hù)作用，但通過(guò)微觀金相分析、掃描電鏡、能譜分析與X射線(xiàn)檢查，發(fā)現(xiàn)這層氧化膜容易跟隨焊具被攪入接頭中影響金屬的冶金結(jié)合而產(chǎn)生S形曲線(xiàn)弱連結(jié)缺陷，使散熱片的強(qiáng)度與抗疲勞性能變差而降低產(chǎn)品的使用性能。針對(duì)6063鋁合金易氧化的特點(diǎn)，除了焊前對(duì)接頭相關(guān)區(qū)域進(jìn)行嚴(yán)格的化學(xué)清洗與機(jī)械打磨外，對(duì)焊接過(guò)程提出全方位惰性氣體保護(hù)方案，設(shè)計(jì)了氣體保護(hù)攪拌摩擦焊接工裝，在焊接過(guò)程中通入惰性氣體Ar為焊接區(qū)營(yíng)造一個(gè)與空氣隔絕的封閉空間，