厚板6063鋁合金電動機外殼自動焊焊接工藝及模擬分析研究.pdf

1、作為電動汽車電機的重要部件——自循環(huán)水冷卻鋁合金電機外殼，它的重量、散熱性以及耐腐蝕性是電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵。本文針對6063鋁合金電動汽車自循環(huán)水冷卻電動機的外殼手工焊接所存在的效率低、質(zhì)量不穩(wěn)定、密封性不好、強度不高等缺陷，研究新能源電動汽車自循環(huán)水冷卻鋁合金電動機的外殼自動焊焊接工藝。為了確保厚板6063異形外殼焊接接頭質(zhì)量，電機外殼的連接處采用TIG焊進行打底焊，MIG焊進行填充、蓋面焊。針對厚板6063異形外殼焊接接頭，進行組織

2、和力學(xué)性能測試、進一步針對TIG、MIG焊接過程的溫度場、應(yīng)力場開展數(shù)值動態(tài)模擬研究。本課題研究成果達到了質(zhì)量穩(wěn)定、密封性好、強度高，滿足企業(yè)實際生產(chǎn)要求。研究結(jié)果表明:
　　1、焊接工藝方案合理:鑒于所研究的殼體結(jié)構(gòu)特殊，使用過程中要求其密封性好，強度高，本課題經(jīng)過大量調(diào)研、查閱文獻、實驗分析，確定采用TIG自動焊進行打底焊，MIG自動焊進行填充焊以及蓋面焊;同時通過分組實驗對比分析，得到優(yōu)化的焊接工藝參數(shù)（保密）。
　　

3、2、微觀組織分析可知:母材基體為完全再結(jié)晶組織，焊接熱影響區(qū)為樹枝狀晶，焊縫為等軸晶;顯微硬度測試結(jié)果表明在距離焊縫中心較近的熱影響區(qū)域顯微硬度值為69.7HV，距離焊縫中心約12mm處存在軟化區(qū)，其硬度值為58.2HV。
　　3、拉伸實驗分析可知:母材抗拉強度為212MPa，6063鋁合金電機外殼的手動焊和自動焊焊接接頭的抗拉強度分別為73MPa和135MPa，顯然自動焊焊接接頭的強度要比手工焊焊接接頭強度提高約一倍;拉伸斷口S

4、EM分析表明，自動焊斷口形貌較手工焊斷口形貌的韌窩多而均勻，并且韌窩比手工焊要深，宏觀表現(xiàn)為自動焊的強度和延伸率值比手工焊的大。
　　4、沖擊實驗分析可知:6063鋁合金電機外殼的自動焊焊接接頭的沖擊強度值為60J，較母材的沖擊強度值大，即自動焊焊接接頭的沖擊強度滿足實際生產(chǎn)要求。
　　5、厚板6063鋁合金電機異形外殼TIG焊接過程中的溫度場數(shù)值動態(tài)模擬結(jié)果表明:焊接熔池隨著熱源的移動而移動，溫度場分布逐漸發(fā)生變化。溫度最

5、高點集中在焊縫中心處，約為720～755℃，靠近焊縫區(qū)的溫度約為595℃，由焊縫中心處到母材處存在溫度梯度變化，隨著時間變化，趨于常溫。MIG焊接過程中溫度場模擬結(jié)果分布規(guī)律與TIG焊接模擬結(jié)果基本一致。
　　6、厚板6063鋁合金異形電機外殼TIG焊接過程中的應(yīng)力場數(shù)值模擬結(jié)果表明:焊接過程中焊縫中心的應(yīng)力值最大，并且隨著熱源的移動而移動，最大應(yīng)力值約為149～220MPa。周圍熱影響區(qū)的應(yīng)力場分布逐漸遞減，隨著焊縫冷卻，應(yīng)力分