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铝合金A-TIG焊接头裂纹分析及工艺性能研究

李正斌  
【摘要】:A-TIG焊是在TIG焊基础上发展而成的新型焊接方法,它可以改善传统TIG焊焊接熔深浅、效率低等缺陷。但是铝合金的A-TIG焊却存在容易出现焊接热裂纹的问题,针对此问题,本课题进行了铝合金A-TIG焊接头裂纹分析及工艺性能研究。通过对焊接裂纹的分析,找到了造成裂纹的原因及减少裂纹的方法。通过表面熔敷试验配制了一种减少裂纹,成形良好且能显著增加熔深的复合活性剂。针对此活性剂,进行焊接工艺试验,获得良好的焊接工艺参数。通过对不同参数下焊接接头分析,研究了焊接电流对6061铝合金A-TIG焊接接头微观组织和力学性能的影响。为了进一步提高接头性能,通过焊后热处理试验找到了一组良好的热处理工艺参数。试验结果表明:在铝合金A-TIG中容易遇到结晶裂纹,引起裂纹的主要原因是:活性剂中的Mg、Si元素随熔池金属流动进入焊缝,和Cu、Fe元素生成低熔点共晶物,在焊缝凝固过程中,在拉应力作用下开裂。为了解决铝合金的热裂纹问题,主要从调整活性剂成分入手,以SiO2、TiO2、Cr2O3、MgO、AlN、BaCl2作为复合活性剂的主要成分,通过降低SiO2、MgO含量,提高Cr2O3、AlN含量,配置的复合活性剂MX7能够减少裂纹形成,获得较好的焊缝表面成形,显著增加熔深。使用MX7活性剂研究焊接工艺参数(焊接电流、焊接速度、涂敷量)对焊缝的影响,获得了良好工艺参数范围:焊接电流200~240A,焊接速度40~60mm/min,涂覆量2mg/cm2左右。焊接参数特别是焊接电流会对铝合金A-TIG焊组织及性能造成影响。电流增大会引起焊缝区晶粒增大,焊接接头抗拉强度下降,接头平均硬度下降。焊接电流为200A时接头最大的抗拉强度为212.4MPa,焊接接头以准解理断裂为主。对接头成分及物相分析,发现接头各元素分布均匀,主要物相为Mg2Si。通过不同温度固溶、时效对A-TIG焊接头进行热处理,获得最佳固溶、时效参数为530℃×1h+180℃×6h,可以使接头硬度更均匀,提高接头抗拉强度,接头平均拉伸强度达到262.7Mpa,较热处理前的拉伸强度提高28.8%,达到母材拉伸强度的90.6%。固溶、时效通过产生亚稳定β″相和β′相,而不是改变接头晶粒的形貌和尺寸来影响接头性能。


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