6082铝合金焊接工艺

-1-6082铝合金的焊接摘要本文先介绍铝合金焊接的特点，然后就6082铝合金的焊接性能做了简单说明，随后着重介绍了6082铝合金的焊接工艺过程。关键词6082铝合金焊接1.铝合金焊接特点及6082铝合金焊接简介1.1铝合金焊接特点由于铝及铝合金所具有独特的物理化学性能，在焊接过程中会产生一系列的困难和特点，具体表现为:(1)铝合金表面有一层致密的氧化铝薄膜熔点约2050C，焊接时如未能将其消除，将会影响基体金属的熔化质量，形成夹杂等质量问题；(2)热导率大(约为钢的9倍)，导电性好，焊接时若要达到与钢相同的焊速，则焊接线能量要比焊钢时大2---4倍；(3)线膨胀系数大，焊件有产生较大的热应力、变形及裂纹的倾向；(4)易产生气孔；(5)铝合金焊接接头的强度降低。铝合金的这些焊接特点，正是我们在研制焊接设备各焊接工艺时应认真对待的问题，只有这样我们才能开发出适合铝合金焊接的设备，材料和焊接工艺。1.26082铝合金1.2.16082铝合金特点6082属Al-Mg-Si系热处理可强化铝合金，具有中等强度，良好的可焊接性及耐腐蚀性，其-T6状态具有较高的机械特性，广泛用于机械零部件、商务车辆、铁路结构件、造船等。产品具有的特点：1、良好的可成型性、可焊接性。2、强度高。3、可使用性好，接口特点优良。4、易于加工，容易涂层。-2-5、抗腐蚀性、抗氧化性好。1.2.26082铝合金焊接性能（1）关于氧化膜氧与铝亲和力很强，在铝材表面生成致密而结实的Al2O3薄膜，厚度约0.1~0.2μm，熔点2050℃，在焊接过程中，氧化铝薄膜会阻碍金属之间的良好结合，并易造成夹渣，氧化膜还会集吸附水分，焊接时会使焊缝生成气孔。焊前清除氧化膜的工艺性措施:a）使用风动不锈钢丝轮将焊缝区域内的氧化膜打磨干净，以打磨处呈白亮色为标准，打磨区域为焊缝两侧至少25mm以上;b）使用化学方法，如酸洗。原则上工件打磨后在48小时内没有进行焊接，酸洗部件在72小时内没有进行焊接，则焊前必须重新打磨焊接区域。（2）关于氢元素铝是活性元素，本身能脱氧，铝在液态时能大量吸收和溶解氢。铝的导热系数很大，在相同的焊接工艺条件下，其冷却速度为钢的4～7倍，使金属结晶加快，焊接熔池在快速冷却过程中，氢的溶解度急剧下降，此时析出大量过饱和气体，氢气来不及析出在焊缝金属中形成气孔。所以焊接过程中主要形成的气孔为氢气孔，主要表现为：保护气体中的水分、焊接材料及母材表面吸附的水分、工件坡口处的氧化膜、油污等；焊前控制氢来源的工艺性措施:a）用棉布将来料或工件上的灰尘和脏物擦干净，如果工件上有油污，使用清洗液清理干净；b）为保证焊丝的质量，焊丝原则上用完后再到焊丝房领用，禁止现场长时间（24小时以上）存放焊丝；c）严格限制焊接材料的含水量，使用前干燥处理。(3)关于焊接裂纹在焊接应力及其他因素共同作用下，焊接接头中局部区域的金属原子结合力遭到破坏形成新界面而产生的缝隙称为焊接裂纹，铝合金焊接裂纹通常都是热裂纹。铝合金是典型的二元或多元共晶合金，在焊接加热和冷却过程很迅速，合金来不及建立平衡状态，固相和液相之间的扩散来不及进行，先结晶的为高熔点组元，后结晶的为低熔点组元被排挤到焊缝中心，在焊接应力作用下发生开裂，形成焊缝中心结晶裂纹。而铝合金接头热影响区会出现液化裂纹。焊接过程中采取的防止裂纹的工艺性措施主要有:a）采用热能集中的焊接方法，有利于快速进行焊接，防止形成方向性强的粗大柱状晶，改善抗裂性;b）增大电弧电压或减小焊接电流、减慢行走速度以加宽焊道加大焊道截面积而减小熔深,增大焊速和提高电流都不利-3-于抗裂，因为提高焊速，促使焊接接头的应变速率，增大热裂倾向;c）降低收弧电流、延长收弧时间，以便将弧坑填满。2.6082铝合金焊接工艺2.1理化实验6082铝合金的化学成分：母材的力学性能：牌号抗拉强度MPa屈服强度MPa断后伸长率608231026062.2选焊接设备试验采用熔化极惰性气体保护焊，采用IGM单臂焊接机械手进行焊接，如图1所示。焊接时用w(Ar)99.99%的纯氢进行保护。2.3焊接材料准备根据DIN6700-6标准，此次焊接工艺试验选用的焊接材料为AlMg4.5MnZr焊条，牌材料SiFeCuMnMgCrZnTiOthersAl(min)60820.7-1.30.500.100.40-1.00.6-1.20.250.200.100.15remainder-4-号:ER5087，直径1.2mm。焊丝的化学成分如下表所示：2.4开坡口焊接试验对接试件采用单而V形坡口.坡口角度为70°.根部无对接间隙.钝边为0-1mm。2.5焊前（预热）焊接过程采用PA平焊的焊接位置，电源极性为直流反接。焊前将试板无间隙组对，背部点固焊接永久型铝合金焊接垫板。焊接前需清除焊接坡口及其周围20mm区域内的油污，用不锈钢丝刷打磨坡口及附近区域，清除氧化膜至露出金属光泽。预热温度为80-100℃，道间温度控制在200℃以内。2.6焊中（参数控制）焊接过程中注意对焊接熔池的跟踪观察.遇到电弧不稳和焊道跑偏情况，可以及时调整电弧电压和焊枪指向，保证焊接质量。具体焊接工艺参数见下表。焊层焊丝牌号及规格|mm弧长修正率(%)功率(%)焊接速度V|(m|min)气体流量Q|(L.|min)打底5087.φ1.25739020盖面8057.φ1.2127568202.7焊后（缓冷）焊后打磨清理焊缝.按照EN970标准进行外观检查。2.8探伤检验2.8.1射线探伤焊后对试验焊缝进行X射线探伤，用变频充气X射线探伤机拍片，按照ISO10042B材料SiFeCuMnMgCrZnTiOthersAlER50870.250.400.050.7~1.14.6~5.20.05~0.250.250.150.20其余-5-级标准对焊缝进行结果评定。射线探伤结果分析：从X射线探伤片子中没有看到焊缝未熔合、裂纹等焊接缺陷，只是有单个气孔，但没有形成链状，且单个气孔尺寸均不超标，符合标准要求。结果表明:该材料焊接工艺性良好。焊接接头抗拉强度R|MPa屈服强度R|MPa断后伸长率A(%)冷弯角（°）1196.59143.739.51802201.43155.469.5180从焊接接头的力学性能试验结果可以看出，采用该焊接工艺焊接完成的6082材质铝合金焊接接头力学性能良好，焊接接头的抗弯性能、抗拉强度及断而伸长率都符合相关标准要求。2.8.2金相分析从上图可以看出，焊缝外观成形很好，焊缝金属熔合良好，根部完全熔透。宏观金相中虽有单个气孔，但其尺寸均没有超标，符合标准的要求;没有发现宏观裂纹、层间未熔合及夹杂等缺陷，证明该焊接工艺可行性良好，所使用的焊条ER5087具有良好的焊缝成形和电弧稳定性。从图3可以看出，6082铝合金的焊接接头焊缝区分为典型的铸态组织，焊缝金属中心部位晶粒较细小，呈等轴树枝晶分布，该组织具有良好的强度和韧性，使焊接接头具有很好的力学性能。从图4可以看出，热影响区呈明显的柱状树枝晶组织分布，在熔合线处柱状晶生长很粗大，说明铝合金焊接过程中，由于铝的热导率很大，热量很快就传导开，使得热影响区晶粒生长过程中产生很大的过冷度，导致树枝晶组织的出现，过冷度越大，树枝晶生长越粗大，从熔合线向母材方向生长。该组织硬度高而韧性较差，使得焊接接头力学性能较差，是焊接接头最薄弱的区域。这也是拉伸试验-6-中，试样焊接接头的断裂部位主要发生在焊缝热影响区的主要原因。从图5可以看出，母材区为再结晶组织，晶粒非常细小，晶界分布多而均匀，该组织强度高韧性较好，表明6082铝合金具有很好的力学性能。在焊缝区和热影响区均没有发现焊接热裂纹，可证明该焊接工艺可行性良好，所用焊条ER5087焊接性良好。图3焊缝金属微观组织图4热影响区微观组织图5母材微观组织-7-参考文献:[1]郑强,陈康华,刘红卫,黄兰萍,胡化文,彭伟才.浅谈铝合金的焊接[J].铝加工,2003,05:49-52.[2]傅文元.铝及铝合金的焊接[J].造船技术,1992,04:33-40.[3]刘春宁,王秀义,钮旭晶,马永志,孙斌斌.补焊对6082铝合金焊接接头组织和性能的影响[J].焊接技术,2012,01:5-7+1.[4]王建.浅谈铝合金的焊接技术[J].黑龙江科技信息,2012,06:51.[5]唐朝明.铝合金的焊接技术[J].机车车辆工艺,1994,06:1-2+39.[6]唐朝明.铝合金的焊接技术[J].焊接技术,1995,01:46-47.[7]许鸿吉,唐海鹰,刘志平,谢明,焦建强.6082铝合金MIG焊焊接接头组织与力学性能研究[J].热加工工艺,2010,01:131-133.[8]孙元辉,王立夫,王金金,何小勃,孙易安.城轨地铁所用6082铝合金的焊接工艺[J].焊接技术,2010,11:31-33.[9]许鸿吉,唐海鹰,解鹏,谢明,焦建强.6082铝合金FSW焊接接头的组织与力学性能研究[J].材料导报,2010,S1:506-508.[10]刘春宁,胡文浩,高明.高速列车用6082铝合金激光焊接工艺方法研究[J].军民两用技术与产品,2013,Z1:91-94.[11]陶富文,崔云龙.6082铝合金三次焊接修补后的疲劳性能研究[J].电焊机,2014,07:104-106.