5B06焊丝在7A52装甲铝合金上的焊接性研究

以7A52铝合金为研究对象,采用全自动MIG焊分别对5B06、5356、5A56焊丝进行焊接工艺试验,并通过X射线检测、力学性能试验、显微组织观察、鱼骨状热裂纹敏感性试验等技术手段,研究5B06、5356、5A56焊丝焊接7A52母材的各项性能。结果表明,5B06焊丝焊接接头的抗拉强度为315 MPa、伸长率为2.5%,在3种焊丝中均为最大,接头的力学性能和焊接性能最佳,热裂纹敏感性最低。     

焊接保护气体对7N01铝合金接头力学性能的影响

针对A7N01铝合金MIG焊接工艺,分别采用纯Ar气体和He-N2-Ar混合气体作为保护气体,并通过拉伸、弯曲、硬度以及疲劳试验分析焊接接头的力学性能。试验结果表明:与纯Ar气体保护焊相比,采用He-N2-Ar混合气体焊接时,A7N01焊接接头在循环寿命为107条件下的疲劳强度提高约9.3%,而接头准静态拉伸性能的改善效果有限,其抗拉强度仅提高约2.5%;在He-N2-Ar混合气体保护条件下,焊接接头疲劳性能改善的主要原因是焊缝气孔数量明显减少,而焊接气孔对接头的准静态抗拉强度影响不大。     

钪锆微合金化焊丝焊接头的组织与性能

用ER5356铝镁合金焊丝和用钪和锆复合微合金化的铝镁合金焊丝对7A52铝合金板材进行手工钨电极惰性气体保护焊,随后对焊接接头的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明,7A52铝合金焊接接头的力学性能低于基板的性能,焊缝区和热影响区是焊接接头上两个最薄弱的区域。用钪和锆复合微合金化的铝镁基合金焊丝与ER5356铝镁合金焊丝比较焊接,板材焊接接头的屈服强度和延伸率分别提高了24%和37%,分析认为其强化和韧化的机制主要是含钪和锆的化合物粒子的晶粒细化作用及其弥散强化作用。     

5A06铝合金活性TIG焊接头组织与性能研究

采用防锈铝合金专用活性剂,进行5A06铝合金TIG焊接试验,研究5A06铝合金活性TIG焊接头的组织与性能。使用光学显微镜、扫描电子显微镜观察焊接接头的组织形貌,用电子探针分析焊缝区域的化学成分变化,并通过拉伸、断口观察等试验分析活性剂对焊接接头力学性能的影响。结果表明:与常规TIG焊相比,活性TIG焊的焊缝组织细密,基本不存在气孔、裂纹等焊接缺陷;活性TIG焊接头的拉伸强度、综合断裂伸长率和显微硬度均得到提高,焊接接头的性能良好。     

7A52铝合金厚板搅拌摩擦焊接头性能研究

采用搅拌摩擦焊工艺对20mm厚的7A52铝合金进行了焊接,用金相显微镜、扫描电镜等分析测试手段,分析了焊接接头的组织与性能。研究表明:20mm厚的7A52铝合金,在合理的工艺参数下,接头强度可达母材的87%;焊核区发生动态再结晶,生成细小的等轴晶粒。断口分析表明,搅拌摩擦焊接头断口为明显的韧窝形貌,并用位错理论解释了微观断裂机制。     

含Sc焊丝对7B52叠层铝合金焊接接头组织与性能的影响

使用1~#不含钪与2~#含钪铝镁焊丝对7B52叠层铝合金板采用MIG焊接方法进行焊接,并对焊接接头进行力学性能测试及显微组织分析研究。结果表明:采用2~#焊丝焊接板材,焊接接头焊缝区和熔合区晶粒尺寸均小于1~#焊丝焊接接头;1~#焊丝与2~#焊丝焊接接头平均抗拉强度分别为306 MPa和358 MPa,断后伸长率分别为3.3%和5.5%;添加微量钪元素后焊缝区的显微硬度也得到提高。因此,含钪铝镁合金焊丝能提高7B52叠层铝合金板材的焊缝综合力学性能,推动7B52叠层铝合金的应用。     

焊接电流对7N01铝合金焊接接头组织和性能的影响

采用TIG焊对7N01铝合金进行焊接,利用金相、硬度和腐蚀实验,研究不同焊接电流对7N01铝合金焊接接头组织和性能的影响。结果表明:当焊接电流为170 A,焊接接头的组织为细小均匀的α-Al固溶体,其上分布着均匀、细小、弥散的η相,接头具有较好的硬度和耐蚀性。     

焊缝低配度对铝合金焊接接头强度的影响

为研究焊缝低匹配度对铝合金焊接接头强度的影响规律,分别对ER5356与ER5087焊丝熔敷金属和A7N01铝合金焊接接头进行拉伸试验,并对具有不同低强焊缝的焊接接头进行疲劳强度试验。结果表明:无论是采用ER5356焊丝还是ER5087焊丝,A7N01铝合金的焊接接头均呈低匹配形式;与ER5356焊丝相比,使用ER5087焊丝焊接的铝合金接头焊缝金属的低匹配程度降低,并且随着焊缝强度低配度的降低,焊接接头的静强度和疲劳强度均相应提高。可见,焊缝低配度是影响铝合金焊接接头强度的一个重要因素。     

超声冲击对7A05铝合金焊接接头性能的影响

对7A05铝合金采用双丝MIG焊接工艺得到的焊接接头进行超声冲击处理,并从焊趾处应变与应力、抗拉强度、疲劳寿命和疲劳断口扫描等方面对经过超声冲击处理和未经超声冲击处理的试样进行对比研究。研究结果显示,经过超声冲击处理的试样,焊趾处拉应力减小,抗拉强度增大,平均疲劳寿命变长。疲劳断口扫描显示冲击后材料在断裂前发生明显的塑性变形。     

7A52厚板铝合金单双面搅拌摩擦焊接头性能对比分析

通过对30 mm厚的7A52铝合金轧制板材进行搅拌摩擦焊接工艺试验,对比分析了单面焊接和双面焊接两种工艺对焊接接头组织和性能的影响。结果表明:与单面1道焊接相比,双面(背部2次)焊接细化了前1道焊缝组织,消除单面焊道背部缺陷,且焊接接头各区的硬度趋于均匀一致,基本达到母材硬度水平,焊接接头伸长率和拉伸强度都优于单面焊接;双面焊接头断口呈韧性断裂,单面焊接头断口韧窝数量低于双面焊。     

2519铝合金及焊缝应力腐蚀性能研究

用美国ER2319焊丝,采用钨极氩弧焊接和搅拌摩擦焊接工艺焊接2519铝合金板材。对两种焊接工艺焊接的板材焊缝部位取样,用慢应变速率试验方法,研究2519铝合金板材及两种焊接工艺焊接的接头,在3.5%NaCl溶液中,1.58×10-6s-1的慢应变速率下的应力腐蚀特性。试验结果表明:2519铝合金板材及焊缝抗应力腐蚀性能较好;用钨极氩弧焊接工艺焊接的试样,在惰性气体中试样断在焊缝的熔合线附近;搅拌摩擦焊接工艺焊接试样,不论在惰性气体还是在3.5%NaCl溶液中,均断裂在焊缝部位。焊缝区的抗应力腐蚀性能好于板材。     

单丝、双丝MIG对7A52铝合金焊缝性能和变形的影响

采用单丝、双丝MIG两种焊接工艺研究7A52铝合金焊缝抗拉强度和硬度分布以及平板对接产生的自由变形特点。结果显示:5A56、5356焊丝形成的焊缝强度低于母材;单、双丝焊缝截面硬度分布规律基本相同,但双丝焊较单丝焊热影响区减小1/3;单丝焊对接缝的自由变形远大于双丝焊。     

7A52铝合金焊接结构件疲劳性能研究

用西南铝加工厂生产的6mm厚7A52铝合金板、5A56焊丝,采用手工氩弧焊接的方法,焊接了9件箱形模拟结构件。对其弯曲疲劳性能进行了研究,试验频率为4.5-6Hz,应力比R=0.1。试验后对铝合金模拟结构件疲劳断口形貌进行了微观分析,确定裂纹形成机制。结果表明,7A52焊接模拟结构件的疲劳特性为离散分布,说明模拟结构件疲劳现象是一种较为复杂、相互联系的多因素过程。因此,结合国外资料介绍铝合金焊接结构件的试验数据,经保守估算,7A52焊接结构件的弯曲疲劳寿命N=1×106次的疲劳强度值为σ0.1=45MPa。经扫描电镜微观分析表明,疲劳裂纹源均由焊接缺陷引起。     

焊接电流对LD10CS焊接接头组织和性能的影响

对LD10CS铝合金进行TIG焊,利用金相、硬度和腐蚀实验,研究不同焊接电流对LD10CS铝合金焊接接头组织和性能的影响。结果表明:当电流过大时,热输入量大导致晶粒粗大,且过大的焊接电流还可能造成合金元素的烧损;而电流过小时,冷却速度过快,第二相无法充分均匀地析出;当焊接电流为230 A,焊接接头的组织为细小均匀的α-Al固溶体,并且在其上分布着均匀、细小、弥散的第二相,使接头具有较好的硬度和耐蚀性。     

7A52铝合金双丝MIG焊接温度场数值模拟

采用ANSYS的"生死"单元技术,对7A52铝合金双丝MIG焊接的热过程进行数值模拟。实现多层焊中焊缝填充的动态过程,与真实试验过程完全吻合。结果表明,7A52铝合金双丝MIG焊接过程中,焊点处的峰值温度可达到837℃。     

30mm厚7A52铝合金搅拌摩擦焊接组织与性能研究

针对30 mm厚的7A52铝合金,采用搅拌摩擦焊接技术进行单道焊接试验,利用光学显微镜等工具对焊接接头组织及力学特性进行研究。结果表明:沿焊缝区横截面的硬度分布呈现W形,TMAZ/HAZ过渡区为接头软化区,硬度最低值在前进侧的TMAZ/HAZ过渡区;焊接接头强度达到母材强度的85.8%,断裂于TMAZ/HAZ过渡区,为韧窝断口形貌。     

21世纪航天工业铝合金焊接工艺技术展望

简要回顾了航天工业铝合金焊接技术的发展，并对国内外铝合金在航天器上的应用情况进行了综述和分析。介绍了铝合金焊接技术的最新发展和应用前景，其中包括变极性等离子焊、局部真空电子束焊、气脉冲焊接技术、搅拌摩擦焊、焊接修复技术以及焊接工艺裕度和焊接结构安全评定技术。     

6061-O铝合金搅拌摩擦焊研究

采用搅拌摩擦焊(FSW)方法对6mm厚的6061-O铝合金板材进行对接,利用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)分析母材和焊接接头的显微组织和断口形貌,并测试其拉伸性能和显微硬度。结果表明:焊接速度v为300mm/min时,当搅拌头旋转速度n低于800r/min,6061-O铝合金FSW接头出现明显的未焊合缺陷;当转速提高到1200r/min,接头缺陷消失,接头拉伸性能与母材接近。在所选工艺参数下获得的FSW接头硬度均比母材高,最高点均出现在焊核区;断口分析表明,断裂均为韧性断裂,且位置均出现在远离接头的前进侧热影响区。