薄板铝合金的CMT焊接工艺

作者:徐国建;王子健;杭争翔;郭云强;邱晓杰; 刊名:沈阳工业大学学报 上传者:毛燕英

【摘要】为了解决利用传统焊接方法焊接铝合金时容易造成生产效率低、焊接变形大以及夹钨、裂纹、气孔等缺陷,对6082-T6铝合金进行了冷金属过渡焊,并确定了最佳焊接工艺参数.利用金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析仪和X射线衍射仪对铝合金的焊缝成型、显微组织与相组成进行了分析.利用维氏显微硬度计和万能拉伸试验机测量了焊接接头的硬度和拉伸力学性能.结果表明,在最佳焊接工艺参数下6082-T6铝合金焊缝成型良好,其焊缝组织主要由α-Al固溶体组成.焊接接头的拉伸断裂位置处于热影响区,其最高拉伸强度约为母材的61%,拉伸断口形貌为塑性断口.

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铝合金在日常生产生活中应用广泛,铝及其合金具有优异的物理性能、化学性能和力学性能,广泛应用在家电、建筑、汽车、航空航天等领域.随着焊接技术的发展,已有多种铝合金焊接结构应用于具有特殊使用性能要求的环境中,如航空航天飞行器等铝合金焊接产品[1-2].由于铝与铝合金具有较高的热导性和热膨胀性,因此,当进行铝合金焊接时,容易产生裂纹及气孔,常用的焊接方法包括TIG和MIG焊[3-4].这两种方法虽然均能满足铝及其合金的使用性能要求,但TIG焊效率较低,且易造成夹钨,MIG焊薄板容易产生烧穿等缺陷.冷金属过渡(CMT)焊是奥地利福尼斯公司在MIG/MAG焊的基础上开发出的一种新型焊接技术.当发生熔滴短路过渡时,CMT焊技术的控制系统在采集到短路电流信号时,将会马上切断焊接电流,同时焊枪处的前送丝机构将会回抽焊丝,从而帮助熔滴过渡到熔池,实现无电流下的熔滴过渡,从而避免了焊接飞溅,且可获得较小的热输入量,因而非常适用于薄板的焊接[5-10].1试验材料与设备1. 1试验材料试验材料为6082-T6铝合金,T6表示铝合金经过固溶处理后再经过人工时效处理. 6082-T6铝合金试板尺寸为130 mm×60 mm×2 mm,其化学成分如表1所示.焊丝选用直径为1. 2 mm的ER4043铝硅焊丝.表1 6082-T6铝合金的化学成分(w)Tab. 1 Chemical composition of 6082-T6aluminum alloy(w)%Si Fe Cu Cr M n M g Zn Al1. 0 0. 5 0. 1 0. 3 0. 8 0. 9 0. 2余量1. 2试验设备试验设备主要由TPS2700型CMT焊机、AⅡ-V6型OTC机器人系统等组成. CM T机器人焊接系统如图1所示.保护气体采用高纯氩气,流量为15 L/min,弧长修正系数为0%,焊缝坡口形式为Ⅰ型.图1 CMT机器人焊接系统Fig. 1 CMT robot welding system采用金相显微镜和扫描电子显微镜分析焊缝的宏观形貌和微观组织;采用能谱分析仪分析微区成分;采用X射线衍射仪分析相组成;采用维氏显微硬度计分析焊接接头的硬度分布;采用万能拉伸试验机分析焊接接头的机械性能.2结果与分析2. 1焊缝宏观形貌2. 1. 1焊接电流的影响当焊接速度为110 cm/min、弧长修正系数为0%、焊接电流变化范围为100~115 A时,在6082-T6铝合金试板上进行CMT焊试验.焊接电流对焊缝宏观成型性、熔深、熔宽、深宽比和横断面形貌的影响分别如图2~5所示.由图3、4可知,随着焊接电流的增加,熔宽、熔深与深宽比大体上也随之增加.由图5可见,当焊接电流为100 A时,焊缝尚未完全焊透,表明此时的焊接电流偏小,热输入量不足;当焊接电流达到105 A时,厚度为2 mm的铝合金试板已被熔透,且随着焊接电流的增大,焊接区面积也随之增加.图2焊接电流对焊缝宏观成型性的影响Fig. 2 Effect of welding current onmacro formation of weld2. 1. 2焊接速度的影响当焊接电流为105 A、弧长修正系数为0%、图3焊接电流对熔深、熔宽的影响Fig. 3 Effect of welding current onweld depth and weld width图4焊接电流对深宽比的影响Fig. 4 Effect of welding current on depth-width ratio图5焊接电流对横断面形貌的影响Fig. 5 Effect of

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