7A52铝合金交流钨极氩弧焊焊接电流对焊接接头组织性能的影响

作者:盖红德;唐杰;戴家辉;张明贤 刊名:材料导报 上传者:袁贵勇

【摘要】采用交流钨极氩弧焊对7A52铝合金板进行焊接,通过对不同焊接电流得到的焊接接头显微组织和显微硬度的分析,得出焊接电流对焊接接头组织性能的影响。试验结果表明,当焊接电流为140~160A时,得到的焊缝组织较均匀,晶粒排列较紧密,焊接接头性能较好。

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0引言7A52铝合金是国内研发的一种可进行热处理强化的高强可焊铝合金,具有比强度高、硬度高、热加工性良好、耐腐蚀性较好和韧性较高等优点,广泛应用于交通运输、航天航空和工程装备等领域[1-4]。但由于熔化热的作用,7A52高强铝合金在焊接时极易产生热裂纹等缺陷,因此其焊接一直是工业生产的难点,为使7A52高强铝合金得到更广泛的应用,有必要对其焊接工艺参数进行优化选择。本实验采用交流钨极氩弧焊对7A52高强铝合金进行焊接,通过分析焊接接头显微组织和显微硬度的变化研究了焊接电流对焊接接头组织性能的影响,进而优化7A52的焊接工艺参数。1实验1.1实验材料实验材料为厚6mm的7A52高强铝合金板材和直径为4mm的5356牌号焊丝,其主要化学成分[5]见表1(质量分数,%)。采用牌号为5356的焊丝进行焊接,焊接过程中采用氩气作为保护气。焊接工艺参数见表2。1.2测试方法采用AJX-02型光学金相显微镜对7A52铝合金焊接接头显微组织进行观察,利用HV-1000显微硬度计对焊接接头显微硬度分布进行测试,加载50g,时间15s。表17A52铝合金和5356焊丝的主要化学成分Table1Mainchemicalcompositionof7A52aluminumalloyand5356wire基体焊丝Zn4.04.80.1Mg2.02.84.55.5Cu0.050.20.1Mn0.20.50.050.2Cr0.150.250.050.2Ti0.050.180.060.2Zr0.050.15/Fe0.300.4Si0.250.25Al余量/表2焊接工艺参数Table2Weldingparameters试样编号焊接电流/A焊接电压/V钨极直径/mm氩气流量Lmin-1焊接速度mmmin-1110012015202.015200212014015202.015200314016015202.015200416018015202.0152002结果与讨论2.1焊接接头显微组织2.1.1母材区显微组织分析从图1中可以看出,7A52铝合金母材的微观组织是典型的轧制经淬火加人工时效的组织,轧制组织由再结晶组织与变形的带状组织组成,晶粒沿轧制方向排列,呈明显方向性的板条状,这是由轧制过程中的变形引起的。晶粒的长度达到数百微米,厚度为数十微米。2.1.2焊缝区显微组织分析各试样焊缝区的金相图片如图2所示,图中上方区域接近熔合区。7A52铝合金的焊缝主要由(Al)+(MgZn2)相组成,其中(Al)固溶体呈白亮色,不熔相(MgZn2)分布在基体上,黑色的晶界清晰。焊缝组织基本呈等轴枝晶形态分布。从图2中可以看出,1号试样焊缝区等轴晶组织排列较紧密,其中有两层细碎晶粒。焊接电流过小,熔池结晶速度快,因而1号试样焊缝区液-固相及固-固相间的溶质来不及扩散,加之各相组元、熔池各部位结晶先后不同,导致未结晶部位溶质浓度有差异,且来不及均匀化,在结晶时出现偏析[6],其焊缝区组织排列不连续,易导致焊接接头力学性能变差。2号试样焊缝区晶粒接近柱状晶组织,且晶粒粗大,组织不均匀,相邻晶粒排列疏松,这将直接影响焊接接头的力学性能。3号试样焊缝区晶粒全部为等轴晶。焊接过程中,在焊接电弧热影响下,晶核周围都是过冷区,晶体沿各个方向生长的速率都相等,形成了均匀的等轴晶,且晶粒细小、排列紧密,该焊缝显微组织比1号、2号试样好。4号试样焊缝组织以柱状晶组织为主,存在着一些等轴的细碎晶粒,这是由成分偏析引起的。该试样焊缝区存在明显的沿晶界裂纹,这是因为焊接电流比较大,温度过高,引起焊缝内部组织过烧,使合金内晶

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