铝合金厚板CMT补焊工艺试验

作者:路浩 刊名:焊接学报 上传者:熊正红

【摘要】厚板铝合金产品在焊接生产制造中易出现局部气孔和焊接热裂纹等微小缺陷.对于重要产品需要进行修补,并且需要严格控制修补质量,降低焊接修复次数.针对铝合金厚板焊接结构修复质量提升的需求,利用低热输入、高质量的CMT焊接技术,进行7系高强铝合金CMT补焊工艺试验,与脉冲MIG焊接工艺的焊接接头组织进行了对比.结果表明,相对脉冲MIG焊接工艺,使用CMT工艺进行补焊的焊接温度场低,多次补焊焊接接头软化明显减弱,焊接接头组织恶化程度减弱.结果表明,铝合金厚板采用CMT焊接工艺进行补焊接头质量更为优良.

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0序言高强铝合金焊接对焊接结构设计合理性、焊接工艺水平和材料质量要求很高,如果焊接工艺控制不当,特别是厚板铝合金焊接时层间温度、层间清理、焊道布置控制不当,厚板铝合金产品在焊接生产制造中易出现局部气孔和焊接热裂纹等微小缺陷.对于重要产品需要进行焊接修补,并且需要严格控制焊接修补质量,降低焊接修复次数,在降低产品报废率的同时保障产品质量具有重要经济效益.铝合金在补焊过程中易出现热裂纹等焊接缺陷,以及热影响区软化、晶粒粗大导致的接头性能下降等问题,因此选择一种低热输入的焊接方法对缺陷修复具有重要意义.目前国内外低热输入焊接新工艺有CMT(冷金属过渡)技术、Coldarc技术等.其中CMT技术是低热输入焊接工艺中的佼佼者,CMT技术在熔滴短路时电源输出电流几乎为零,同时焊丝回抽帮助熔滴脱落,实现熔滴冷过渡,大大降低了焊接过程的热输入[1-5].文中针对铝合金厚板焊接修复质量提升的需求.采用脉冲补焊工艺与CMT补焊工艺进行补焊对比试验,对补焊后的焊接接头显微组织和硬度进行了测试分析,与脉冲焊接工艺下的补焊焊接接头进行对比,试验结果表明相对脉冲MIG焊接工艺,采用CMT焊接工艺进行补焊的铝合金焊接接头质量更为优良.1补焊工艺试验1.1CMT焊接工艺在传统正极性(EP)CMT焊接技术的基础上,福尼斯在2010年成功开发出了CMTAdvanced系列焊机,实现了极性变换,依靠负极性(EN)阶段高的焊丝熔化效率,进一步降低了热输入.新一代焊接具有直流CMT,交流CMT,直流CMT与脉冲混合过渡,交流CMT与脉冲混合过渡,以及纯脉冲过渡等多种工作模式.1.2CMT补焊试验为了评价CMT铝合金焊接在多次补焊过程中的热裂纹敏感性,针对某7系列12mm厚铝合金进行补焊热裂纹敏感性试验.补焊试验包括一次补焊、二次补焊、三次补焊试验.试板长350mm,宽150mm,试验件焊道布置和焊接过程见图1.试验过程如下:(1)根据预定的焊接参数,完成过程1试板焊接,试板焊接完成后,切除试件接缝的堆高,进行过程2槽部加工,最后进行过程3一次补焊,获得一次补焊试板;此步骤进行3次,制作三块试板,留一块做最终一次补焊试板,其余两块继续补焊.(2)将第一步骤中的两块板重复过程23一次,进行槽部加工,完成长度试板的二次补焊;其中一块作为最终二次补焊试板,另一块继续补焊.(3)将第二步骤中的剩余试板继续补焊,切除试件接缝的堆高,重复过程23一次,进行槽部加工,完成试板的三次补焊.焊接及补焊工艺参数详细见表1.保护气体采用高纯氩气体,焊丝直径1.2mm,焊接在机器人工图1CMT补焊试验过程Fig.1Procedureofrepairweldingtest作站上完成.采用CMT焊接工艺进行一次、二次、三次补焊的试验件经渗透探伤,检测结果未发现裂纹.表1CMT焊接及补焊工艺参数Table1WeldingparametersofCMT焊道焊接电压U/V焊接电流I/A焊接速度v/(mms-1)S120.524060S220.524060F120.524060补焊焊道20.5245601.3脉冲MIG焊接工艺进行12mm厚板脉冲MIG工艺焊接试验,用以对比CMT铝合金多次补焊后焊接组织的变化.焊接工艺参数见表2所示,保护气体采用高纯氩气体,焊丝直径1.2mm,焊接在机器人工作站上完成.图2为12mm厚脉冲焊接接头宏观照片及焊道分布图.焊道焊接顺序为S1,S2,S3最后焊S4,共四道.表2脉冲焊接工艺参数Table2WeldingparametersofMIG焊道焊接电压U/V焊接电流I/A焊接速度v/(mm

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