6082厚板铝合金TIG焊工艺试验及应用

作者:翟立飒 刊名:焊接技术 上传者:舒中发

【摘要】通过拉伸、弯曲、硬度等试验及金相组织分析,对采用TIG焊的6082厚板铝合金焊接接头组织和性能进行研究。结果表明:采用TIG焊的焊接试样的断裂位置位于热影响区,试样抗拉强度低于母材抗拉强度,约为母材的50%,但能满足产品焊缝位置的设计强度要求;试样有良好的弯曲性能,焊缝及母材的硬度变化不大,热影响区软化现象明显;焊缝组织呈等轴枝晶分布,熔合区组织为晶粒粗大的柱状晶,基体的晶粒沿轧制方向延长呈纤维状。通过各种试验和分析,TIG焊接接头抗拉强度虽低于母材抗拉强度,但能满足产品设计强度,根据产品结构特点及设计强度要求,厚板6082铝合金可采用TIG焊。

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0前言6082铝合金具有自身质量小、比强度高、耐腐蚀性能好、无磁性、成形性好及低温性能好等优点,用铝合金代替钢板焊接,结构自身质量可减小50%以上。机车为了实现轻量化,很多结构件采用6082铝合金,如机车顶部某焊接结构件选用6082铝合金,焊接接头处设计强度值为50MPa,希望选用一种合适的工艺达到高质量、高效率、低成本的制造工艺要求。通常厚板6082铝合金采用MIG焊,鉴于MIG焊的工艺特点,比采用TIG焊使焊缝的气孔倾向更大,更易产生变形,并且该结构件的位置、尺寸长度等不适合采用MIG焊,只能采用TIG焊。本课题拟对6082厚板铝合金TIG焊接头的组织和性能进行研究,为我国高速列车的实际生产提供一定的理论依据。1试验材料及试验方法1.1材料制备和焊接试验所用材料为15mm厚的热处理强化铝合金6082-T6铝合金(固溶处理+人工时效),焊接试板尺寸为300mm150mm15mm。采用TIG焊多层多道焊接工艺,焊接填充材料为准3.2mm的Al5087焊丝,采用的保护气体为(Ar)99.99%,气体流量均为15L/min,坡口形式为80的V形。试验材料和焊接填充材料的化学成分见表1,试验材料的力学性能见表2。焊接方法为TIG焊,试件采用多层多道焊,采用对接接头的形式,焊接工艺参数见表3。1.2试验内容和方法焊后按相关标准分别进行了外观检查、渗透探伤、X射线探伤等无损检测及室温拉伸、弯曲、硬材料名称MgCrAl5087余量Mn0.08~0.2Si0.256082-T60.40<0.100.660.10Al50870.250.6~1.04.3~5.20.05~0.25材料名称ZnZrAl6082-T6<0.10余量Fe0.260.40Ni<0.05Cu<0.100.05Ti<0.100.15表3厚15mm试样TIG焊的焊接工艺参数表2试验材料的力学性能表1试验材料的化学成分(质量分数)(%)材料名称抗拉强度/MPa伸长率A(%)608231010.5屈服强度/MPa270弹性模量/GPa70焊道顺序气体流量/(Lmin-1)道间温度/7~916200~220焊接电流/A190预热温度/1~3220~230220164~620016200~220度等力学性能试验,并对宏观金相、微观金相和断口形貌进行了分析。外观检查和渗透探伤按照ISO176372003和EN12892002标准进行。采用MHF200D探伤机对焊接接头按照ISO176362003标准进行X射线探伤。宏观金相检查和微观金相检查按照ISO176392003标准进行。试验材料均在焊接接头横截面方向截取试样,焊缝位于试样中心部位。室温拉伸试验按ISO41362001在WE-300液压式万能材料试验机上进行。室温弯曲试验按ISO51732000在WB-300型微机控制电液伺服板材弯曲试验机上进行。硬度测试按GB/T43421991在FM700显微硬度计上进行,加载载荷1N。并分别用BX51M金相显微镜、JSM-6460LV扫描电镜对焊接接头的组织形态、拉伸试验断口进行观察与分析。2试验结果与分析讨论试板焊缝外观检查结果:无裂纹、气孔、未熔合、咬边及其他焊接缺陷。试板焊缝渗透探伤检查结果:无裂纹、气孔、未熔合、咬边及其他缺陷。试板焊缝X射线探伤检查结果:无裂纹、未熔合、咬边等焊接缺陷,存在ISO100422006标准中B级要求规定的可接受气孔。2.1拉伸及弯曲试验结果拉伸及弯曲试验结果见表4。(1)板厚为15mm的6082铝合金TIG焊接接头抗拉强度平均值为155MPa,断位位于距熔合线10~15mm

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