固溶时效对2219-T6铝合金MIG焊接接头组织与性能的影响

采用MIG焊(熔化极气体保护焊)对2219T6铝合金板材进行焊接试验,并分别对焊接态和热处理态2219铝合金接头组织和性能进行分析。结果表明,焊接态接头的力学性能远低于母材的,接头的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为257 MPa、150 MPa和5%,焊接系数仅为0.58。经过固溶时效处理的接头组织发生明显变化,晶粒粗化、网状共晶组织消失,但同时焊缝区析出高密度弥散、针状分布的θ″-Al2Cu相,提升了接头性能,接头抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为439 MPa、325 MPa和11%,焊接系数提升了0.42。

A7N01S-T5铝合金MIG焊接接头的应力腐蚀行为

选取A7N01S-T5铝合金及其MIG焊接接头,采用慢应变拉伸(SSRT)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)等测试手段研究腐蚀环境和慢应变速率对焊接接头应力腐蚀开裂(SCC)行为的影响。结果表明,3.5%NaCl腐蚀环境下焊接接头的自腐蚀敏感性高于母材。母材和焊接接头应力腐蚀敏感性随慢应变速率的升高而增大,且焊接接头的应力腐蚀敏感性远高于母材。拉伸速率超过5×10^-6 mm·s^-1后,接头的应力腐蚀加速。试样SSRT断口的SEM分析表明:母材和焊接接头在空气中以脆性断裂为主,在3.5%NaCl腐蚀环境中均发生典型应力腐蚀开裂,但焊接接头对腐蚀环境的应力腐蚀敏感性更高。

5A06铝合金MIG焊接接头深冷强化机理研究

铝合金焊接技术是节能环保型铝合金材料能否广泛应用的关键技术之一。但铝合金焊接存在焊接接头的软化问题，因此限制了铝合金焊接结构件的广泛使用。铝合金焊接接头软化问题，无论从焊接工艺方面采取措施还是在焊后采取热处理措施，解决效果皆存在一定的局限性。本文提出了改善铝合金MIG焊接接头组织和力学性能的深冷处理方法，通过试验的方法系统研究了深冷处理参数对5A06铝合金MIG焊接接头组织和性能的影响，并从微观层次探讨了深冷处理提高5A06铝合金MIG焊接接头的性能的机理，探索了改善铝合金焊接接头软化的新途径。根据确定的研究路线，本文主要研究结果如下。

异种铝合金MIG焊接接头的疲劳破坏行为

用高频疲劳试验机、显微硬度计、OM、SEM、XRD等设备研究了5454-H24/6106-T6异种铝合金MIG焊接接头的显微组织及疲劳性能。结果表明:焊缝区为等轴晶组织,由α-Al基体+少量[FeMgO]析出相组成,5454-H24铝合金侧熔合区为α-Al基体+Al-Mg共晶,6106-T6铝合金侧熔合区为α-Al基体+Al-Si共晶;拉伸试样断裂位置与6106-T6铝合金侧软化区一致;带余高焊接接头疲劳极限σ_(-1)=115 MPa,疲劳极限比σ_(-1)/R_(m)=56%,去除焊缝余高后焊接接头疲劳强度提升6.9%。低应力下疲劳源多位于焊缝表面气孔、疏松等焊接缺陷处,高应力下裂纹更易在焊缝边部的焊接缺陷处萌生。焊缝余高和焊接缺陷是影响焊接接头疲劳性能的主要因素。

不同焊接工艺对5083-H111铝合金MIG焊接接头力学性能的影响

通过拉伸、弯曲和硬度试验,研究不同焊接线能力和预热温度对5083-H111铝合金MIG焊焊接接头力学性能的影响。结果表明,在不同线能量和预热温度下,5083-H111铝合金(4mm)焊接接头的抗拉强度良好,均满足标准要求;在不同线能量和预热温度下焊接接头的弯曲性能良好;在不同线能量和不同预热温度下,接头各区域的硬度变化不大,且无明显软化现象。

A5083P-O铝合金MIG焊接接头组织及疲劳性能研究

A5083铝合金为Al-Mg系防锈型铝合金,不可热处理强化,塑性较好,但强度较低,其耐蚀性和焊接性良好,退火状态时切削加工性较差。研究4 mm厚度A5083P-O MIG焊接接头的组织、硬度及其疲劳强度,发现接头的焊缝组织主要是以细小的枝晶为主,熔合线靠母材侧为垂直于熔合线的细长柱状晶粒。焊接接头各区域硬度值为70~80 HV,热影响区的软化现象不明显。接头的条件疲劳强度能够达到95 MPa。

机械振动辅助铝合金MIG焊接接头组织与性能研究

MIG焊是新能源汽车铝合金车身的主要连接工艺,但铝合金MIG焊接存在接头软化、焊缝极易出现气孔等问题,给铝合金车身结构焊接质量管控带来了严峻挑战。为了改善铝合金MIG焊的接头质量,将机械振动作为外部激励引入到铝合金MIG焊接过程中,采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察接头微观组织,采用电子背散射衍射仪确定焊缝和热影响区的晶粒大小,采用X射线探伤仪检测接头中的气孔数量,使用维氏硬度计测试接头显微硬度,在电子万能试验机上进行室温拉伸试验,研究振动频率对焊缝成形、气孔分布、显微组织及力学性能的影响。结果表明,机械振动能有效细化焊缝晶粒,减少焊缝气孔数量,增大熔深,提升接头强度和硬度,提高铝合金的焊接质量。并且随着振动频率增加,焊缝晶粒尺寸和气孔数量逐渐减小,熔深及接头的抗拉强度和硬度逐步增加。

高速列车用6A01-T5铝合金MIG焊接接头软化行为研究

利用万能材料拉伸试验机、显微硬度计、金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、能谱仪等设备研究了6A01-T5铝合金MIG焊接接头的微观组织与力学性能,重点针对其软化行为进行了分析。结果表明,焊缝心部为等轴晶的典型铸态组织,靠近熔合线附近的焊缝为柱状晶组织。在距离两侧熔合线约6 mm处的热影响区均存在一软化区,为焊接接头的最薄弱区。焊接接头抗拉强度159 MPa,断后伸长率10.2%,断裂位置为硬度最低的软化区。软化区受焊接热影响产生过时效作用,Mg2Si析出相聚集长大是导致该区域硬度降低的主要因素。

轨道交通用6082-T6铝合金MIG焊接接头组织与疲劳性能

为实现轨道的科学化建造,减少质量问题的出现,越来越多的施工企业通过技术创新等多种举措,对现有施工体系进行升级,旨在实现轨道交通制造体系的升级。文章以轨道铝合金焊接作为研究对象,通过对焊接接头的科学分析以及高效应对,有效应对MIG焊接工艺体系下,铝合金焊接接头的疲劳度,提升结构强度,延长轨道交通铝合金的整体使用寿命。

5052铝合金CMT焊、脉冲MIG焊和交流TIG焊接头组织与性能对比研究

文中分别采用CMT焊、脉冲MIG焊和交流TIG焊对2 mm厚的5052铝合金板进行了焊接,使用金相显微镜、显微维氏硬度计、电子万能试验机等研究接头的宏观金相、显微组织、硬度分布、抗拉强度、弯曲性能。结果表明:焊缝美观无缺陷;母材区和热影响区的显微组织为α(Al)基体+大量析出的β(Mg 2 Al 3),焊缝区显微组织为α(Al)基体上分布大量的β(Mg 2 Al 3)相及Mg 2 Si化合物,枝晶内的Si处于过饱和状态,产生了固溶强化和细晶强化作用,使得焊缝区的显微硬度高于母材区和热影响区;CMT焊、脉冲MIG焊、交流TIG焊接头的抗拉强度分别为257 MPa、266 MPa、264 MPa,达到了母材抗拉强度的90%以上;面弯和背弯试验,所有试样都未出现超过3 mm的裂纹。

7005铝合金主桥节工作站MIG系统设计与焊接接头组织性能研究

应急桥梁作为灾害救援中能发挥出极大作用的救援装备,自身质量应尽量小,铝合金自身密度低、质量轻,可解决这个问题.但目前,应急桥梁的部件仍使用手工焊,这种方法不仅生产效率低,焊接的质量也不稳定.文中使用焊接工作站来焊接主桥节,分析了工件的尺寸、结构和焊缝位置,进行了总体方案的设计,选择了4台机器人搭配单台变位机的焊接方案,完成对工作站总体布局.并对主桥节材料7005铝合金进行了焊接接头组织和性能试验,选择使用单丝MIG焊完成对7005铝合金试样的焊接,并对试样进行力学性能测试.试验表明:焊缝的抗拉强度平均为290.74 MPa,断裂在热影响区;焊缝区的热影响区硬度最低,平均为75 HV,焊缝中心处区稍高,平均为115 HV,母材硬度最高,平均为165 HV.通过金相照片观察试样的接头组织,发现热影响区晶粒粗大,并分析了焊缝产生气孔以及焊缝热影响区软化的原因,并提出了解决措施,可以应用到实际生产中.

6082–T6/7075–T6异种铝合金搅拌摩擦焊接接头应力腐蚀行为

为提高航空、航天运载工具异种高强度铝合金零部件搅拌摩擦焊接接头在腐蚀环境下的服役可靠性,采用金相分析、电子显微分析和四点弯曲应力腐蚀法,对经过T6处理的6 mm厚6082–T6/7075–T6异种铝合金搅拌摩擦焊接接头应力腐蚀行为进行了研究。结果表明,搅拌头转速1200 r/min、焊接速度80 mm/min条件下,6082–T6/7075–T6母材获得了具有“洋葱环”结构的致密、成形良好的搅拌摩擦焊接接头组织。6082–T6和7075–T6母材搅拌摩擦焊接接头四点弯曲应力腐蚀主要发生在后退侧的7075–T6铝合金一侧,而前进侧6082–T6铝合金一侧表现出较好的耐蚀性。这主要是由于异种铝合金母材电极电位差异导致焊接接头发生应力作用下的电偶腐蚀所致。此外,α–Al基体与第二相形成微区电偶对,以及焊接接头热机械影响区(TMAZ)、热影响区(HAZ)和母材区(BM)存在的大角度晶界也是造成应力腐蚀的重要原因。

6082铝合金MIG焊焊接接头组织与力学性能研究

通过拉伸、弯曲、硬度试验以及金相分析等对6082铝合金MIG焊接头的力学性能与显微组织进行了研究。结果表明:采用5087焊丝焊接6082铝合金时,具有较好的抗拉性能,板厚8和4mm的焊接接头焊态的抗拉强度分别为母材的77.8%和73%;弯曲断裂集中在熔合线处,弯曲角度均较小;6082铝合金MIG焊接头焊缝中心组织为等轴晶,靠熔合线的焊缝晶粒沿散热方向呈柱状晶,熔合区晶粒粗大;软化区出现过时效效应,使Mg2Si长大,成为接头最薄弱的区域。

YAG-MIG复合焊接ZL-114A铝合金的接头组织与性能研究

为了研究ZL-114A铝合金YAG激光-熔化极惰性气体保护(MIG)电弧复合焊接接头性能,采用拉伸试验和扫描电子显微镜对其力学性能和显微组织进行了测试分析。由于焊接固有的快速冷却特性及进口4047焊丝中细化晶粒元素(Ti)的存在,焊缝金属组织普遍较铸造组织细小,而且与采用的焊接线能量有关;靠近熔合线附近的晶粒粗化及固溶相的析出导致其硬度陡降,成为所谓的"软化区",是接头最脆弱部分,但其宽度及粗化程度较一般MIG电弧焊小,接头拉伸强度为母材的80%左右,断口呈脆性断裂特征。实验结果表明,采用适当的工艺参量,YAG-MIG复合焊接可以在较高的速率下得到高质量的焊接接头,是一种理想的铝合金高效焊接技术。

7075铝合金激光-MIG复合焊接接头组织及性能的分析

对激光-MIG复合焊7075铝合金焊接接头的显微组织和显微硬度进行了研究。结果表明,焊缝为树枝晶组织,熔合区为柱状组织,热影响区及母材仍保持了轧制组织形态,并且发现焊缝内存在枝晶偏析,在熔合区和热影响区出现过烧现象,存在大量白色析出相。焊缝区内主要强化元素Zn的含量低于母材。透射电镜进一步观察发现,焊接接头各部分均有大量的沉淀强化相,焊缝和热影响区中的位错密度低于母材。显微硬度测试结果显示,焊缝区和热影响区的硬度低于母材。硬度降低的原因同显微组织、第二相颗粒、合金元素含量、位错密度及晶粒粗化有直接的关系。

6082铝合金MIG焊焊接接头组织及腐蚀性能研究

采用电化学方法研究了6082铝合金MIG焊焊接接头在NaCl、Na_2SO_4及其混合溶液中的腐蚀行为,分析了Al5087铝合金焊丝焊后接头显微组织及硬度。结果表明:6082铝合金MIG焊焊接接头组织为α(A1)固溶体基体上均匀分布着大量强化相Mg_2Si,焊缝中心为等轴晶,靠熔合线处呈柱状晶;熔合线处硬度最高,热影响区出现软化区;在三种溶液中,焊缝的腐蚀电位均大于母材腐蚀电位,耐电化学腐蚀性能优于母材;在混合盐溶液中,由于形成稳定、不溶于铝的硫酸盐减弱了SO_4^(2-)溶液对铝合金的进一步侵蚀,其耐电化学腐蚀性能优于单一盐溶液。

2519高强铝合金双丝MIG焊接接头时效弱化研究

试验发现20 mm厚2519铝合金双丝MIG焊接接头存在时效弱化问题,这是由于厚板双丝MIG焊热输入量大,接头长时间处于高温状态,已凝固焊缝金属相当于已经接受了一次时效处理,接头在焊后已经达到“峰失效”或接近“峰失效”的欠时效状态。焊后时效过程中,焊缝中大量析出脆而硬且与基体无共格关系的θ相,降低晶格畸变程度,从而降低了合金的强度,使接头呈现“过时效”状态。另外,块状θ相在晶界处连续分布,也削弱了晶界强度,导致接头抗拉强度降低。

国产A6N01铝合金型材MIG焊接头的微观组织与力学性能

利用金相观察、显微硬度测定、拉伸和弯曲性能测试等方法研究了A6N01-T5铝合金型材MIG焊接接头的显微组织和力学性能.结果表明：焊接接头焊缝中心金属为明显的激冷形成的铸态组织,呈等轴晶状;熔合区靠近焊缝侧的结晶形态为沿散热方向排列的柱状晶,邻近熔合区的热影响区晶粒粗化.焊缝中心处具有较高的显微硬度,在距离焊缝中心10~12 mm处的热影响区显微硬度值最低.国产A6N01-T5铝合金型材焊接接头抗拉强度达到欧洲标准DIN EN 288-4的要求.

多道焊接热循环对6082-T6铝合金接头热影响区显微组织及力学性能的影响

采用ER5087铝合金焊丝在6082-T6铝合金板上进行四道双脉冲熔化极惰性气体保护堆焊,在焊接热影响区不同位置取样进行显微组织观察和力学性能测试,结合焊接温度场数值模拟研究了多道焊接热循环对热影响区不同位置显微组织及力学性能的影响。结果表明:根据试验测得的热影响区截面硬度变化和模拟得到的热影响区截面峰值温度变化规律,结合材料热处理工艺将6082-T6铝合金焊接接头热影响区按照距熔合线由远到近分为过时效区(A区)、严重过时效区(B区)和固溶区(C区)。随着焊接道次的增加,热影响区晶粒粗化,A区析出相发生β″相+β'相→β'相+U2相→β相+β'相+半溶解相→β'相+半溶解相转变;不同道次焊接后B区析出相基本呈半溶解状态,C区有序析出相完全溶解,析出大量GP区;随着焊接道次的增加,热影响区A区、B区的析出相逐渐粗化和溶解,C区的GP区数量减少。四道焊接后,热影响区整体力学性能下降,热影响区B区的软化现象最严重。热影响区软化的主要原因是析出相的演变而非晶粒的粗化。

基于单片机控制的Q890D钢/6061铝合金MIG焊接头组织与性能

选取TI公司开发的MSP430F149单片机为控制核心的MIG焊过程控制系统,研究焊接电流、焊接速度、焊接方向&焊枪角度和钢侧坡口角度等对Q890D钢/6061铝合金焊缝成形的影响,并在优化焊接工艺下分析焊接电流和焊接速度对Q890D钢/6061铝合金MIG焊接头界面区组织和接头力学性能的影响。结果表明:Q890D钢/6061铝合金适宜焊接方向为右焊法,适宜的焊枪角度为10°,适宜的钢侧坡口角度为45°,焊丝位置宜处于钢侧坡口中部,适宜的焊接电流和焊接速度分别为105 A和50 cm/min;不同焊接电流和焊接速度的Q890D钢/6061铝合金MIG焊接头的断裂位置都处于界面区,而MIG焊过程中界面区形成的靠近钢侧的(Fe,Cu)2Al5和靠近铝侧的(Fe,Cu)4Al13相的双层金属间化合物层结构有助于改善焊接质量。