铝母线焊接工艺与组织和力学性能研究

摘要

本文研究了铝母线的焊接工艺；全面测量了铝母线焊接接头的抗拉强度、硬度；并研究了焊接电流对焊接接头强度的影响；用扫描电镜对铝母线母材及其焊接接头拉伸断口的微观形貌进行了分析，深入研究了铝母线焊接接头的金相显微组织以及各种焊接缺陷的形成机理，获得如下重要研究成果：
　　 ⑴对于牌号为1A93的10mm厚管状铝母线，当采用半自动MIG焊，选择牌号为IA4043的焊丝作为焊接材料，选用165A的焊接电流，23V的电弧电压时，能获得无缺陷且抗拉强度值达到母材89%的优良的焊接接头；
　　 ⑵铝母线焊接接头热影响区在焊接过程中受到焊接热的影响产生软化现象。焊缝中未产生缺陷的拉伸试样的断口均处于软化的热影响区；且通过显微维氏硬度的测量也发现，热影响区的硬度值最低，焊缝区硬度最高；
　　 ⑶电流值过小是产生未熔合的主要原因；在保证材料全熔透且除焊接电流以外的其它焊接参数一定的前提下，焊接电流值越大，拉伸试样的抗拉强度越小；
　　 ⑷铝母线母材及焊接接头拉伸试样断裂的位置，抗拉强度值的大小，与焊接接头中的缺陷有着直接的关系，若焊缝金属中存在未熔合等缺陷，拉伸试验过程中，试样会断在未熔合缺陷所在的面，且试样之抗拉强度，特别是断裂延伸率相当低；
　　 ⑸铝母线焊缝金属凝固组织形态会按照柱状晶到等轴晶进行变化。铝母线熔合区内成分和组织具有很大的不均匀性，这是因为熔合区的两侧具有不同的熔化结晶和相变条件，因此导致在熔合区形成不同的结晶组织和相变组织；
　　 ⑹铝母线1A90、1A93焊接接头及1A93 母材拉伸试样的断口属于韧窝—准解理断口，用扫描电子显微镜观察1A90焊接接头断口，断口上可看到明显的撕裂棱，1A90、1A93试样断口上都可看到尺寸约为100μm的杂质；
　　 ⑺铝母线焊接过程中容易出现气孔及未熔合缺陷，气孔的产生跟溶解于熔池中的氢有直接的关系，未熔合产生的主要原因是焊接电流值过小。