铝合金A-TIG焊接头裂纹分析及工艺性能研究

摘要

A-TIG焊是在TIG焊基础上发展而成的新型焊接方法，它可以改善传统TIG焊焊接熔深浅、效率低等缺陷。但是铝合金的A-TIG焊却存在容易出现焊接热裂纹的问题，针对此问题，本课题进行了铝合金A-TIG焊接头裂纹分析及工艺性能研究。通过对焊接裂纹的分析，找到了造成裂纹的原因及减少裂纹的方法。通过表面熔敷试验配制了一种减少裂纹，成形良好且能显著增加熔深的复合活性剂。针对此活性剂，进行焊接工艺试验，获得良好的焊接工艺参数。通过对不同参数下焊接接头分析，研究了焊接电流对6061铝合金A-TIG焊接接头微观组织和力学性能的影响。为了进一步提高接头性能，通过焊后热处理试验找到了一组良好的热处理工艺参数。
　　试验结果表明：在铝合金A-TIG中容易遇到结晶裂纹，引起裂纹的主要原因是：活性剂中的Mg、Si元素随熔池金属流动进入焊缝，和Cu、Fe元素生成低熔点共晶物，在焊缝凝固过程中，在拉应力作用下开裂。
　　为了解决铝合金的热裂纹问题,主要从调整活性剂成分入手，以 SiO2、TiO2、Cr2O3、MgO、AlN、BaCl2作为复合活性剂的主要成分，通过降低SiO2、MgO含量，提高Cr2O3、AlN含量，配置的复合活性剂MX7能够减少裂纹形成，获得较好的焊缝表面成形，显著增加熔深。
　　使用 MX7活性剂研究焊接工艺参数（焊接电流、焊接速度、涂敷量）对焊缝的影响，获得了良好工艺参数范围：焊接电流200~240A，焊接速度40~60mm/min，涂覆量2mg/cm2左右。
　　焊接参数特别是焊接电流会对铝合金A-TIG焊组织及性能造成影响。电流增大会引起焊缝区晶粒增大，焊接接头抗拉强度下降，接头平均硬度下降。焊接电流为200A时接头最大的抗拉强度为212.4MPa，焊接接头以准解理断裂为主。对接头成分及物相分析，发现接头各元素分布均匀，主要物相为Mg2Si。
　　通过不同温度固溶、时效对 A-TIG焊接头进行热处理，获得最佳固溶、时效参数为530℃×1h+180℃×6h，可以使接头硬度更均匀，提高接头抗拉强度，接头平均拉伸强度达到262.7Mpa，较热处理前的拉伸强度提高28.8％，达到母材拉伸强度的90.6%。固溶、时效通过产生亚稳定β″相和β′相，而不是改变接头晶粒的形貌和尺寸来影响接头性能。

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第1章 绪论

1.1 课题的背景和意义

1.2 A-TIG焊国内外研究现状

1.3 活性剂增加熔深机理的研究

1.4 活性剂在其他焊接中的应用

1.5 本课题的研究意义及内容

第2章 实验设备与方法

2.1 试验材料

2.2 试验设备

2.3 试验方法

第3 章铝合金A-TIG热裂纹成因及控制措施

3.1 A-TIG焊出现的裂纹问题

3.2 裂纹分析

3.3 焊接裂纹解决措施

3.4 本章小结

第4章 铝合金A-TIG焊表面成形控制及工艺研究

4.2 焊接工艺参数对焊缝的影响

4.3本章小结

第5章A-TIG焊组织性能研究

5.1 焊接电流对6061铝合金A-TIG焊微观组织影响

5.2 焊缝成分分析

5.3 焊接电流对6061铝合金A-TIG焊接头拉伸性能的影响

5.4 焊接电流对6061铝合金A-TIG焊接头硬度的影响

5.5本章小结

第6章 焊后热处理对A-TIG焊接头组织及性能的影响

6.1 固溶、时效处理对接头组织的影响

6.2 热处理对A-TIG焊接头硬度的影响

6.3 热处理对A-TIG焊接头拉伸性能的影响

6.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学位论文

致谢