[6005A铝合金双丝MIG焊组织与性能研究] 6061铝合金多少钱一吨

　　【摘 要】本文针对新型轻质铝合金材料在轨道车辆中应用的迫切要求，对6005A铝合金的双丝MIG焊工艺及焊接接头性能进行了研究。采用匹配的焊接线能量，对焊接接头组织与力学性能进行了分析和研究，同时对焊接过程中出现气孔和热裂纹等缺陷的成因进行了分析，提出了改进措施。
　　【关键词】6005A铝合金；双丝MIG焊；线能量；显微组织
　　铁路车辆用6005A铝合金为Al-Mg-Si系中等强度铝合金，具有优良的挤压成形性（其挤压性能与6063的接近，也能在挤压机上实现在线淬火、但其抗拉强度高于6063）、耐腐蚀性和良好的焊接性。[1]针对6005A铝合金大量应用在机车车辆的实际背景，研究分析铝合金双丝MIG焊焊接接头的结晶过程，了解焊接裂纹、气孔等缺陷的形成机理及控制措施；根据铝合金焊接接头的结晶形态，对铝合金双丝MIG焊焊接接头进行组织分析。
　　1、试验材料及方法
　　焊接试样用的基材为60mm×80mm、壁厚为4mm的国产6005A空心型材，该型材的热处理工艺为：以挤压温度500℃、挤压速度1 m/min进行挤压，在线风淬火之后进行175℃，8h人工时效。焊接试样沿空心型材宽向截取，采用进口ER5356焊丝进行焊接。
　　2、试验结果与讨论
　　焊接工艺参数主丝焊接电流为200～205A，辅丝焊接电流为171～177A时，焊接电压19.6～20.0V，焊接速度920mm/min，氩气流量20L/min，6005A铝合金+ER5356（焊丝）焊接接头性能如下：
　　2.1焊接接头显微组织分析
　　6005A铝合金型材T6状态的晶粒组织基本上为完全再结晶组织，其相组成主要为a（Al）固溶体和时效析出的树枝状β（Mg2Si）相。在焊接热的作用下，6005A铝合金焊接接头沿散热方向依次会形成焊缝区、半熔化区、热影响区，之后过渡到基材区。
　　焊接接头热影响区组织和性能不均匀，成为整个接头中的最薄弱环节，对焊接质量起着控制作用。在焊接条件下，由于温度分布极不均匀，又由于母材晶粒相对最有利的导热方向取向有差异，从而导致不均匀的熔化现象。焊接过程中，铝合金导热快，加热源功率大，热影响区吸收的热量大，容易产生晶粒长大[2]。
　　2.2焊接接头的物相（XRD）分析
　　焊缝区进行了X射线衍射分析，根据布拉格方程2dHKLSinθ=λ[3]原理。结构的x射线的衍射结果。通过jade软件分析图中四个主峰基本上都均含有Al，Mg2Si。还含有Al3Mg2、AlMg、Al9Si等化合物。这说明6005A铝合金在人工时效的过程中，有强化相Mg2Si析出，提高了铝合金的强度。
　　通过焊接接头金相组织观察及焊接接头的物相（XRD）分析表明，该合金的强化相主要是Mg2Si，强化相弥散分布在a（Al）基固溶体上。强化相的形态，分布情况又和它当温度急剧下降时从a固溶体中析出的过程有关。
　　2.3 焊接接头硬度分布
　　硬度测试是以焊缝中心为对称轴，逐渐向两侧直到母材。焊缝中心硬度约为60～63HV左右，随着距焊缝中心距离的增大硬度分布：在热影响区（3.3～6mm）处的平均硬度为75HV左右。但在热影响区（HAZ）中距焊缝中心4.8mm左右处，硬度再次降低，形成软化区，硬度大约为62HV左右。此后硬度逐渐增加，到达母材硬度为85HV左右。从整个焊接接头看，经历了焊接热循环的焊缝及热影响区，焊缝硬度均比母材的硬度低。焊接线能量大的焊缝组织的热影响区较宽大。
　　2.4裂纹形成原因及控制措施
　　（1）在搭接接头处产生
　　其主要原因是在该焊接接头处产生了应力集中。搭接接头处焊缝中沿整个焊缝长度上的应力分布很不均匀，而且焊缝越长，不均匀程度就越严重；
　　（2）在焊接热影响区处产生
　　在焊接过程中，焊接接头经历一个复杂的不均匀快速加热和冷却过程，这必然引起焊接接头处发生不均衡的应力应变变化，这种不均衡的应力应变是导致焊后形成残余应力和变形的主要原因，进而导致焊接裂纹的产生。
　　铝合金焊接时产生热裂纹的机理，可以从工艺因素和冶金因素两个方而进行改进：
　　a.在冶金因素方面，为了防止焊接时产生晶间热裂纹，主要通过调整焊缝合金系统或向金属中添加变质剂。调整焊缝合金系统的着眼点，从抗裂角度考虑，在于控制适量的易熔共晶并缩小结晶温度区间。
　　b.在工艺因素上，主要是焊接规范、预热、接头形式和焊接顺序，这些方法都是从焊接应力上着手来解决焊接裂纹。
　　2.5气孔形成原因及控制措施[4]
　　铝及铝合金MIG焊中，气孔是最常见的一种缺陷。
　　a.搭接焊接接头：
　　焊缝表层的皮下气孔为圆形，还有单个大气孔，局部密集气孔。内壁像卵石，表面光滑，紧密排列在树枝结晶的枝晶端头。可看到气孔上浮的动态趋势和内壁形貌。
　　b.Y型坡口对接焊接接头
　　焊缝中弥散分布的微气孔，其形貌与皮下气孔类似，弥散气孔直径很小，显微组织照片难以发现。热影响区的气孔形貌与上面两种气孔基本上差不多。
　　热影响区的氢是经过扩散、析出、集聚等过程形成的，主要氢源是母材中的固溶氢，而气孔的严重程度与该区金属被加热的最高温度、高温下的停留时间及随后的冷却速度等因素有关。
　　主要控制措施：
　　控制气源，减少氢气的来源；清理坡口和焊丝表面及其周围的氧化膜、水分及油污等杂质；通过对铝合金基材和焊接材料表面状况、保护气体的纯度；采用He-Ar混合气体保护可有效改善铝合金焊缝的质量；焊接区要有防止空气流动措施，防止空气侵入焊接区，保护气体流量过大，要适当减少流量；合理选择焊接场所，适当减少电弧长度，保持喷嘴与焊件之间的合理距离范围；
　　3、结论
　　（1）母材、焊缝及热影响区三个区域界限较为明显。焊接接头热影响区宽度相对较窄，焊缝区枝状组织比较细小；焊接接头硬度低于原始母材的硬度。
　　（2）焊接接头的物相（XRD）分析说明6005A铝合金在人工时效的过程中，有强化相Mg2Si析出，提高了铝合金的强度。
　　（3）焊接接头形成气孔、裂纹的倾向和焊接线能量有关，随着焊接线能量的降低，焊缝形成气孔的倾向增大，而且引起焊接接头处发生不均衡的应力应变变化，进而导致焊接裂纹的产生。

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