铸造高强铝合金的焊接性能

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1、铸造高强铝合金的焊接性能

2、第1内容加载中...ANZhen～zhi,ZHANGXi～cuan（SchoolofMaterialScienceandEngineering,ShenyangUniversityofTechnology,Shenyang10023,China）echanicalEngineering,ShenyangUniversityofTechnology,Shenyang110023,China）Abstract：ZL～107Acastaluminiumalloyisahighstrengthaluminiumalloy.Afteraheattreatmentat

3、theTstemperatureitsσbcanreach420～470MPa.Sometimes,thecastdefectsonlarge,highstrengthandplexmachineryneedrepairingbyustbethesameastheetal.AstheZL～107AalloyisaneiniumalloybyaddingsomealloyelementsonthebasisofZL-107aluminiumalloy,itsechanicalpropertyy　　随着现代工程结构向大型、复杂、高强度发展，优质铝合金铸件应用日益增多。对铝合金的综合性能

4、提出了更高的要求。它集中体现在要求具有较高力学性能的同时，又要具有优异的铸造性能。Al－Si－Cu系铸造铝合金结合了Al－Cu系合金力学性能好和Al－Si系铸造铝合金铸造性能好的优点，因而一直是铸造高强铝合金的研究重点。美国的BAE354,前苏联的B124均属Al－Si－Cu系高强铸造铝合金，具有优异的力学性能和良好的铸造性能。我国的ZL－107亦属此系合金。ZL－107中含Cu量较高，故合金的性能还有潜力可挖。通过添加Mg、Zn、Cu、Ti等多种微量元素对合金进行综合强化，获得了一种铸造高强铝合金ZL－107A.合金性能由原来的σb=280～320MPa,σ0.2=210～230

5、MPa,δs=3%～4%分别提高到σb=420～470MPa,σ0.2=325～390MPa,δs=4%～6%,从而使该合金在现代大型、复杂铝合金铸件的生产上获得应用。但是，该种合金的可焊性如何，需要通过焊接工艺进行检验。1　合金的成分　　合金的成分如表1所示。表1　ZL～107A的化学成分合金元素含量/%杂质含量/%Si6.5～7.4Fe(s)≤0.12Cu3.5～4.5Zn0.8～1.2Fe(J)≤0.2Mg0.1～0.2Cd0.1～0.2Ti0.1～0.2其它每种≤0.05B0.01～0.05Be0.04～0.1总和0.3(s)Al其余0.4(s)　l)、Si、Mg2Si、A

6、lCu、g5Si4Cu4)、TiAl3、AlB2、TiB，按照相图ZL107A在平衡凝固条件下的相组成为α(Al)+Si+Al2Cu+g5Si4Cu4),在铸造大型铸件时，局部结晶缓慢，金相观察时组织组成为α(Al)+(α+Si)+Al2Cu,Al2Cu分布在晶界上。3　合金力学性能　　合金力学性能如表2所示。表2　ZL107A的力学性能铸造方法状态σb/MPaσ0.2/MPaδs/%HBS砂型F175　1～2　砂型T5360～380　2～3125金属型F200　1.5　金属型T4370　8～10　金属型T5420～470325～3904～6145　　由表2可见，该合金具有较高的综

7、合力学性能。尤其应说明的是，ZL107A的屈服强度很高，且和σb较接近，特别适合制造工程结构中大型复杂的关键铸铝件。4　合金的焊接工艺　　铸造结构出现缺陷时，必须焊补。通常铸铝件焊补所用焊丝为331、321、311.311为铝硅焊丝，其抗拉强度σb为118MPa,321为铝锰焊丝，抗拉强度σb为118MPa.根据表2,ZL107A的σb约为420～470MPa,所以这几种焊丝与母材的机械性能差异较大。铸件的技术要求是焊缝应和母材强度一致，所以市售焊丝无法采用。　　若采用同种材料铸造焊丝用于母材，能否保证其焊缝组织达到预期力学性能，就应仔细考虑其焊接工艺性了。　　首先，采用同种材料试

8、件浇注成焊丝，对铸态试件试焊，检验焊缝性能。　　其次，焊接时先不预热。采用较大电流以加快焊接速度。焊接结果则由于焊缝在大电流下熔化速度较快，凝固时又受较大电流影响，容易出现粗大晶粒组织，抗拉强度较低。同时，大电流下焊缝组织易出现裂纹。这种现象已在焊后金相观察及性能试验中得到确认。故这种工艺不宜采用。　　将试件预热到200～250℃，采用较小电流以待焊处表面刚出现发亮的液斑时填入焊丝熔滴，待熔滴刚润湿焊缝时即将焊缝处电弧向前移动。这样焊的结果是熔池凝固速度快。晶粒较细，