分析高强铝合金焊接的研究进展 .pdf

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1、学兔兔www.xuetutu.com高强铝合金焊接的研究进展合肥工业大学材料学院先进材料连接与仿真中心吴圣川唐涛李正摘要：本文结合高强铝合金自身特性，阐述了其焊接中的特点与难点，据此对各种焊接方法进行了论述，认为激光焊、激光一电弧复合焊和搅拌摩擦焊是极具发展前景的三种焊接方法。文章最后指出了高强铝合金焊接中的若干关键技术问题。关键词：高强铝合金：激光焊、搅拌摩擦焊；热裂纹；接头软化高强铝合金(主要指2xxx和7xxx系属的塑性极小，在于奇=伸应力的作用下裂纹。列)不仅具有高的比强度、比模量、很容易形成热裂纹，如图l所示。1-2接头“软化”：一般认为，是指断裂韧度、疲劳强度及

2、优良的耐腐蚀图2为热裂纹产生条件示意图，rm焊接后材料的强化效果丢失而导致其性能，而且还具有良好的成形性与焊为脆性温度区间，6是金属的塑性，强度低于母材的行为。影响接头强度接性，因此在核工业、航天、军1、它们都是温度的函数；s为由拉伸应的因素有很多，如焊前工件表面的预国防、高铁、新型汽车、客机及兵器力所产生的应变，d￡／dT表示应变增处理、焊缝中气孔和裂纹等。李慧中T业等有着广阔的应用前景。长率。当de暾低，s按曲线1变化等人研究认为，“焊缝区”软化主要焊接是金属装备及构件制造的重时，8<8min，小会产生热裂纹；当是因为发生了强化相粒子的过时效粗要成形技术。然而，由于高强

3、铝合金d￡，‘为曲线2时，s=8min(最小应大。MaT等通过对7xxx接头分析后发自身的物理化学特性，如变形大和热变)，取得临界状态CST；当ds肘r按现，热影响区的“软化”较为严重，扩散快等，从而使其焊接问题更为突曲线3变化，即s>6min时，拉伸应力可分为溶解区和过时效区：溶解区有fI{。为此，人们提“{了各种各样的焊产生的应变量大于金属在BTR(脆性强化相粒子的析出，过时效区则有强接方法，!(Ⅱ1IC焊、Ⅶ(。牌、电子束焊、温度区间)内的最低塑性，会产生热化粒子的长大。研究明确指出，热输激光焊、激光一电弧复合焊以及搅拌摩入对接头“软化”有重要影响：热输擦焊等。这些方

4、法各有优势与不足，入的线能量越大，接头“软化”也就分别适用于不同的行业领域。越严重。接头“软化”及由此导致的1高强铝合金焊接特点服役寿命缩短已成为高强铝合金结构作为一类典型的轻质结构材料，焊接制造与安全可靠运行的瓶颈。高强铝合金焊接的特与难点表现在：1。3焊接变形：是影响接头终形尺寸1．1热裂纹：是高强铝合金焊接的难图1高强铝合金焊缝热裂纹和精度的主要原因。在焊接热源作用点和关键技术问题。铝合金属于典型下，焊接区材料凶受热而膨胀，但热的共品性合金，而且线膨胀系数较大。膨胀受到周围较冷区域的约束，便产焊缝凝同时会形成所谓的“液态薄膜”，生压应力。冷却时产生压缩塑性变形使品界的

5、结合力变弱。同一液状态下金的高温区受到周同较冷金属的限制，作者简介：吴鼍川(1979一)．男，山东东明人。2005年获因不能同步收缩而受到塑性拉伸，但华巾科技大学材料加r程硕十学位；2007年获公派留学拉伸塑性应变不足以抵消加热阶段产资格赴新加坡闰立大学．师从I际著名无嗍格方法研究学者GR．IJu教授，20嗍获机械制造及自动化々业博士学位。生的挤压塑性应变，最终导致构件中现任职合肥I业大学硕{导师，为合肥I．业大学霞点引进的点学科带头人产生较大的残余应力和残余变形。焊现代焊接2011年第2期总第98期J一5学兔兔www.xuetutu.com接变形主要分为纵向收缩变形、横向

6、泛的焊接方法。殊，气体消耗量大，较适合室内焊接。收缩变形、挠曲变形、角变形、波浪不过，TIG焊的热输入量较大，焊对于纯铝、防锈铝，等离子弧焊接性变形等。在薄板铝合金焊接时，因线接变形和残余应力较大，接头软化现良好，硬铝的等离子弧焊接性尚可，膨胀系数较大，极容易出现波浪变形。象也比较严重。徐正等对7075铝合金超硬铝则不多见。在等离子弧焊的方1．4气tL：研究认为氢是高强铝合金焊接性研究表明，焊根处有大量气孔法中，NANA研制的变极性等离子弧焊接时产生微小孑L洞的主要原因。氢存在，熔合线处有约40mm的穿透裂纹，焊是属于应用前景比较好的方法之一。在铝合金中的溶解度在凝固点时可

7、从焊接质量差，焊缝强度仅有200MPa左2-4电子束焊69mL／100g突变到0．036mL／100g，相差右，因此，高强铝合金的焊接不建议电子束焊是一种能量密度非常高、20倍。由于铝合金的比重轻，气泡在进行TIG焊。焊接效果特别好、适应范围特别广的熔池中的上升速度较慢，加之铝合金2-2熔化极MIG焊现代焊接方法。在航空航天、汽车制具有强的导热能力，凝固速度较快，MIG焊电弧燃烧稳定，熔滴向熔造等很多高质量的铝合金零部件就是部分气泡来不及溢出，滞留在焊缝中池过渡平稳，惰性气体(如氩气或氦采用电子束加工的，原理如图3