6061铝合金的氩弧焊接工艺研究

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1、6061铝合金的氩弧焊接工艺研究鲍海兰(中核北方核燃料元件公司冶金研究所包头市456信箱28分箱014035)摘要：本文阐述了6051铝合金焊接结构的氩弧焊接技术。通过调整其坡口形状提高焊缝力学性能，选择合理预热方法降低焊接过程中产生的气孔，并对焊缝进行金相检测。试验结果显示，采用V形坡口较其它形状坡口焊缝有较高的强度，电弧间接预热有利于焊缝中氢气的逸出，针对搭接结构的6061铝合金焊缝根部未熔透问题提出了微束等离子弧焊的方法。关键词：6061铝合金钨极氩弧焊气孔力学性能前言6061-T6铝合金，属铝-镁．硅系合金。热裂纹、气

2、孔是该类合金氩弧焊的一大难题。焊接过程中，接头坡口形式及焊接参数影响焊缝厚度，预热规范影响焊缝内部气孔状态。接头的裂纹、气孔及焊缝厚度情况决定焊接接头的机械性能好坏。为保证焊件焊接质量要求，从确定焊接材料，选择合理的坡口形式、焊接参数及焊前预热规范等几方面进行试验，得到了满意的结果。1试验方法1．1焊接结构介绍本次试验所用结构材料为6061铝合金，焊接件全长990ram，边长为63．6minx63．6mm的方形筒状，两端为连接板，上连接板宽19．0mm，下连接板宽40．0mm，侧板、连接板厚度均4．Smm，共8道焊缝接头。1．

3、2母材焊接件的侧板与上、下连接板均为6061-T6铝合金板材，其化学成份如表1所示。注：杂质元素Li<0．008，Cd_≤0．003，Co如．001，B如．001，Ga<0．0041．3焊接方法和设备焊接方法为添加填充金属的手工钨极惰性气体保护焊(即11G焊)，填充金属采用ER4043铝-硅焊丝。焊丝成份应符合标准的规定，标准和分析值见表2。焊接用保护气体氩气纯度≥99．99％，用钨电极或铈钨极作为电极材料。所用焊接设备为MiL351方波交、直流两用氩弧焊机，额定电流351A。焊接极性选用交沛。裹2ER4043铝．硅焊丝的化学

4、成份(单位：％)2焊接工艺确定2．1焊前准备2．1．1接头及坡口形式选择焊接结构件侧板与上、下连接板的焊接属搭接焊缝，故拉伸试件可采用对接焊缝试件。工艺试验中采用I、单边v形和v形等三种坡口形式开展试验。坡口的加工采用铣削加工，表面粗糙度不大于12．5pm，板厚为2．0一．4mm。2．1．2试件焊前清洗TIG焊接时，氩气只起机械保护作用，对焊件与填充金属表面的油、锈及其他污物非常敏感，如清理不当，中国核学会核材料分会2007年度学术交流会焊缝中很容易产生气孔、夹渣等缺陷。焊前必须认真清理，彻底除去填充金属、焊件坡口面、间隙及焊

5、接区表面上的油脂、油漆、涂层，以及加工用的润滑剂、氧化膜及锈等。常用的焊前清理有脱脂清理、化学清理、机械清理及化学机械清理四种。本次试验中采用了化学清理的方法，其化学清洗工艺参数如表3所示。裹3焊前化学清洗工艺参数2．1．3焊前预热规范及预热方法为减少或消除焊接气孔，TIG焊接6061-T6铝合金，施焊前需对试板进行预热。试验中采用如下几种预热方式：a、不预热直接焊接。b、定点填丝预热，再施焊。c、采用阶梯式焊接。d、用电弧间接预热焊接。2．2焊接件的焊接试验试件焊接部位是侧板与上、下连接板的插入连接处，上连接板的焊接长度19

6、mm，下连接板焊接长度40mm，接头形式为不等厚度板的搭接，如图l所示。将被焊件连接板和焊丝经化学清洗并低温烘干，清洗工艺按2．1．2的规定进行，焊接前再用丙酮擦拭。未经化学清洗的侧板，焊前对坡口处必须做机械清理，然后用蘸有丙酮的绸布擦拭干净，再装入连接板进行预热、焊接。焊接从端部起焊向内进行，因起弧处容易产生缺陷，焊后整体加工时，铣到成品尺寸，确保剩余焊缝无缺陷。3试验结果及分析板3．1焊接预热方法的确定焊件厚度及坡口形式相同，而且施焊参数相同的条件下，经三种不同的预热工艺，焊接得到的焊缝经x射线探伤检测焊缝内部焊接缺陷的情

7、况，结果见表4。表4试板X射线探伤结果从x射线探伤结果表4看出，在不预热(a)的条件下，焊缝中出现了密集气孔。产生气孔的原因是铝合金在液态下可溶人大量氢，致使铝合金焊接过程中出现氢气的形核、长大、逸出。在凝固时溶解氢的量急剧减少，而铝合金的导热系数大，氢气泡来不及逸出而滞留在焊缝中形成氢气孔。为了防止氢气孔的产生，采用了焊前预热的方法。焊接电流定点填丝预热1分钟，焊缝中出现连续气孔，可见定点预热的热输入量仍不能达到氢气孔充分逸出的条件，而且试验中发现增加定点预热的时间会造成焊件背面塌陷或产生热裂纹。因此定点预热法不能够应用于该

8、结构的铝合金焊接。中周转’#刍梭}f"丹会2[X)7年度学术交流金录用阶怫式∞．1接咀沅，生fr∞；啦．1监考虑卉，起焊处增火热=}60／、量，昀侏对后续焊接揶位预热世睦所得#t‘缝巾们分m若打敞7L孔最后==乏用丁加预热短哇土弧蚓接骶出艇热的^洼，试啦cIz矬现低温预热敬果