2219铝合金fsw与vppa交叉焊接研究

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1、=：=：==!兰==：=苎=丝==兰=塑=窒==：===========================：：===：：兰垒兰兰焊=接==技兰术==兰第兰4l2二卷=第=1兰1期==2=0=1三3年==1兰1月兰=文章编号：1002—025X(2013)11-0014—042219铝合金FSW与VPPA交叉焊接研究田志杰，苏志强，高彦军，徐宋娟，孙世炬(首都航天机械公司，北京100076)摘要：探讨了8mm厚2219铝合金FSW与VPPA交叉焊缝性能，研究了交叉焊缝的力学性能。焊接接头常温的抗拉强度在260MP

2、a以上，断后伸长率为7．5％～9．5％。对交叉焊焊缝与VPPA焊焊缝进行显微组织与硬度分析，2种接头组织为无明显结晶方向的细小铸造组织，共晶组织、形状、尺寸无显著差异；2种接头硬度分布曲线呈V形：两侧母材硬度较高，母材到焊缝中心的硬度呈现下降的趋势，在焊缝中心出现一个极小值。与VPPA焊焊缝相比，交叉焊接头的焊缝区较宽．硬度“软化区”较大．关键词：2219铝合金；VPPA；FSW；拉伸性能；显微组织；硬度中图分类号：TG453．9；TG456．2文献标志码：B0前言1试验材料与设备2219铝合金是航天工业新一

3、代应用材料．由于1．1试验材料材料具有极强的氧化能力、热导率大、膨胀系数大、试验板材为8mm厚2219铝合金，其化学成分液态时溶解氢的能力强等特点，采用TIG等熔焊方见表1。焊丝为2325光亮焊丝，焊丝直径1．6mm。表12219铝合金化学成分(质量分数)(％)法时，易在焊缝及热影响区中形成各种焊接缺陷，l牌号CuM“TjMgZnNiVFeSiA1其他l焊接接头强度不高[!-2]。5．8～0．2—0．02～0．20～0．10—O．05～0100．30O．20122196．80．40．100．40O．250．1

4、5余量I2219铝合金的焊接可采用可变极性等离子弧焊接及FSW焊接。搅拌摩擦焊工艺过程中，材料未达1．2试验设备到熔化状态，从而大大降低或避免了熔焊时容易出变极性等离子弧焊接电源．正、负半波电流在现的焊接变形、残余应力、气孑L、裂纹等缺陷。但额定电流值范围内任意调节，正、负半波电流作用是，由于材料是在摩擦和压力作用下发生塑性变形时间也可任意调节。电流输出能力为500A。交流频而连接到一起的，接头仍然存在一个组织软化区。率调节范围1—500Hz。等离子弧焊枪型号为美国飞变极性等离子弧焊兼有等离子弧和变极性两个马

5、特300APWM300。保护气及等离子气采用高纯氩特征。小孔型等离子弧具有电弧穿透力强、电弧稳气，纯度为妒(Ar)99．999％。定性好、电弧挺直性好、加热集中等特点，变极性电源既能满足交流焊接的阴极清理作用，又能将钨2焊接试验过程极的烧损降低到最低。与常规熔焊相比。穿孔型变2．1焊前准备极性等离子弧焊对气孔的产生不敏感。减少了接头将试验材料除去包铝层，用棉纱浸120#汽油擦焊前处理时间和接头角变形，改善了焊接质量。拭除油，用剪板机切割成250mmxl50mm的试板。本文研究了2219铝合金FSW与VPPA交

6、叉接用化学表面处理方法对试板表面清理，化铣介质及头性能，并与VPPA接头进行比较。质量浓度为：氢氧化钠90-220g，L，20班≤金属铝离子含量≤80g／L。焊接前，佩戴洁净帆布手套，用收稿日期：2013—04—04刮刀刮去母材表面氧化膜，直至露出金属光泽。里些堕型型些』些垒些三些坚些———————————————————兰些丝堑』兰2．2接头设计成形。试验中，VPPA焊缝宽度为12mm，正面余高由于搅拌摩擦焊不填丝、等离子射流的穿透力0．8。1．5mm。焊穿处宽度6．5mm，焊穿处高度1~2．0mm。较强，

7、在进行FSW及VPPA焊接时，其接头设计采图2为交叉接头及VPPA接头横截面。与VPPA用不开坡口的对接形式。焊接接头相比较，交叉接头的正面余高有所降低，2．3试验参数背部焊穿处有所增大，接头熔合区变宽。搅拌摩擦焊的主要焊接工艺参数为旋转速度及焊接速度。变极性等离子弧穿孔焊接时，影响穿孔稳定性和焊缝成形的因素很多．其中最为明显的工艺参数是焊接电流、离子气流量、送丝速度及钨极类型等[孓4]。焊接试验主要工艺参数见表2及表3。f。lot设_、hJ、I’

8、)、镁_、图28mm厚2219铝合盒焊接接头横截面裹2FSW

9、焊接Y艺参数焊接速度搅拌针直径搅拌头轴肩直径3．2接头力学性能I搅拌／(头r'旋mi转n-'速)度／(m·min。)／mmI9600．15620焊后使用线切割机沿VPPA焊缝方向截取拉伸表3Ⅵ，队焊接工艺参数试样。焊接接头拉伸试件取样位置如图3所示，宽正极性电流，。，A负极性电流I。／A焊接速度／(m·min‘‘)离子气流量／(L·min。)度为12mm。拉伸试件中部为FSW焊缝。拉伸试样23527