6082鋁合金MIG焊接工藝研究

任曉光（遼寧機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,遼寧 丹東 118009）

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6082鋁合金MIG焊接工藝研究

任曉光
（遼寧機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,遼寧 丹東 118009）

摘 要：本文研究了6082鋁合金的MIG焊焊接工藝。通過選擇相應(yīng)的坡口形式，選擇合理的預(yù)熱溫度，極大提高了6082鋁合金焊接接頭的質(zhì)量。射線探傷、力學(xué)性能測試、金相顯微測試觀察結(jié)果表明，焊接接頭中未出現(xiàn)超標(biāo)焊接缺陷，接頭力學(xué)性能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，接頭中組織對比顯示熱影響區(qū)為整個(gè)焊接接頭的薄弱環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：6082鋁合金；焊接；工藝

0 引言

6082鋁合金屬Al-Mg-Si系鋁合金，可熱處理強(qiáng)化，具有良好的焊接性和機(jī)械加工性，此外還具有較高的強(qiáng)度，其T6狀態(tài)具有較高的機(jī)械特性，能滿足良好機(jī)械加工性的要求，目前廣泛用于機(jī)械加工、汽車制造、軌道交通、造船等領(lǐng)域［1-3］。而在汽車制造中，鋁合金車體的焊接是關(guān)鍵技術(shù)之一，如何解決鋁合金焊接中易出現(xiàn)的裂紋、氣孔等焊接質(zhì)量問題已悄然成為汽車加工過程中的一個(gè)重點(diǎn)同時(shí)也是難點(diǎn)的問題［4］。

1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)材料

本次試驗(yàn)所用母材為6082-T6鋁合金，試驗(yàn)選用的焊接材料為AlMg4.5MnZr焊條，牌號(hào)ER5087。焊接試塊尺寸為150mm×100mm×5mm。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用手工熔化極惰性氣體保護(hù)焊為焊接方法（即MIG焊），保護(hù)氣體為氬氣，純度≥99.99%。焊接過程中采用自制工裝夾具夾持試塊，采用直流反接形式平位置焊接。

2 試驗(yàn)工藝確定

2.1 坡口形式

坡口的選擇對鋁合金焊接接頭的熔透及氣孔產(chǎn)生都有著重要影響，本試驗(yàn)中對焊件采用單V形坡口。坡口尺寸為坡口角度70°，鈍邊厚度1mm，根部間隙1mm。

2.2 試件焊前預(yù)處理

本試驗(yàn)在焊前對坡口及其周邊10 mm以內(nèi)區(qū)域進(jìn)行了清理，采用不銹鋼刷清除試塊表面至露出金屬光澤為止。此外，焊前對焊件進(jìn)行了預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度為100℃。

2.3 焊接參數(shù)設(shè)定

焊接時(shí)采用焊接電流I=120A，焊接電壓U=20.5V，焊接速度v=62cm/min，氣體流量Q=20L/min。

3 測試與分析

3.1 射線探傷與分析

焊后對焊件進(jìn)行了RT探傷檢驗(yàn)，按照GB3323-2005標(biāo)準(zhǔn)對焊縫探傷結(jié)果評(píng)定。從探傷底片中未發(fā)現(xiàn)裂紋、夾渣、未熔合等焊接缺陷，僅發(fā)現(xiàn)存在單個(gè)小尺寸氣孔，氣孔尺寸未超標(biāo)，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.2 力學(xué)性能測試與分析

焊接接頭的力學(xué)性能測試按照GB2651《焊接接頭拉伸試驗(yàn)方法》進(jìn)行。經(jīng)測試，焊接接頭的抗拉強(qiáng)度≥196.59R|MPa，屈服強(qiáng)度≥143.73R|MPa，斷后伸長率A=9.5%，冷彎角=180°。從力學(xué)性能測試結(jié)果可知，試驗(yàn)所制得的焊接接頭力學(xué)性能良好，焊接接頭的抗彎性能、抗拉強(qiáng)度及斷面伸長率都符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.3 金相檢驗(yàn)與分析

圖1 母材顯微組織

圖2 焊縫金屬顯微組織

圖3 熱影響區(qū)顯微組織

圖1—圖3分別為母材、焊縫金屬、熱影響區(qū)的金相顯微組織照片。

由圖1可以看出，6082鋁合金母材顯微組織晶粒均勻、細(xì)小，晶體方向性均一且晶界均勻，表面母材有良好的力學(xué)性能。圖2顯示焊縫區(qū)組織為明顯的急冷鑄態(tài)，組織致密，晶粒以典型聯(lián)生結(jié)晶特征呈等軸樹枝晶狀態(tài)分部，晶粒較為細(xì)小，表面焊縫組織具有良好的強(qiáng)度和韌性。圖3顯示的是熱影響區(qū)顯微組織，晶粒分布與焊縫區(qū)相似呈柱狀樹枝晶分布，從晶粒尺寸看該區(qū)域組織明顯比母材和焊縫區(qū)組織粗大，表面該區(qū)域韌性較差，對焊接接頭力學(xué)性能有著直接影響，是焊接接頭三個(gè)區(qū)域中最薄弱的環(huán)節(jié)。這有可能是在焊接過程中，導(dǎo)致大部分熱量不斷被傳遞到焊件四周，促使熱影響區(qū)晶粒生長過程中產(chǎn)生很大的過冷度，促使該區(qū)域組織在過冷狀態(tài)下樹枝晶生長變得粗大。

4 結(jié)論

（1）在本試驗(yàn)中采用MIG焊焊接6082鋁合金時(shí)，焊前100℃的預(yù)熱溫度可以有效控制鋁合金焊接接頭中易出現(xiàn)氣孔的問題；

（2）通過相關(guān)測試，本試驗(yàn)焊接工藝制得焊件焊接接頭內(nèi)部無超標(biāo)焊接缺陷，力學(xué)性能良好；

（3）從焊接接頭三個(gè)區(qū)域金相顯微組織對比可以看出，焊縫區(qū)主要由細(xì)小的等軸樹枝晶組成，而熱影響區(qū)樹枝晶尺寸粗大，屬薄弱環(huán)節(jié)，也是影響焊接接頭性能和焊接質(zhì)量的重要區(qū)域。

參考文獻(xiàn)：

［1］黃旺福,黃金剛.鋁及鋁合金的焊接指南［M］.湖南科技出版社,2004（05）：2-56.

［2］過福權(quán).鋁合金在鐵道車輛上應(yīng)用的探討［J］.中國金屬通報(bào), 2011,06（03）：77-84.

［3］劉煒.6082合金船用鋁型材的生產(chǎn)工藝研究［J］.鋁加工,2001,24（03）：19-22.

［4］邱桂杰,楊洪忠,高國強(qiáng)等.高速列車用復(fù)合材料國內(nèi)外現(xiàn)狀與趨勢［J］.高科技纖維與應(yīng)用,2005,30（06）：26-30．

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.041

作者簡介：任曉光（1982-），男，遼寧丹東人，碩士研究生，講師，研究方向：材料加工。