分析鋁合金焊接性能及焊接接頭性能

周慶嬌

摘 要：本文主要從焊接材料與合金各不相同時的裂紋傾向、焊接材料與合金各不相同時的氣孔傾向、4043焊絲焊接6005與919合金時的時效傾向以及焊接接頭的微區(qū)性能分布這四個方面，展開對鋁合金焊接性能及焊接接頭性能的探討研究，希望能夠為有關人士提供幫助。

關鍵詞：鋁合金;焊接性能;焊接接頭性能

引言

隨著近年來社會經濟的飛速發(fā)展，人民群眾在生產生活的過程中，對高速列車運行效率及質量的要求也越來越高，本文以此為例，在將車體輕量化選材需求影響充分考慮在內的基礎上，對鋁合金焊接性能與焊接接頭性能展開研究。經實踐證明，與耐候鋼相比較而言，不銹鋼車體重量能夠降低19%，鋁合金車體重量則能夠降低44%，在建造成本與不銹鋼車體相接近的情況下，鋁合金材料的優(yōu)勢更加明顯。由此可見，若想在合理節(jié)省列車創(chuàng)造成本的同時，保證高速列車建造的整體質量，進一步結合實際情況進行相關探索已迫在眉睫。

一、焊接材料與合金各不相同時的裂紋傾向

在應用魚骨形變拘束裂紋法進行試驗的過程中，相關人員應注重焊接方法則與規(guī)范相同，而從最終的試驗結果中也不難看出，就7005合金與6061合金來講，5356焊絲在焊接時產生的裂紋傾向更大，同時6061合金焊接裂紋傾向明顯小于7005，但在使用4043焊絲焊接的情況下，6061與7005的裂紋傾向差異并不顯著。另外，經實踐證明，線能量與裂紋傾向是成反比的，且在各類焊絲線能量焊接的情況下，4043裂紋傾向遠比5356焊絲焊接低，由此可見，相關人員應充分發(fā)揮4043焊絲抗裂性強等優(yōu)勢的作用[1]。

二、焊接材料與合金各不相同時的氣孔傾向

對較大內部氣孔進行觀測最有效的途徑之一就是x光，相關人員可以使用放大鏡，觀測切割面上分散的細小氣孔，但與此同時，相關人員需及時明確的意識到，由顯微鏡得出的微觀氣孔觀測結果，只能用于定性比較。另外，從觀測結果中也能得出結論，4043焊絲焊接在細氣孔與微觀氣孔減少方面能產生顯著效果，但5356焊絲則在內部氣孔較大的情況下更加適用。在焊接之前需進行化學清理或仔細打磨，焊接過程中還應注重線能量增加，為氣孔傾向的減少提供便利。

三、4043焊絲焊接6005與919合金時的時效傾向

相關人員首先應用4043焊絲，進行對6005與919異種鋁合金接頭的焊接，在10天、30天以及50 天的自然時效后，得出焊接接頭硬度分布結果。通常情況下，919合金相對來講具備更大的自然時效，而6005合金相對則比較小，同時在比較焊接接頭各區(qū)的情況下，熱影響區(qū)自然時效傾向較大且焊縫較小。除此之外，站在焊接材料匹配的角度上來看，若有919合金成分摻入焊縫，硬度則基本上均會高于熱影響區(qū)，但與母材無明顯差異，同時人工時效母材的選擇也十分關鍵，絕對不能因為焊接熱影響區(qū)軟化而使母材要求降低[2]。

四、焊接接頭的微區(qū)性能分布

（一）匹配焊接接頭微區(qū)性能分布與同項性能間的差異

相關人員需做好事前的比較工作，明確各類匹配焊接接頭的微區(qū)性能分布與同項性能，經試驗證明，6005合金焊接中使用5356焊絲或者是4043焊絲，各區(qū)強度與屈服強度無明顯差異，但后者相對來講并不具備較高的塑性與韌性。在焊接919合金時使用5356焊絲，焊縫于屈服強度比在6005合金焊接中應用更高，與此同時，焊縫塑性與韌性實際也并無明顯差異，但若是熱影響區(qū)強度與屈服強度大，則塑性與韌性也會隨之降低。

（二）焊接接頭微區(qū)性能方面自然時效產生的影響

相關人員需明確焊接接頭在焊后與自然時效后的強度變化，并掌握以下幾點關鍵內容：焊縫與熱影響區(qū)剪切強度，在兩種6005合金匹配的自然時效后并無顯著提升;919合金焊接接頭在自然時效后，焊縫及熱影響區(qū)剪切強度會增加很多，但剪切屈服強度可能會出現(xiàn)程度不一的下降情況;三種匹配合金在自然時效后，并未出現(xiàn)明顯的焊縫與熱影響區(qū)剪切塑性變化，剪切韌性相對而言顯著降低。

具體來講，919合金焊縫與熱影區(qū)具備最強的自然時效能力，但之后韌性降低程度也更嚴重;各類合金應用4043焊絲的焊縫韌性均比較差，若焊接結構需承受沖擊載荷，這種焊接方法需慎重使用;6005合金焊接中應用5356焊絲，具備最高的焊縫綜合力學性能;若在919合金焊接時使用5356焊絲，相關人員可在焊接接頭不同自然時效后，由微區(qū)性能分布情況觀察出以下幾點：①919合金中應用5356焊絲，在母材性能降低的同時焊縫有顯著變化。②屈服強度與時間增加成正比，韌性變化與塑性變化則正好相反[3]。

（三）焊接接頭自然時效后力學性能方面焊接規(guī)范產生的影響

例如在919合金焊接工作中，小規(guī)范與大規(guī)范都是十分常見的方式，自然時效后的性能分布也需明確掌握。合金焊接接頭熱影響區(qū)在大范圍焊接的情況下，SS與SYS分布高值區(qū)域會增寬，但是峰值會出現(xiàn)一定程度的下降，同時焊縫的SS下降明顯，但SYS則沒有顯著降低;焊縫與熱影響區(qū)的SD與SW，與小規(guī)范相比較來講下降明顯。由此可見，大規(guī)范焊接雖能促進生產率的提升，但強韌性方面并沒有優(yōu)勢。

五、結束語

綜上所述，6000系列合金相比較來講，優(yōu)勢主要體現(xiàn)在綜合力學性能以及耐蝕性強方面，在高速列車建造中能夠發(fā)揮最好的效果;而6005則可以與5356焊絲配合使用;7000系列自然時效能力與強度都比較高，但相對而言韌性抗裂性較差;國產919可在牽引梁中試用，通常可與5356焊絲相配合，同時需對施工工藝與質量嚴格控制。時代依然在不斷向前發(fā)展，高速列車作為我國交通運輸領域的重中之重，也必然會得到國家與社會各界越來越高的重視，我們只有將鋁合金焊接工藝不斷優(yōu)化作為目標，才能為列車運行提供更高程度的安全保障。

參考文獻

[1]朱集錦.焊絲成分對2519A/7A52異種鋁合金焊接接頭性能的影響[J].輕合金加工技術，2018，46（11）：61-66.

[2]毛華，周古昕，王生，劉穩(wěn)，杜秀征.含Sc焊絲對7B52疊層鋁合金焊接接頭組織與性能的影響[J].兵器材料科學與工程，2018，41（02）：73-77.