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铝合金焊接相关论文范例,与铝合金焊接接头产生裂纹特征产生机理相关论文格式
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段.第一个阶段是液固阶段,焊接熔池从高温冷却开始结晶时,只有很少数量的晶核存在.随着温度的
铝合金焊接相关论文范例
第二阶段是固液阶段,在焊接熔池结晶继续进行时,熔池中固相不断增多,同时先前结晶的晶核不断长大,当温度降低到某一数值时,已经凝固的铝合金金属晶体相互彼此发生接触,并且不断倾轧在一起,这时候液态铝合金的流动受到阻碍,也就是说熔池结晶进入了固液阶段.在这种情况下,由于液态铝合金金属较少,晶体本身的变形可以强烈发展,晶体间残存的液相则不容易流动,在拉伸应力作用下产生的微小缝隙都无法填充,只要稍有拉伸应力的存在就有产生裂纹的可能性.因此,这个阶段叫做“脆性温度区”.
第三阶段是完全凝固阶段,熔池金属完全凝固之后所形成的焊缝,受到拉应力时,就会表现出较好的强度和塑性,在这一阶段产生裂纹的可能性相对来说较小.因此,当温度高于或者低于a-b之间的脆性温度区时,焊缝金属都有较大的抵抗结晶裂纹的能力,具有较小的裂纹倾向.在一般情况下,杂质较少的金属（包括母材和焊接材料）,由于脆性温度区间较窄,拉应力在这个区间作用的时间比较短,使得焊缝的总应变量比较小,因此焊接时产生的裂纹倾向较小.如果焊缝中杂质比较多,则脆性温度区间范围比较宽,拉伸应力在这个区间的作用时间比较长,产生裂纹的倾向较大.
4铝合金焊接裂纹的防止措施
根据铝合金焊接时产生热裂纹的机理,可以从冶金因素和工艺因素两个方面进行改进,降低铝合金焊接热裂纹产生的机率.
在冶金因素方面,为了防止焊接时产生晶间热裂纹,主要通过调整焊缝合金系统或向填加金属中添加变质剂.调整焊缝合金系统的着眼点,从抗裂角度考虑,在于控制适量的易熔共晶并缩小结晶温度区间.由于铝合金属于典型的共晶型合金,最大裂纹倾向正好同合金的“最大”凝固温度区间相对应,少量易熔共晶的存在总是增大凝固裂纹倾向,所以,一般都是使主要合金元素含量超过裂纹倾向最大时的合金组元,以便能产生“愈合”作用.而作为变质剂向填加金属中加入Ti、Zr、V和B等微量元素,企图通过细化晶粒来改善塑性、韧性,并达到防止焊接热裂纹的目的尝试,在很早以前就开始了,并且取得了效果.图3给出刚性搭接角焊缝的条件下Al-4.5%Mg焊丝中加入变质剂的抗裂试验结果.试验中加入的Zr为0.15%,Ti+B为0.1%.可见,同时加入Ti和B可以显著提高抗裂性能.Ti、Zr、V、B及Ta等元素的共同特点,是都能同铝形成一系列包晶反应生成难熔金属化合物（Al3Ti、Al3Zr、Al7V、AlB2、Al3Ta等）.这种细小的难熔质点,可成为液体金属凝固时的非自发凝固的晶核,从而可以产生细化晶粒作用.
在工艺因素上,主要是焊接规范、预热、接头形式和焊接顺序,这些方法都是从焊接应力上着手来解决焊接裂纹.焊接工艺参数影响凝固过程的不平衡性和凝固的组织状态,也影响凝固过程中的应变增长速度,因而影响裂纹的产生.热能集中的焊接方法,有利于快速进行焊接过程,可防止形成方向性强的粗大柱状晶,因而可以改善抗裂性.采用小的焊接电流,减慢焊接速度,可减少熔池过热,也有利于改善抗裂性.而焊接速度的提高,促使增大焊接接头的应变速度,而增大热裂的倾向.可见,增大焊接速度和焊接电流,都促使增大裂纹倾向.在铝结构装配、施焊时不使焊缝承受很大的钢性,在工艺上可采取分段焊、预热或适当降低焊接速度等措施.通过预热,可以使得试件相对膨胀量较小,产生焊接应力相应降低,减小了在脆性温度区间的应力；尽量采用开坡口和留小间隙的对接焊,并避免采用十字形接头及不适当的定位、焊接顺序；焊接结束或中断时,应及时填满弧坑,然后再移去热源,否则易引起弧坑裂纹.对于5000系合金多层焊的焊接接头,往往由于晶间局部熔化而产生显微裂纹,因此必须控制后一层焊道焊接热输入量.
而根据本文试验所证明,对于铝合金的焊接,母材和填充材料的表面清理工作也相当重要.材料的夹杂在焊缝中将成为裂纹产生的源头,并成为引起焊缝性能下降的最主要原因.
参考文献
[1]阿荣.铝合金的搅拌摩擦焊接工艺研究[A].兰州理工大学硕士论文.2004
[2]付志红,黄明辉,周鹏展等.搅拌摩擦焊及其研究现状[J].焊接,2002,（11）：6～7
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