6082-T6鋁合金電子束焊接工藝及其接頭組織與性能.pdf

1、6082-T6鋁合金屬于Al-Mg-Si系可熱處理強(qiáng)化鋁合金，由于具有輕質(zhì)高強(qiáng)、良好的擠壓成型性和耐腐蝕性等特點(diǎn)，近年來在軌道交通行業(yè)尤其是在高速列車車體上得到了廣泛應(yīng)用。由于該鋁合金在實(shí)際生產(chǎn)中大多作為焊接結(jié)構(gòu)使用，采用傳統(tǒng)的焊接方法如TIG、MIG等進(jìn)行焊接時(shí)，易造成接頭焊縫組織粗大、焊縫氣孔率高以及產(chǎn)生熱裂紋等缺陷，導(dǎo)致難以獲得高質(zhì)量的焊接接頭，在一定程度上限制了其使用。相比較而言，真空電子束焊(EBW)具有能量密度高、熱輸入小、

2、焊接變形小等特點(diǎn)，用于6082-T6等鋁合金的焊接具有較大優(yōu)勢?；诖耍疚膶穸确謩e為8mm和15mm的6082-T6鋁合金的EBW焊接工藝及其接頭的組織與性能進(jìn)行研究，并與厚度為8mm的MIG焊接頭的組織與性能進(jìn)行對比，分析研究在不同焊接工藝條件下獲得接頭的微觀組織、力學(xué)性能及耐蝕性能的差別及其原因。
　　接頭顯微組織觀察表明，EBW接頭焊縫組織為細(xì)小的等軸晶和樹枝晶，具有明顯的二次枝晶，在晶界和枝晶界分布著大量的共晶組織，且

3、分布均勻；電子束焊接時(shí)采用圓形掃描方式能夠明顯細(xì)化晶粒，這是由于圓形掃描對熔池金屬具有強(qiáng)烈的攪拌作用，可提高熔池金屬中溶質(zhì)元素的流動性，減少合金元素的偏析；MIG焊接頭焊縫組織為較粗大的等軸晶和樹枝晶，二次枝晶不明顯。對接頭焊縫進(jìn)行XRD物相分析，所獲接頭焊縫金屬主要為α-Al基體相，同時(shí)含有少量的β(Mg2Si)強(qiáng)化相及單質(zhì)Si，在相結(jié)構(gòu)組成上EBW接頭和MIG焊接頭基本相同。進(jìn)一步通過TEM觀察分析，證實(shí)了接頭焊縫中的強(qiáng)化相主要為β

4、(Mg2Si)相。
　　接頭顯微硬度分布測試表明，EBW接頭焊縫的硬度值低于熱影響區(qū)和母材本身，熱影響區(qū)的寬度較窄，其軟化程度較輕，并且采用圓形掃描方式獲得接頭焊縫區(qū)的硬度值最高，直線掃描的次之，未添加掃描方式獲得接頭焊縫的硬度值最低。而MIG焊接頭的熱影響區(qū)寬度相對較大，存在一個(gè)明顯的軟化區(qū)域，是焊接接頭最薄弱的區(qū)域。
　　接頭拉伸性能測試表明，幾種接頭的焊接質(zhì)量均良好，可以滿足實(shí)際工程結(jié)構(gòu)對其強(qiáng)度要求。其中EBW接頭的抗

5、拉強(qiáng)度最高達(dá)到母材本身強(qiáng)度的84.1％，而MIG焊接頭的強(qiáng)度則相對較低，其抗拉強(qiáng)度只達(dá)母材本身強(qiáng)度的68.6%。拉伸斷口掃描觀察顯示，接頭拉伸斷口呈明顯的延性斷裂特征，在斷口表面存在著大量的韌窩，韌窩的大小、深淺各異，并且在韌窩的底部可以清晰地觀察到第二相粒子，進(jìn)一步的EDS分析表明，這些第二相粒子主要為β(Mg2Si)相。
　　采用靜態(tài)失重法及電化學(xué)測試方法評價(jià)接頭焊縫的耐腐蝕性能，結(jié)果表明，對于8mm厚6082-T6鋁合金焊接

6、接頭來說，采用圓形掃描方式獲得接頭A5的耐蝕性能最好；相比較而言，MIG焊接頭焊縫的耐蝕性要差些。
　　綜上所述，在本文中試驗(yàn)條件下，8mm厚6082-T6鋁合金EBW接頭的整體性能高于MIG焊接頭，并且其最佳工藝參數(shù)為：電子束流I=105mA，焊接電壓U=50kV，焊接速度υ=1500mm·min-1，圓形掃描；15mm厚6082-T6鋁合金的最佳工藝參數(shù)為：電子束流I=205mA，焊接電壓U=50kV，焊接速度υ=1500mm