鑄造高強(qiáng)鋁合金的焊接性能

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1、鑄造高強(qiáng)鋁合金的焊接性能

2、第1內(nèi)容加載中...ANZhen～zhi,ZHANGXi～cuan（SchoolofMaterialScienceandEngineering,ShenyangUniversityofTechnology,Shenyang10023,China）echanicalEngineering,ShenyangUniversityofTechnology,Shenyang110023,China）Abstract：ZL～107Acastaluminiumalloyisahighstrengthaluminiumalloy.Afteraheattreatmentat

3、theTstemperatureitsσbcanreach420～470MPa.Sometimes,thecastdefectsonlarge,highstrengthandplexmachineryneedrepairingbyustbethesameastheetal.AstheZL～107AalloyisaneiniumalloybyaddingsomealloyelementsonthebasisofZL-107aluminiumalloy,itsechanicalpropertyy　　隨著現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)向大型、復(fù)雜、高強(qiáng)度發(fā)展，優(yōu)質(zhì)鋁合金鑄件應(yīng)用日益增多。對鋁合金的綜合性能

4、提出了更高的要求。它集中體現(xiàn)在要求具有較高力學(xué)性能的同時(shí)，又要具有優(yōu)異的鑄造性能。Al－Si－Cu系鑄造鋁合金結(jié)合了Al－Cu系合金力學(xué)性能好和Al－Si系鑄造鋁合金鑄造性能好的優(yōu)點(diǎn)，因而一直是鑄造高強(qiáng)鋁合金的研究重點(diǎn)。美國的BAE354,前蘇聯(lián)的B124均屬Al－Si－Cu系高強(qiáng)鑄造鋁合金，具有優(yōu)異的力學(xué)性能和良好的鑄造性能。我國的ZL－107亦屬此系合金。ZL－107中含Cu量較高，故合金的性能還有潛力可挖。通過添加Mg、Zn、Cu、Ti等多種微量元素對合金進(jìn)行綜合強(qiáng)化，獲得了一種鑄造高強(qiáng)鋁合金ZL－107A.合金性能由原來的σb=280～320MPa,σ0.2=210～230

5、MPa,δs=3%～4%分別提高到σb=420～470MPa,σ0.2=325～390MPa,δs=4%～6%,從而使該合金在現(xiàn)代大型、復(fù)雜鋁合金鑄件的生產(chǎn)上獲得應(yīng)用。但是，該種合金的可焊性如何，需要通過焊接工藝進(jìn)行檢驗(yàn)。1　合金的成分　　合金的成分如表1所示。表1　ZL～107A的化學(xué)成分合金元素含量/%雜質(zhì)含量/%Si6.5～7.4Fe(s)≤0.12Cu3.5～4.5Zn0.8～1.2Fe(J)≤0.2Mg0.1～0.2Cd0.1～0.2Ti0.1～0.2其它每種≤0.05B0.01～0.05Be0.04～0.1總和0.3(s)Al其余0.4(s)　l)、Si、Mg2Si、A

6、lCu、g5Si4Cu4)、TiAl3、AlB2、TiB，按照相圖ZL107A在平衡凝固條件下的相組成為α(Al)+Si+Al2Cu+g5Si4Cu4),在鑄造大型鑄件時(shí)，局部結(jié)晶緩慢，金相觀察時(shí)組織組成為α(Al)+(α+Si)+Al2Cu,Al2Cu分布在晶界上。3　合金力學(xué)性能　　合金力學(xué)性能如表2所示。表2　ZL107A的力學(xué)性能鑄造方法狀態(tài)σb/MPaσ0.2/MPaδs/%HBS砂型F175　1～2　砂型T5360～380　2～3125金屬型F200　1.5　金屬型T4370　8～10　金屬型T5420～470325～3904～6145　　由表2可見，該合金具有較高的綜

7、合力學(xué)性能。尤其應(yīng)說明的是，ZL107A的屈服強(qiáng)度很高，且和σb較接近，特別適合制造工程結(jié)構(gòu)中大型復(fù)雜的關(guān)鍵鑄鋁件。4　合金的焊接工藝　　鑄造結(jié)構(gòu)出現(xiàn)缺陷時(shí)，必須焊補(bǔ)。通常鑄鋁件焊補(bǔ)所用焊絲為331、321、311.311為鋁硅焊絲，其抗拉強(qiáng)度σb為118MPa,321為鋁錳焊絲，抗拉強(qiáng)度σb為118MPa.根據(jù)表2,ZL107A的σb約為420～470MPa,所以這幾種焊絲與母材的機(jī)械性能差異較大。鑄件的技術(shù)要求是焊縫應(yīng)和母材強(qiáng)度一致，所以市售焊絲無法采用?！　∪舨捎猛N材料鑄造焊絲用于母材，能否保證其焊縫組織達(dá)到預(yù)期力學(xué)性能，就應(yīng)仔細(xì)考慮其焊接工藝性了?！　∈紫龋捎猛N材料試

8、件澆注成焊絲，對鑄態(tài)試件試焊，檢驗(yàn)焊縫性能。　　其次，焊接時(shí)先不預(yù)熱。采用較大電流以加快焊接速度。焊接結(jié)果則由于焊縫在大電流下熔化速度較快，凝固時(shí)又受較大電流影響，容易出現(xiàn)粗大晶粒組織，抗拉強(qiáng)度較低。同時(shí)，大電流下焊縫組織易出現(xiàn)裂紋。這種現(xiàn)象已在焊后金相觀察及性能試驗(yàn)中得到確認(rèn)。故這種工藝不宜采用?！　⒃嚰A(yù)熱到200～250℃，采用較小電流以待焊處表面剛出現(xiàn)發(fā)亮的液斑時(shí)填入焊絲熔滴，待熔滴剛潤濕焊縫時(shí)即將焊縫處電弧向前移動。這樣焊的結(jié)果是熔池凝固速度快。晶粒較細(xì)，