滚压焊缝对高温合金氩弧焊接头性能的影响（精选3篇）
滚压焊缝对高温合金氩弧焊接头性能的影响 篇1
滚压焊缝对高温合金氩弧焊接头性能的影响
介绍了滚压焊缝对航空发动机薄壁机匣典型高温合金GH3030、GH3536和GH4169钨极氩弧焊接头性能的影响,试验结果表明,焊缝滚压后接头的室温、高温拉伸性能以及接头组织形貌均有不同程度的改变.
作 者：李从卿 郭德伦 赵海涛 孙永春 郑斌 作者单位：北京航空制造工程研究所 刊 名：航空制造技术 ISTIC英文刊名：AERONAUTICAL MANUFACTURING TECHNOLOGY 年，卷(期)： “”(z1) 分类号：V2 关键词：高温合金 接头性能 氩弧焊 焊缝滚压滚压焊缝对高温合金氩弧焊接头性能的影响 篇2
1试验材料及试验方法
在对铝合金焊接中接头产生的疲劳进行分析中,可以通过试验的方法对其进行全面研究。在本试验中采用的铝合金制品主要是强化铝合金6061板材,其焊接接头方式表现为采用的对接模式。在进行焊接的过程中还需要在焊接口添加合理的焊丝,这对焊接的顺利进行起到非常重要的作用。在本过程中采用的焊丝为5356焊丝。根据本次试验中选取的材料进行成分深入分析,发现本次试验中两种材料本身化学成分非常多。具体成分见表1。
在对整个分析中可以清楚的看出6061铝合金试验板在进行焊接的时候需要对其中含有的成分进行全面分析,并根据相应成分选取有效的焊接方式。在本次试验中采取的焊接方式为MIG焊和TIG焊,采用这两种焊接方式对6061板材进行焊接,不仅仅能够保证其内部化学成分不会遭到破坏,对其自身的焊接质量也起到提升作用。在进行全部焊接之后还需要采用合理的方法对焊接物进行验伤处理,找出其中存在的问题,并对出现问题的原因进行全面分析。在这个过程中还需要进行合理的铣削加工,其根本目的在于对发生疲劳破坏的地方有一个准确的获知。另外在进行疲劳试样分析中,还需要对取样位置进行合理确定,这对保证在验伤过程中获取最准确的信息起到非常重要的作用。另外在对焊接完毕的板材接口进行疲劳破坏查询的时候主要通过相应扫描电子显微镜进行查询,查询方式主要是对断口形状进行合理观察。
2试验结果及分析
2.1疲劳试验
在上述试验进行研究之后对相应数据进行合理统计可以清楚地了解到,6061合金在接受焊接之后发生疲劳破坏的主要部位在相应焊接口,而且在这个过程中还发现在焊接进行中,发生焊接缺陷和没有发生焊接缺陷都会导致断于焊缝的情况出现。但是整个焊接过程是否存在缺陷对存在的疲劳现象和相应寿命还有很重要的作用。主要表现在缺陷尺寸越大或者数量越多,发生疲劳寿命下降的情况也越多,也就是说这两者之间是一种正向反映模式存在的。对整个数据研究结果可以发现其自身主要数据关系,其整个试验中的6061合金对接接头轴向疲劳性能的相应数据详见表2。
2.2疲劳断口特征
典型的疲劳破坏断口一般包括3个区域,按大部分试样表现为单源特征,个别试样则表现为多源特征。按照断裂过程依次是裂纹源、疲劳裂纹扩展区和最后断裂区。疲劳开裂源自表面,试样疲劳裂纹源处可发现表面气孔、未焊透、显微疏松、夹杂物以及表面机械划伤。上述表面缺陷及损伤的存在,为疲劳裂纹的产生创造了条件,从而严重降低了焊接接头的疲劳寿命。表示裂纹前沿在间歇扩展中的逐次位置。试验各试样均具有同样的特征,疲劳辉纹细而密,且十分均匀。由于裂纹扩展中两表面的羁押和摩擦作用,断口疲劳区的突起部分被磨光或呈贝壳状的光泽表面。
2.3焊接缺陷的影响
铝合金焊接接头中的焊接缺陷主要有气孔、未焊透以及夹杂等。对于铝合金来说,焊缝余高的存在所产生的应力集中是影响焊接接头疲劳性能的关键因素,当焊缝余高去除后,焊缝中出现的缺陷就成为试件中最重要的缺口,从而成为影响焊接接头疲劳性能的主要因素。2.3.1气孔的影响。对铝合金焊接接头留有焊缝余高的横向焊缝进行试验时,发现焊缝中尺寸较小的气孔对疲劳破坏几乎没有影响。对含有0.8mm的单个气孔的接头试验后,发现与余高保留具有相似的疲劳断裂特征。当接头含有1.2~1.8mm的气孔连续成串并且其延伸超过试件宽度的75%时,这时气孔的影响就超过了焊缝外形所造成的应力集中的影响,破坏就从气孔缺陷处开始。也就是说,如果保留焊缝余高,试样中的缺陷只有达到一定尺寸时,疲劳性能才会进一步降低。如果将焊缝余高去掉,气孔就成为主要的应力集中,在这种情况下,随着缺陷程度的增加,疲劳性能逐渐下降,并且缺陷达到一定的尺寸(直径大于0.5mm,且在表面处)时,接头就会在气孔处开始疲劳断裂。2.3.2未焊透的影响。铝合金焊接结构中的未焊透是在对接焊缝中,焊缝金属没有到达接头的根部,因此在两板材表面的平面之间包含的焊缝金属要小于连接的两平面的厚度。有时未焊透分布在表面,有时分布在焊缝中间,并且其长度、厚度及方向各有不同。单面焊的未焊透位于根部,一方面这种缺陷的存在产生缺口效应,容易产生应力集中;另一方面几何上的不对称引起附加弯矩作用,因此造成疲劳性能的降低。
结束语
通过上述试验可以清楚发现,在铝合金模板进行焊接的过程中,其焊接主板和焊丝内部化学成分对整个焊接过程中出现的疲劳性能有很大影响。而且在对铝合金制品焊接口发生疲劳性能进行全面研究中,发现其内部产生疲劳性能的根本原因在于整个焊接过程中存在的缺陷大小和数量。也就是说焊接缺陷与出现疲劳破坏之间有一定关系。而且在上述试验中也清楚说明要想保证焊接接头的疲劳寿命,就需要对其焊接过程中存在的缺陷进行全面分析,使其对疲劳寿命的影响降到最低。
摘要：铝合金在人们日常生活中非常常见,采用这种材料制作成的各种产品由于自身性能良好而在社会上得到广泛应用。但是这种材料在制作工程需要通过焊接的方法进行产品制作,这就导致这种产品会出现相应疲劳性能。其发生疲劳性能的发生主要是因为焊缝中存在大量宏观尺度气孔,也就是说当铝合金产品自身的缺陷过多的情况,就会降低焊接焊头产生疲劳性能。因此,主要针对于焊接缺陷对铝合金焊接接头疲劳性能影响进行深入研究。
关键词：铝合金,焊接接头,疲劳性能
参考文献
[1]张志桐.奥氏体低碳镍铬锰合金焊接接头耐晶间腐蚀性能分析[J].世界有色金属,2016(8).
滚压焊缝对高温合金氩弧焊接头性能的影响 篇3
【摘 要】综述了热处理对镁合金焊接接头性能的影响研究现状，热处理可以使AZ31B镁合金板的焊接接头的力学性能提高，随着退火温度的升高，AZ31B镁合金搅拌摩擦焊接接头前进侧和后退侧的分界线逐渐消失，热影响区的显微硬度略有下降。热处理可提高AZ31B镁合金板的的抗拉强度和延伸率。
【关键词】热处理；镁合金；焊接接头
0.引言
镁资源是21世纪的重要战略物资，世界各国高度重视镁合金的研究与开发。镁合金在汽车、计算机、通信及航空航天等领域广泛应用，必将面临连接问题，焊接是一种优选的连接方案。深入认识镁合金的性能特点，掌握其焊接性能和焊接方法是提高镁合金焊接质量的有效途径。
1.镁合金及其性能特点
镁属于轻金属，地壳中镁含量丰富，约占地壳组成的2.5%。镁的熔点为650℃、镁的密度为1.7g/cm3；镁的标准电极电位为-2.36，性质较活泼，用作结构材料必须合金化，以防止在空气中自燃。镁合金具有密度低、比强度高、阻尼性好、导热性好、电磁屏蔽性好、加工性优异等性能特点。
2.镁合金的焊接性能
镁合金密度低，熔点低，热导率和电导率大，热胀系数大，化学活泼性很强、易氧化，且氧化物的熔点很高，因此镁合金在焊接过程中会产生如下问题镁合金在焊接过程中会遇到如下问题：
2.1粗晶问题。镁合金热传导率较大，焊接时需要较大的热源，焊缝附近出现金属过热和晶粒长大的现象。
2.2氧化、氮化和蒸发。高温下，镁容易被氧化、氮化生成夹杂物，破坏接头的性能。另外，镁的沸点只有1100℃，焊接时很容易蒸发。
2.3变形和下塌。镁的热膨胀系数比较大，高温电弧下很容易产生较大变形并引起很大的热应力。同时，镁的表面张力很小，容易形成塌陷。
2.4气孔。氢气在镁中的溶解度随温度升高而增大，焊接时，氢气进入镁中，同时，镁的密度小，气体不易逸出。这样，焊接过程会形成气孔。
2.5热裂纹。镁合金焊接时，组织中低熔点化合物首先熔化，出现空穴或者晶界氧化现象，即产生了热裂纹。
2.6燃烧。高温下操作时，即使在气氛保护下，镁合金焊接时仍会产生大量氧化镁浓烟及臭氧，甚至出现飞溅、燃烧等剧烈的氧化现象，操作要十分小心。
3.热处理对镁合金焊接接头性能的影响
由于镁合金在焊接时存在上述特点，目前针对如何改善焊接接头组织结构和提高接头的性能方面有大量的研究。
3.1热处理对AZ31B镁合金板材TIG焊接力学性能的影响研究成果
Ya-jie Chu[5，6]等人通过热处理的方法来提高AZ31B气体保护钨极氩弧焊的性能。经由光谱扫描电镜和光学显微镜研究焊接接头的微观组织。通过拉伸试验和硬度试验研究热处理对焊接接头机械性能的影响。结果表明，经过热处理后的焊缝的拉伸强度可达到母材的92%，比未经过处理前有明显提高。这主要归功于融合区的等轴晶粒结构，热处理后枝晶转变为等轴晶粒，枝晶偏析有效的消除。
3.2热处理对AZ31B镁合金板材FSW焊接结构性能的影响研究成果
郭韡[7，8]等人对AZ31B镁合金进行搅拌摩擦焊接及焊后热处理，研究了热处理前后焊接接头显微组织及显微硬度的变化规律。结果表明：
随着退火温度的升高，AZ31B镁合金搅拌摩擦焊接接头前进侧和后退侧的分界线逐渐消失；在热处理过程中，由于焊核区所吸收的能量主要用于晶粒的长大，而热影响区和热机影响区结合区域在再结晶时消耗了较多的能量，导致了焊核区晶粒的长大速率大于热影响区和热机影响区结合区域的。
当退火温度低于200℃时，热机影响区的显微硬度高于焊核区，并且前进侧热机影响区的显微硬度略高于后退侧的；当退火温度高于250℃后，热机影响区的显微硬度显著下降；随着退火温度的升高，热影响区的显微硬度略有下降。焊后热处理可以显著改善焊接接头的力学性能。
当搅拌头的旋转速度为600r·min-1，焊接速度为47.5mm·min-1，接头的抗拉强度为168MPa，延伸率为3.6%。热处理后，接头的抗拉强度和延伸率最高可达205MPa和8.6%，比热处理前分别提高22.02%和138.89%；接头的最佳热处理工艺为：退火温度250℃，保温1h；随着退火温度的升高，焊核区晶粒的长大速度大于热影响区 /热机影响区混合区域（HAZ/TMAZ）。当退火温度高于250℃时，焊接接头的拉伸断口主要为扁条状韧窝，呈现出微孔聚合韧性断裂特征。
4.热处理对镁合金板材焊接结构性能的影响研究存在的问题
4.1目前热处理对镁合金板材焊接结构性能的影响研究对象仅为AZ31B，对于其他型号的镁合金如：AZ91D、AM60B、AM50A、AS41B等的研究还不够。
4.2镁合金的焊接方法主要有钨极惰性气体保护焊（ TIG）、熔化极惰性气体保护焊（ MIG）、搅拌摩擦焊（FSW）、激光焊（LBW）、电子束焊（EBW）和电阻点焊等（RSW）。但是目前对镁合金焊接接头进行热处理后接头力学性能的研究仅限与TIG和FSW。对于镁合金的其他焊接方法缺少焊后热处理的研究
4.3目前有热处理对镁合金焊接接头冲击韧性的研究还比较少。
【参考文献】
[1]刘军，董俊慧，吴永军，孟显超.AZ91D镁合金TIG焊接接头组织及性能研究[J].轻合金加工技术，2009，37（2）：42-44.
[2]徐培全，李永平，陆腾佳，于治水.AZ91D镁合金钨级氩弧焊接接头组织性能分析[J].热加工工艺，2011，40（15）：120-12.
[3]董长富，刘黎明，赵旭.变形镁合金填丝TIG焊接工艺及组织性能分析[J].焊接学报，2005，26（2）：33-35.
[4]王自启，曹晓卿，郭继祥，李黎忱，万里波.AZ31镁合金板材在热处理中组织和性能的演变[J].新技术新工艺，2011，4：65-67.
[5]初雅杰，李晓泉，吴申庆.变形镁合金TIG焊接接头组织和力学性能研究[J].热加工工艺，2010，39（9）：140-142.
[6]Ya-jie Chul，Jian Chen，Xiao-quan Li，Shen-qing Wun，and Zong-hui.Effects of thermomechanical treatm ents on the m icr0structures and mechanical properties of GTA-welded AZ31B magnesium alloy [J].InternationalJournal ofMinerals，Metallurgy and Materials.2012，19（10）：945-150.
[7]郭韡，王快社，王峰，王文，王文礼.热处理对AZ31B镁合金搅拌摩擦焊焊接接头显微组织和显微硬度的影响[J].机械工程材料，2009，33（10）：33-36.