CN114850728A - 一种适用于7a52高强铝合金的焊丝及焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于7A52高强铝合金的焊丝及焊接方法,其中焊丝及焊接方法适用于10mm~60mm厚7A52高强铝合金焊接,其中焊丝化学成分按重量百分比为:Si:≤0.10%,Mn:0.5%~1.0%,Cr:0.15%~0.20%,Cu:≤0.04%,Fe:0.10%~0.20%,Mg:5.3%~5.8%,Zn:≤0.15%,Ti:0.15%~0.20%,Zr:0.10%~0.15%,其余为Al及不可避免的杂质元素。本申请中采用双丝双脉冲焊接方法,选择合适的焊接工艺,获得了高质量的焊接接头,其中接头抗拉强度≥335MPa,焊接接头强度系数≥0.80,焊接效率提高35%以上。从而使得所述焊丝和焊接方法应用于7A52高强铝合金的焊接具有巨大的潜力。

Description

一种适用于7A52高强铝合金的焊丝及焊接方法
技术领域
本发明涉及材料加工技术领域,尤其涉及一种适用于7A52高强铝合金的焊丝及焊接方法。
背景技术
7A52铝合金是可热处理强化的7系铝合金,经固溶和时效处理后强度≥410MPa,现已广泛用于飞机机身结构、特殊车辆、铁路运输和低温压力容器等领域的大型结构件中。对于这些大型结构件,采用传统的制造方法(铸造、锻压等)不能一体化加工成形,只能通过焊接进行连接制造,因此焊接技术成为了一种重要的材料加工方法。但铝合金由于熔点低、导热快,采用传统的焊接方法(直流MIG、TIG以及脉冲模式),焊接效率低,焊后母材变形严重,同时由于焊接线能量较大导致焊缝组织晶粒粗大,热影响区软化严重,极大地降低了焊接接头的力学性能,从而也限制了7A52高强铝合金的使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于7A52高强铝合金的焊丝及焊接方法,解决常规7A52高强铝合金在焊接中存在背景技术中提出的问题。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
本发明提供了一种适用于7A52高强铝合金的焊丝,其化学成分按重量百分比为:Si:≤0.10%,Mn:0.5%~1.0%,Cr:0.15%~0.20%,Cu:≤0.04%,Fe:0.10%~0.20%,Mg:5.3%~5.8%,Zn:≤0.15%,Ti:0.15%~0.20%,Zr:0.10%~0.15%,其余为Al及不可避免的杂质元素;其中焊丝经过铸锭制备、热挤压、轧制、中间退火、光亮冷拔步骤进行加工制得,具体为常规焊丝加工工艺。
并经过以下步骤制得丝径为1.2mm和1.6mm的焊丝:
其经过铸锭制备、热挤压、轧制、中间退火、光亮冷拔步骤。
本申请通过焊丝成分设计解决上述背景技术中存在的问题;其中Mg元素是7A52铝合金中重要的固溶强化元素,能与Zn元素形成强化相MgZn2
但是在采用双丝双脉冲焊接过程中,焊缝总热输入增加,导致Mg元素蒸发严重,减弱了Mg元素强化作用;
本申请中通过提高Mg元素含量(5.3%~5.8%),从而保证Mg元素固溶强化效果。
另外,本申请中同时该焊丝组分中添加有一定比例的Ti(0.15%~0.20%)和微量稀土元素Zr(0.10%~0.15%);其中Ti与Zr能够产生复合微合金化,形成Al3(Zr,Ti)弥散相,该弥散相与Al基体的错配度很小,从而能够细化晶粒和抑制再结晶,提高合金的热稳定性,进而提高材料的力学性能。
本发明提供了一种适用于7A52高强铝合金的焊接方法,其应用上述的适用于7A52高强铝合金的焊丝,
采用双丝双脉冲焊接方法:
其中主丝为脉冲(P)焊接模式,焊接电流为240A~330A,焊接电压为23.3V~25.3V;副丝为冷金属过渡(CMT)+脉冲(P)焊接模式,焊接电流为100A~160A,焊接电压为18.2V~20.1V;
焊接速度为0.48m/min~0.72m/min,送丝速度为22m/min~30m/min;
保护气体为50%He+50%Ar,气体流量为18~22L/min,道间温度≤80℃。
本申请中所述主丝为脉冲(P)焊接模式,是通过主丝脉冲(P)大电流射流过渡方式,从而提高金属熔敷效率,以获得大熔深、高熔敷量;所述副丝为冷金属过渡(CMT)+脉冲(P)焊接模式实现焊缝成形精度和降低热输入,并且利用脉冲(P)焊接能够对熔池产生搅拌作用,从而助于减少焊缝缺陷,细化焊缝晶粒,而提高焊缝强度。
本实施例中,进一步地优化,其适用于10mm~60mm厚的7A52高强铝合金焊接。
本实施例中,再进一步地优化,其中焊接坡口为“V”型或“X”型坡口,坡口角度为70°~90°,钝边≤1mm;从而使得焊接接头的抗拉强度≥335MPa,接头强度系数≥0.80,焊接效率提高35%以上。
本实施例中,再进一步地优化,其中焊接坡口的角度具体设计为80°。
与现有技术相比,本发明的有益技术效果:本申请中采用双丝双脉冲焊接方法,选择合适的焊接工艺,获得了高质量的焊接接头,其中接头抗拉强度≥335MPa,焊接接头强度系数≥0.80,焊接效率提高35%以上。从而使得所述焊丝和焊接方法应用于7A52高强铝合金的焊接具有巨大的潜力。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为中厚板7A52焊接宏观示意图;
图2为焊接接头焊缝区组织金相图;
图3为焊接接头焊缝区组织EBSD图;
图4为焊缝区Al3(Zr,Ti)相TEM图。
具体实施方式
实施例1
本实施例中采用本发明焊丝进行40mm厚7A52高强铝合金双丝双脉冲焊接实验,焊丝化学成分按重量百分比为:Si:0.05%,Mn:0.60%,Cr:0.16%,Cu:0.04%,Fe:0.12%,Mg:5.3%,Zn:0.08%,Ti:0.16%,Zr:0.10%,其余为Al及不可避免的杂质元素。实验前对焊接坡口进行打磨、清理,去除表面氧化膜,并用丙酮去除油污,双丝双脉冲焊接工艺参数如表1所示。焊接接头宏观如图1所示,焊缝表面成形良好,截面无宏观气孔、裂纹产生,母材几乎无变形。焊缝区组织呈等轴状生长(如图2和图3所示),平均晶粒尺寸约为32μm。焊缝区还出现球形状Al3(Zr,Ti)相(如图4所示),尺寸约为50nm~100nm,纳米级Al3(Zr,Ti)相能够显著细化晶粒,提高接头强度。焊接接头抗拉强度为339MPa,接头强度系数为0.82。作为对比示例,采用普通直流MIG进行40mm厚7A52高强铝合金焊接,在相同焊接工艺参数下(送丝速度仅有19.4m/min),焊接接头抗拉强度仅为285MPa。对比之下,本发明焊接效率提高了41%,实现了高质量与高效率焊接。
表1双丝双脉冲焊接工艺参数
Figure BDA0003657659920000041
实施例2
采用本发明焊丝进行40mm厚7A52高强铝合金双丝双脉冲焊接实验,焊丝化学成分按重量百分比为:Si:0.05%,Mn:0.60%,Cr:0.16%,Cu:0.04%,Fe:0.15%,Mg:5.5%,Zn:0.10%,Ti:0.18%,Zr:0.12%,其余为Al及不可避免的杂质元素。实验前对焊接坡口进行打磨、清理,去除表面氧化膜,并用丙酮去除油污。双丝双脉冲焊接工艺参数如表2所示。焊缝区组织呈等轴状,随着Zr、Ti含量增加,纳米级的Al3(Zr,Ti)数量增加,细化晶粒效果更加明显,平均晶粒尺寸约为28μm,提高了焊接接头的抗拉强度。本实施例中接头抗拉强度为345MPa,接头强度系数为0.84,焊接效率提高37%(直流MIG送丝速度18.9m/min)。
表2双丝双脉冲焊接工艺参数
Figure BDA0003657659920000051
实施例3
采用本发明焊丝进行40mm厚7A52高强铝合金双丝双脉冲焊接实验,焊丝化学成分按重量百分比为:Si:0.07%,Mn:0.8%,Cr:0.15%,Cu:0.02%,Fe:0.14%,Mg:5.8%,Zn:0.07%,Ti:0.18%,Zr:0.14%,其余为Al及不可避免的杂质元素。实验前对焊接坡口进行打磨、清理,去除表面氧化膜,并用丙酮去除油污。本实施例双丝双脉冲焊接工艺参数如表3所示。母材几乎无变形,焊缝成形效果较好,焊缝区平均晶粒尺寸约为24μm。焊接接头具有良好的拉伸性能,抗拉强度达到351MPa,接头强度系数为0.85,焊接效率提高55%(直流MIG送丝速度15.6m/min)。
表3双丝双脉冲焊接工艺参数
Figure BDA0003657659920000061
实施例4
采用本发明焊丝进行40mm厚7A52高强铝合金双丝双脉冲焊接实验,焊丝化学成分按重量百分比为:Si:0.03%,Mn:0.90%,Cr:0.18%,Cu:0.03%,Fe:0.18%,Mg:5.4%,Zn:0.13%,Ti:0.20%,Zr:0.15%,其余为Al及不可避免的杂质元素。实验前对焊接坡口进行打磨、清理,去除表面氧化膜,并用丙酮去除油污。双丝双脉冲焊接工艺参数如表4所示。母材几乎无变形,焊缝表面成形较好,截面无缺陷产生。焊缝区晶粒长大,平均晶粒尺寸约为35μm,由于焊接电流较大,组织中Al3(Zr,Ti)相发生粗化,其尺寸约为200nm。焊接接头抗拉强度为344MPa,接头强度系数为0.84,焊接效率提高53%(直流MIG送丝速度为17.8m/min)。
表4MIG脉冲焊接工艺参数
Figure BDA0003657659920000062

Claims (5)

1.一种适用于7A52高强铝合金的焊丝,其特征在于:其化学成分按重量百分比为:Si:≤0.10%,Mn:0.5%~1.0%,Cr:0.15%~0.20%,Cu:≤0.04%,Fe:0.10%~0.20%,Mg:5.3%~5.8%,Zn:≤0.15%,Ti:0.15%~0.20%,Zr:0.10%~0.15%,其余为Al及不可避免的杂质元素。
2.一种适用于7A52高强铝合金的焊接方法,其应用如权利要求1所述的适用于7A52高强铝合金的焊丝,其特征在于:
采用双丝双脉冲焊接方法:
其中主丝为脉冲(P)焊接模式,焊接电流为240A~330A,焊接电压为23.3V~25.3V;副丝为冷金属过渡(CMT)+脉冲(P)焊接模式,焊接电流为100A~160A,焊接电压为18.2V~20.1V;
焊接速度为0.48m/min~0.72m/min,送丝速度为22m/min~30m/min;
保护气体为50%He+50%Ar,气体流量为18~22L/min,道间温度≤80℃。
3.根据权利要求2所述的适用于7A52高强铝合金的焊接方法,其特征在于:其适用于10mm~60mm厚的7A52高强铝合金焊接。
4.根据权利要求2所述的适用于7A52高强铝合金的焊接方法,其特征在于:其中焊接坡口为“V”型或“X”型坡口,坡口角度为70°~90°,钝边≤1mm;从而使得焊接接头的抗拉强度≥335MPa,接头强度系数≥0.80,焊接效率提高35%以上。
5.根据权利要求4所述的适用于7A52高强铝合金的焊接方法,其特征在于:其中焊接坡口的角度为80°。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116000498A (zh) * 2022-12-27 2023-04-25 东北轻合金有限责任公司 一种高强熔焊用Al-Mg-Mn-Zn-Zr焊丝合金铸锭及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102974955A (zh) * 2012-12-04 2013-03-20 中国人民解放军装甲兵工程学院 一种磁控焊接熔敷成形制备高强铝合金接头的焊接丝材
CN105252167A (zh) * 2015-11-05 2016-01-20 浙江大学 一种高韧性高强度铝合金焊丝
CN110026651A (zh) * 2019-03-29 2019-07-19 武汉船用机械有限责任公司 双丝焊接方法
CN114289823A (zh) * 2021-12-30 2022-04-08 华南理工大学 一种提高7075-t6超硬铝合金厚板熔焊接头性能的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102974955A (zh) * 2012-12-04 2013-03-20 中国人民解放军装甲兵工程学院 一种磁控焊接熔敷成形制备高强铝合金接头的焊接丝材
CN105252167A (zh) * 2015-11-05 2016-01-20 浙江大学 一种高韧性高强度铝合金焊丝
CN110026651A (zh) * 2019-03-29 2019-07-19 武汉船用机械有限责任公司 双丝焊接方法
CN114289823A (zh) * 2021-12-30 2022-04-08 华南理工大学 一种提高7075-t6超硬铝合金厚板熔焊接头性能的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
韩善果等: "双丝CMT焊接参数对1561铝合金焊接接头力学性能和组织的影响", 焊接, no. 05, pages 31 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116000498A (zh) * 2022-12-27 2023-04-25 东北轻合金有限责任公司 一种高强熔焊用Al-Mg-Mn-Zn-Zr焊丝合金铸锭及其制备方法
CN116000498B (zh) * 2022-12-27 2023-12-01 东北轻合金有限责任公司 一种高强熔焊用Al-Mg-Mn-Zn-Zr焊丝合金铸锭的制备方法

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