[發明專利]焊接用鋁合金焊絲

有效

• 申請號: 200710025257.2
• 申請日: 2007-07-20
• 公開（公告）號: CN101092007A
• 公開（公告）日: 2007-12-26
• 發明（設計）人: 李振華;居曉鋒
• 申請（專利權）人: 常州華通焊絲有限公司
• 主分類號: B23K35/28
• 分類號: B23K35/28
• 代理公司: 常州市維益專利事務所
• 代理人: 王凌霄

技術領域

本發明涉及焊接用鋁合金焊絲。

背景技術

鋁合金由于比重小、強度高、無磁性，以及良好的加工成型性能、低溫性能、耐腐蝕性能和導電導熱性能，被廣泛應用于各種焊接結構和產品之中，特別適用于對重量要求極為苛刻的航空航天器。鋁合金焊接的特性主要體現在以下幾個方面：1.鋁和氧的親和力很大，在空氣中鋁極易與氧結合生成緊密結實的Al₂O₃薄膜，阻礙基體金屬的熔化及彼此之間的良好結合，并易造成夾渣。而且氧化膜還會吸附水分，焊接時會促使焊縫形成氣孔等缺陷，從而降低焊接接頭的力學性能。2.鋁及鋁合金的熱導率、比熱容、熔化潛熱等都很大，在焊接過程中，大量的熱能被迅速傳到基體金屬內部，因此焊接鋁及鋁合金時比鋼要消耗更多的熱量。3.高溫塑性差，線膨脹系數大。因此焊接某些鋁合金時，往往由于過大的收縮內應力而產生失穩變形和熱裂紋。4.液態鋁能溶解大量氫，在焊接熔池快速冷卻和凝固過程中易在焊縫中聚集形成氣孔。5.在高溫下鋁的強度很低，以至于不能支承液體金屬而使焊縫成形不良，甚至形成塌陷(或燒穿)缺陷。6.某些鋁合金中含有低沸點的合金元素如鎂、鋅等，這些元素在高溫火焰或電弧的作用下極易蒸發、燒損，從而改變了焊縫金屬的化學成分，同時也降低了焊接接頭的性能。7.焊接可熱處理強化的鋁合金時，由于焊接熱的影響，會使基體金屬近縫區某些部位的力學性能下降。由于焊接熱的影響，常常在晶界上發生成分偏析或析出雜質相，從而使該區的抗蝕性能下降。

鋁合金采用熔焊方法進行焊接時，面臨的主要問題有焊縫中的氣孔、焊接熱裂紋、焊接接頭與母材的等強性等，可以看出鋁合金較一般金屬具有較大的焊接難度。

發明內容

本發明的目的在于提供焊接性能穩定、強度高、有良好抗腐蝕性的鋁合金焊絲。

實現上述目的技術方案為：一種焊接用鋁合金焊絲，其特征在于化學成分及質量百分比(％)組成為：Mg：4.0～6.0，Mn：0.03～0.20，Cr：0.05～0.10，Si：≤0.25，Fe：≤0.40，Cu：≤0.20，Zn：≤0.20，Be：≤0.0003，Ti：0.10～0.15，余量為Al及其它不可避免的雜質。

焊絲中加入合適的Si、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn、Ti等合金元素，從而使在焊縫金屬中沉淀物質點越小，均勻分散到晶界上越多，來提高焊接接頭的強度。其具體作用：

1.硅：鋁中加入硅有一定的強化作用。

2.銅：有一定的固溶強化效果。

3、錳：錳能阻止鋁合金的再結晶過程，提高再結晶溫度，能顯著細化再結晶晶粒，并通過MnAl6溶解雜質鐵，減小鐵的有害影響。

4.鎂：鎂對鋁的強化作用是明顯的，每增加1％的鎂，抗拉強度大約升高34MP。在大部分工業用變形鋁合金中，鎂的含量均小于6％，而硅含量也低，可焊性良好，抗蝕性也好，并有中等強度。

5.鉻：阻礙再結晶的形核和長大過程，對合金有一定的強化作用，還能改善合金韌性和降低應力腐蝕開裂敏感性。

6.鋅：鋅單獨加入到鋁中，在變形條件下對鋁合金強度的提高是十分有限的，同時還存在應力腐蝕開裂傾向。因而在鋁中同時加入鋅和鎂，形成強化相Mg/Zn2，對合金產生明顯的強化作用。

7.鈦：鈦與鋁形成TiAl2相，成為結晶時的非自發核心，起細化鑄造組織和焊縫組織的作用。鈦的臨界含量約為0.15％，如果有硼存在時減少到0.01％。

本發明鋁合金焊絲材料的制備方法與現有技術制備方法相同。

本發明鋁合金焊絲具有如下優點：

1、本焊絲鋁合金冶煉工藝穩定易于實現，焊絲拉拔性能優良，滿足機車車廂、化工壓力容器、兵工生產、造船、航空等行業的焊接技術要求。

2、本發明焊絲具有優良的焊接工藝性能，焊接接頭具有強度高、可鍛性好、有良好的抗腐蝕性。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步地說明。

試樣試驗選用6061?T6鋁板。制作成長350mm、寬150mm，在長度方向上機加工坡口和鈍邊。氣體選用Ar為30％，He為70％的混合氣體。選用本發明直徑1.2mm的焊絲，其化學成分及質量百分比(％)組成為：Si：0.18，Fe：0.25，Cu：0.09，Mn：0.10，Mg：5.10，Cr：0.07，Zn：0.08，Ti：0.12，余量為鋁和其它不可避免的雜質。焊道焊接方法：焊材電流(I/A)160～180，電壓(U/V)24，電流極性DCRP，焊接速度vh(mm/s)9，對該焊接試樣進行100％的目測、X射線、滲透探傷。目測檢查試樣表面成形良好，滲透探傷工作溫度為20℃，ZT-YS滲透劑滲透時間大于10min，ZT-WL顯像劑顯像時間大于10min，試樣達到EN1289中I級要求。X射線探傷，曝光條件為5mA、2min，焦距FFA＝600mm，fmin＝120mm，試樣達到EN30042中B級要求。拉伸試驗：將試樣制作成適合拉伸實驗的樣本，試樣的抗拉強度σ_m1＝228MPa，σ_m2＝223MPa，斷口位置在母材上。彎曲試驗：將試樣制作成適合彎曲實驗的樣本，實驗中壓頭直徑為42mm，2個面彎，2個背彎，彎曲角度180°，獲得通過。宏觀金相實驗和微觀金相實驗：宏觀金相照片放大2.5倍，微觀金相照片放大400倍，清楚地在試樣的一側腐蝕出熔合線，熱影響區和母材，試樣金相無裂紋、未焊透等焊接缺陷，達到EN30042標準B級要求。