鋁合金在多元?dú)獗Ｗo(hù)下電弧特征及接頭組織性能研究.pdf

1、隨著Al、Mg合金等輕質(zhì)、高比強(qiáng)度材料的研發(fā)，為了實(shí)現(xiàn)軌道交通系統(tǒng)的輕量、高速化，目前世界各國(guó)已相繼停止了碳鋼車體的制造，轉(zhuǎn)向了輕量化的鋁合金車體制造。而今高速列車的焊接生產(chǎn)制造在國(guó)內(nèi)外主要采用的是純Ar氣體保護(hù)的MIG焊方法，但此種方法存在焊接接頭靜強(qiáng)度及疲勞性能不足的缺點(diǎn)，車體的服役安全性能未能得到充分保證。本文提出采用多元保護(hù)氣改善電弧特性、提高接頭性能的解決方案，通過(guò)一系列的理論與試驗(yàn)研究工作證實(shí)了方案的可靠性，為高速列車制造質(zhì)

2、量的提高提供了科學(xué)依據(jù)。
　　為研究多元保護(hù)氣體對(duì)焊接接頭性能的影響，本文采用純氬氣、Ar+He二元?dú)夂虯r+He+N2三元?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體對(duì)12mm厚的A7N01S鋁合金進(jìn)行脈沖MIG焊焊接，對(duì)此進(jìn)行了一系列的理論及試驗(yàn)分析。
　　研究了多元?dú)怏w對(duì)電弧特性及焊接溫度場(chǎng)的影響規(guī)律。通過(guò)焊接試驗(yàn)研究了不同保護(hù)氣體對(duì)電弧能量、分布以及集中程度的影響，并通過(guò)理論推導(dǎo)，得出了電弧熱流密度及熱源集中系數(shù)關(guān)系式，證實(shí)了多元?dú)怏w對(duì)焊接電弧的

3、壓縮作用更強(qiáng)，熱源集中程度更大，能量更集中。通過(guò)對(duì)接焊接溫度場(chǎng)分析，發(fā)現(xiàn)在距離坡口相同位置處純氬氣焊接時(shí)的溫度高于二元?dú)夂附訒r(shí)的溫度，高于三元?dú)夂附訒r(shí)的溫度，從而推知三元?dú)獗Ｗo(hù)焊接時(shí)的熱影響區(qū)域最小，純氬氣保護(hù)焊接時(shí)的熱影響區(qū)域最大。
　　考察了不同保護(hù)氣體焊接接頭的微觀組織與電弧熱源差異的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，不同保護(hù)氣體焊接時(shí)焊縫晶粒均為等軸晶，但由于多元?dú)鈱?duì)電弧等離子體的壓縮作用更大，導(dǎo)致電弧等離子體對(duì)熔池的沖擊作用變大以及熔池的

4、流動(dòng)行為增強(qiáng)，有利于焊縫區(qū)的晶粒細(xì)化，使純氬氣焊接后焊縫區(qū)域的晶粒尺寸整體較大，三元?dú)夂附雍蠛缚p區(qū)域的晶粒尺寸整體較小，也有利于使多元?dú)夂附咏宇^焊縫區(qū)域的白色物相的偏析程度減輕。通過(guò)研究還推斷保護(hù)氣體中的氮元素不會(huì)參與焊接熔池中的化學(xué)冶金反應(yīng)。
　　考察了不同保護(hù)氣焊接接頭的性能與組織形態(tài)的內(nèi)在關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，多元?dú)怏w焊接后接頭的力學(xué)性能較純氬氣保護(hù)焊接后接頭性能有顯著提升，其中三元?dú)?、二元?dú)夂附雍蠼宇^的抗拉強(qiáng)度較純氬氣焊接后接頭