6061-T6/A356-T6铝合金焊接工艺研究

2019-12-11金文福沈其明魏鹏尧齐芃芃

有色金属加工 2019年6期

金文福，沈其明，魏鹏尧，齐芃芃

(辽宁忠旺集团有限公司, 辽宁辽阳 111003)

近几年来，随着国家节能、减排、降耗型“低碳经济”的提出，铝合金材料的应用在提高能源效率方面起到了重要作用。A356铸造铝合金[1-2]是一种具有优秀综合性能的铸造铝合金，具有优良的热处理性能、加工性能、良好的强度和韧性、良好的导热导电等性能，逐渐成为工业中广泛应用的Al-Si系铸造合金。随着汽车、飞机等工业的不断进步与发展，在实际生产中会出现A356铸造铝合金与挤压铝合金型材焊接的连接形式，目前国内对于铸造铝合金与挤压铝合金焊接的研究很少，本文通过采用A356-T6铸造铝合金与6061-T6铝合金板材进行对接焊接试验，主要研究其焊接工艺过程及焊接接头的各项性能，为A356铝合金焊接生产提供合理的焊接工艺指导[3-5]。

1 试验材料与方法

本研究选用的材料为A356-T6 铸造铝合金板材和6061-T6变形铝合金板材，尺寸均为300mm × 150mm × 6mm。使用的填充丝为ER5356，直径为1.2mm。母材成分见表1；合金A356-T6的屈服强度为230MPa，抗拉强度为290MPa，延伸率为11%；合金6061-T6的屈服强度为294MPa，抗拉强度为326MPa，延伸率为17%。

表1 试验材料的化学成分(质量分数，%)

焊接试板在焊前需开35°V型坡口，不留钝边，选用福尼斯TPS-5000焊机进行焊接，保护气体采用氩气(99.99%)保护，气体流量为22L/min。焊接前采用碗刷和手刷将待焊区域打磨，以去除材料表面的氧化膜，并用丙酮清洗后吹干。

选用日本岛津AG-X100KNH型万能试验机进行拉伸试验，加载速率为10mm/min，每组测试3个试样，取平均值作为试验结果。采用蔡司M2m光学显微和岛津进行接头组织观测。使用FV-810型维氏显微硬度计进行硬度检测，测试位置为接头壁厚1/2处，测试点间距为1mm。焊接取样位置如图1所示，焊接试板头尾各去20mm。

图1 焊接取样位置Fig.1 Welding sampling position

2 试验结果与分析

2.1 金相组织

截取焊缝横截面，用水磨砂纸和金刚石抛光膏进行金相试样制备，抛光后用科勒试剂对试样进行腐蚀，采用光学显微镜进行微观组织观测。图2为6061/A356铝合金接头不同区域的微观组织照片，其中(a)(b)为两种母材的微观组织，(c)(d)为两种金属熔合线侧的微观组织，(e)(f)为焊缝中心处的微观组织。

(a)母材A356; (b) 母材6061; (c) A356侧熔合线;(d) 6061侧熔合线; (e) 焊缝中心; (f) 焊缝中心图2 焊缝显微组织Fig.2 Weld microstructure

从图2可以看出，焊缝区域组织由α-Al晶粒和晶间的Al-Si共晶组成，图2(f)中的浅灰色区域为α-Al基体，黑色的网状组织为Al-Si共晶组织。热影响区的组织和母材相同，为α-Al基体+大量的晶间共晶Si颗粒。图2(d)为6061侧熔合线附近微观组织，可以看出在熔融区存在明显的晶间液化现象(红圈处)。主要是由于焊接过程中热循环导致，在焊接过程中，部分熔融区温度位于固相线和液相线之间，晶界位置低熔点相和部分基体熔化后得到亚共晶成分液体，形成环绕各个晶粒的晶间液化带，最终凝固形成由白色贫化Al固溶体+黑色晶界共晶体组成的晶间液化组织。