装甲车用 7A52 铝合金焊接性研究

2020-03-18沈其明徐玉君田春雨杨振东

有色金属加工 2020年1期

康铭，沈其明，徐玉君，田春雨，杨振东

(辽宁忠旺集团有限公司, 辽宁辽阳 111003)

20世纪80年代初，东北轻铝合金加工厂研制开发了7A52铝合金，该合金属于Al-Zn-Mg系可热处理强化高强度铝合金。具有较高的比强度、较好的断裂韧性和抗低周疲劳性能，是兵器工业唯一列入国内军标的高强可焊铝合金[1]。该合金作为炮架和装甲结构件，被广泛应用于兵器工业领域。但由于7xxx系铝合金的焊接性相对较差，热裂纹倾向大，对此类铝合金焊接研究较少，因此本文主要对其焊接性及其力学性能进行试验研究。

1 试验材料及方法

1.1 试验材料

试验材料为7A52-T6铝合金，300mm×150mm×3mm板材，方管若干，按照ISO 4136对其进行力学性能检测，母材屈服强度为424MPa～452MPa，抗拉强度为469MPa～497MPa，延伸率为12%～14.7%，7A52铝合金化学成分见表1。试验采用ER5356(ESAB)焊丝作为焊缝填充金属，焊丝成分(质量分数，%)为，Si 0.04，Mn 0.16，Cr 0.07，Cu<0.01，Ti 0.07，Al 94.0，Fe 0.11，Mg 5.10，Zn<0.01；三元混合气(Ar+He+N2)作为焊接保护气体。

表1 7A52 铝合金化学成分(wt.%)

1.2 试验方法

现有2000mm×150mm×3 mm规格的7A52铝合金板材3块，2000mm×50mm×30mm×5 mm规格的7A52型材1根。根据现有板材，分别采用梯度式焊接工艺参数对板对接、T型接头(不开坡口)、管板(不开坡口)、90°支管焊接接头类型进行焊接，并在焊后研究其外观形貌，同时进行无损检测及破坏性检验；其中射线检测按ISO 17636方法执行，拉伸试验按ISO 4136方法执行，弯曲试验按ISO 5173方法执行，宏观检测按ISO 17639方法执行，显微硬度按ISO 9015方法执行。

2 试验结果及分析

试验采用阶梯式焊接工艺参数(表2)进行焊接。

表2 7A52 铝合金焊接试验焊接工艺参数

2.1 焊接接头无损检测

通过目视检测，7A52铝合金各种接头类型焊缝表面成型良好，产生飞溅较小、熔合情况良好、无气孔、裂纹等焊接缺陷，焊缝表面状态见图1。按照ISO 17636方法对对接焊缝进行射线检测，表明各种类型焊接接头检测无缺陷，检测结果见图2。

2.2 焊接接头力学性能

对接试件DJ-1#、DJ-3#按照标准ISO 4136∶2001 进行板对接接头横向拉伸试验。结果表明，7A52铝合金焊接接头的拉伸性能良好，其抗拉强度平均达到274.8 MPa，焊接系数约为0.58。因焊材与母材为低强度匹配关系，且强度差异大，所以试样断裂位置均为焊缝区。7A52铝合金焊接接头的拉伸性能实际为焊缝性能。试验结果见表3。

表3 7A52铝合金对接接头试板拉伸试验数据

2.3 焊接接头弯曲性能

对接试件按照标准ISO 5173进行焊接接头弯曲试验[2]，其中正弯和背弯弯曲角度为180°，弯曲半径11mm，检测试样见图3，正弯和背弯均未出现裂纹等缺陷，表明对接试件弯曲性能良好,检测结果合格。

2.4 焊接接头宏观检测

对各焊接试件焊缝断面按照标准ISO 17639进行焊接接头宏观检测，结果如图4所示，各焊接接头检测结果均满足 ISO10042 B 级要求。

2.5 焊接接头显微硬度检测

对对接试件DJ-1#、T型接头T-1#按照标准ISO 9015-2进行显微硬度(HV2)测量[3]。两种接头显微硬度点分布图如图5所示，显微硬度分布折线图如图6所示；可以看出，对接试件DJ-1#、T型接头T-1#硬度值分布规律相同，焊缝区域硬度值明显低于热影响区及母材，对接试件DJ-1#硬度分布规律恰好对拉伸试件断裂在焊缝区进行了验证。