异种铝合金焊接接头性能试验研究.doc

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1、异种铝合金焊接接头性能试验研究许猛齐刚叶春利刘岩梁中斬晨亮胨岳中国运载火箭技术研究院首都航天机械公司摘要：釆用TIG方式，分别使用BJ380A焊丝和5B06焊丝对铝锂合金1420与铝合金5八06试片进行焊接试验。通过X射线检测，观察焊接接头的焊缝质量，并研宄裂纹、夹渣和气孔缺陷在接头屮的位置分布规律，得出丫BJ380A焊丝更适合对铝锂1420与铝合金5A06笄种材料焊接的结论。模拟实际产品机构，使用BJ380A焊丝对5A06试件与铝锂1420试片进行焊接，检测焊接试件的承受扭矩能力，结果显示试件承受扭矩大于130N•m，满足110N•m扭矩的设计要求。同吋，扭

2、矩试验中环焊缝的焊接工艺性相比直焊缝有进-步改善，因此，最终确定将BJ380A焊丝应用于该异种材料的焊接。关键词：铅合金焊接;异种金属;铝锂合金与铝合金;焊丝选择;T1G焊;作者简介：许猛（1989一），男，助理工程师，研宄方向为航天产品焊接与装配工艺.收稿曰期:2017-02-11Received：2017-02-110引言铝锂合金作为一种具有低密度、高比强度和比刚度、低温性能优越、抗腐蚀性能好以及具有超塑性等特点的新型材料，正在被越来越广泛地应用于航空航天等各工业领域。尤其是在当前节能减排的大形势下，研宄表明，在铝中每加入W（质量分数）锂，密度将下降3%，

3、弹性模量增加6%，与常规铝合金和比，铝锂合金可使结构质量减轻10%以上，刚度提高15%以上U1。因此受到了各国对铝锂合金研宄的重视。在实际应用屮，铝锂合金多作为焊接结构件使用，铝锂合金本身具有的高导热性、焊接应力和变形的问题，制约着焊接构件在工程中的应用。因此，有关铝锂合金的焊接工艺和焊接性研究己成为该类合金进一步扩大应用的关键。首都航天机械公司作为中国航天技术领域的骨干企业之一，在研发和生产的某型号产品中需要将铝锂合金1420和铝合金5A06这2种零部件焊接在一起，同时还需要满足两零件之间扭转强度大于110N-m的设计要求。为此，针对BJ380A和5B06这

4、2种焊丝分别进行Y焊接试验，通过X射线探伤，检测丫2种焊丝焊接后的焊缝质量，分析了产生缺陷的原因。对焊缝质量更好的BJ380A焊丝进行了扭矩试验，检测了采用BJ380A焊丝焊接后试件能承受的扭矩值。1试件焊接试验1.1焊接试验焊接试验的具体工艺流程如图1所示。先准备试验材料，包括预先选定的BJ380A和5B06这2种焊丝，铝锂1420和5A06铝合金试件，试件的化学成分见表1。2种材料的试件尺寸分别为120minX45minX5mm和80minX50minX5min,并洗出45°坡1_1。为减小试验的偶然性，共进行18组试验，其中广9组试件使用BJ380A焊丝

5、，10〜18组试件使用5B06焊丝。图1焊接试验工艺流程下载原图焊丝和合金试件经过酸洗，釆用TIG焊焊接试件，焊接过程的参数控制见表2。钨极为铈钨，直径为3mm。焊嘴与工件间的夹角为35°~45°,焊枪均匀平稳移动，弧长保证恒定。停止焊接时，需要在终焊处多添加填充金属，填满后再停止送丝，防止弧坑裂纹产生。表1铝锂1420与铝合金5A06材料的化学成分（质量分数）（%）下载原表表2焊接工艺参数下载原表1.2结果分析试件焊后如图2所示，其中较长的为5A06试板，较短的为1420试板。焊后分别进行X射线检测，按照航天标准中I级焊缝要求，检测结果见表3。图2试件焊接情

6、况下载原图表3X射线检测结果下载原表由检测结果可知，18组焊接试件中只有8使用380A焊丝的试验未见缺陷，其他均在不同位置产生不同的缺陷。对焊缝缺陷进行统计汇总，见表4。由表4可知,使用2种焊丝焊接试片产生了裂纹、夹渣和气孔3种缺陷，其中裂纹的数量最多,产生缺陷的位置几乎全部在引弧和熄弧处。使用380A焊丝的焊缝，主要缺陷为引弧处裂纹，同时在引弧和熄弧处存在少量夹渣，几乎没有气孔。而使用5B06焊丝，焊缝裂纹、夹渣和气孔均比较多，其屮裂纹主要集屮在引弧处，夹渣和气孔则集中在熄弧处。总体而言，使用5B06焊丝产生的缺陷数明显多于使用380A焊丝。表4焊缝缺陷统计

7、汇总（个）下载原表为进一步比较2种焊丝，采用Minitab软件分析焊丝种类和缺陷位置对于不同缺陷的交互作用情况，生成如图3所示交互作用。由图3可知，采用5B06焊丝在引弧处的夹渣数比380A焊丝的少，其他情况下采用5B06焊丝的各种缺陷数均不比采用380A的少。图3焊丝种类和缺陷位罝对不同缺陷的交互作用下载原图综上，可以认为使用BJ380A焊丝对1420/5A06异种铝合金材料的焊接工艺性要好于5B06焊丝，鉴于产品还存在对扭角的设计要求，因此，在最终确定将BJ380A作为1420/5A06异种铝合金材料的焊丝之前，还需要对其进行扭矩试验。2扭矩试验2.1焊接

8、试验采用BJ380A焊丝进行4组扭矩试