铝合金中厚板焊接工艺试验

）２ ５ ０
机施焊。纯氢气体保护， 焊前试板焊接区除油后， 用 ０ ． ２ ５ ｍ ｍ的铜丝刷打磨清除氧化膜， 露出金属光亮色。 焊接参数见表３ 。
裂纹试验结果表明， １ ８ 对试板均无裂纹。
３ ． １ 焊接接头强度 力学性能试验结果见表 ４ ０焊接接头的强度低于 表 ３ 焊接参数 原始母材的强度， 试样均断裂在焊缝热影响区， 这说明 在电弧热作用下铝合金的力学性能发生了变化， 焊缝 焊接速度 气体流量 焊丝直径 焊接电流 焊接电压 ｄ ／ ｍｍ １ ／Ａ Ｕ ／ Ｖ 热影响区发生软化。 ５ ０ ８ ３ 这种非热处理强化型铝合金 ｍ ｉ ｎ 一 ’ ） “（ ｍ・ ｍ ｉ ｎ 一 ‘ ） Ｑ ／ （ Ｌ・ 的焊接软化程度较低， 而６ ０ ６ １ ， ６ ０ ８ ２ 这种热处理强化 １ ５一１ ７ １ ． ２ １ ５ ０－２ １ ０ ２ ２一２ ６ ０ ． ４ 型铝合金焊后接头强度的软化比较严重， 强度只有原 材料的７ ０ ％左右， 因此焊接热影响区（ Ｈ Ａ Ｚ ） 是接头的 ２ 试验内容 薄弱区。在需要保证设计强度的部位应引起重视。 ２ ． １ 裂纹试验 ３ ． ２ 焊接影响因素分析 铝合金 Ｍ Ｉ Ｇ焊接头最容易产生的焊接缺陷是气 选用十字形角焊裂纹试验， 评定 ５ ０ ８ ３与 ５ ０ ８ ３ ， ５ ０ ８ ３与 ｂ ０ ８ ２ ， ５ ０ ８ ３与 ６ ０ ６ １采 用 Ｅ Ｒ ５ ３ ５ ６ ， Ｅ Ｒ ５ １ ８ ３ ， 孔， 横焊比平焊更容易产生气孔。其焊缝中的气孔主 要是由氢引起的， 在实际焊接工艺中， 氢的来源很多， Ｅ Ｒ ４ ０ ４ ３ 三种焊丝焊接的裂纹敏感性。 有电弧气氛中的氢， 铝板、 焊丝表面吸附空气中的水分 ２ ． ２ 焊接工艺试验 等。目 前还难以完全避免产生气孔， 只能将气孔抑制 用１ ２ ｍ ｍ ｘ ２ ５ ０ ｍ ｍ ｘ １ ２ ０ ｍ ｍ试板开坡口（ ６ ０ ０
表 １ 母材的化学成分（ ％）
其他
牌号
５ ０ ８ ３ ６ ０ ６ １
Ｓ ｉ Ｆ ｅ Ｃ ｕ Ｍ ｎ
，０ ． ４ ０ －０ ．
０ ． ４ ０一 ０ ． ８ －０
，０ ． １ ０ ０ ． ４ ０￣１ ． ０ ４ ． ０－４ ． ９
７ ０ ０ ） 对接； 用１ ２ ｍ ｍ ｘ ２ ２ ０ ｍ ｍ ｘ１ ４ ０ ｍ ｍ与 １ ２ ｍ ｍ ｘ
万方数据
到一定程度。
缴
・３ ６・
焊接 ２ ０ ０ ４ （ １ ０ ）
表 ４ 力学性能试验结果
７００ ６００ ５００ ４００ ３００ ２００ １００
材料组配
焊丝
冷弯角度／ （ 。 ） Ｑ ｈ ／ Ｍ Ｐ ａ
牌号 状态 抗拉强度
ｏ ， ， ／ Ｍ Ｐ ａ
非比例延伸强度 断后伸长率 ， ｏ ｚ ／ Ｍ Ｐ ａ ３ ， （ ％）
４０ ７
余
量
０ ． １ ５ － ０ ． ４ ０ ，０ ． １ ５ ０ ． ８￣１ ． ２
，０ ． １ ５ ，０ ． ０ ５ ，０ ． １ ５
余
量
． １ ５ ，０ ． １ ０ ０ ． ４ ０一１ ． ０ ０ ． ６一１ ． ２ ０ ． ２ ５ －０ ． ２ ０ ，０ ． １ ０ －０ ． ０ ５ ，０
株洲车辆厂技术中心（ ４ １ ２ ０ ０ ３ ） 李加良 张志生 李践桥
摘要 采用Ｍ Ｉ Ｇ 焊接方法， 对５ ０ ８ ３ ， ６ ０ ６ １ ， ６ ０ ８ ２ 铝合金中 厚板进行焊接工艺试验， 验证了 所选焊接参数和焊接
材料的可行性， 分析了空气相对湿度、 氢气含水量等对铝合金焊接的影响， 以及铝合金焊接后接头强度下降的情
・３ ４・
焊接 ２ ０ ０ ４ （ １ ０ ）
２ ． ２ 飞 溅 虽然采取了以上措施， 但焊缝附近仍不可避免地 有微量飞溅， 为了便于清理， 在焊前喷防飞溅剂， 焊后 用风刷打磨。 ２ ． ３ 端部未熔透及弧坑 在储风缸的试制过程中， 还出现过焊缝起始段 ２ ０ 一 ３ ０ ｍ ｍ有未焊透的现象， 这主要是由于焊接起始段
【 收稿 日期 ２ ０ ０ ４ ０ ７ １ ４ ）
Ｊ Ｂ ／ １ ７ ９ ４ ９ －１ ９ ９ ９ 钢结构焊缝外形尺寸中规定， 气 体保护焊 Ｉ 型焊缝余高为０ 一 ３ ｍ ｍ ， 而实际焊缝余高为
作者简介： 尹旭方， １ ９ ６ ９ 年出生， 大学本科， 工程师。
铝合 金 中厚板 焊接 工艺试验
２ ３ ２ １ ８ ０
注： 以上接头试板均经 Ｘ射线拍片达 Ｉ 级、 Ｉ 级片的接头， 强度值均为 ３ 个接头的平均值 。
３ ． ２ ． １ 氢气中水分对焊接气孔的影响
氢气达到 Ｇ Ｂ ／ Ｔ ４ ８ ４ ２ －１ ９ ９ ５规定， 氢气含量 ９ ９ ．
０ 引
言
近年铝合金做为铁道车辆材料已在逐步推广， 客 车车体主要以带筋大型挤压型材， 中空、 宽幅、 长尺寸
万方数据
的挤压型材作为板材， 充分利用了铝合金的优点。而 货车除了考虑刚度还必须满足强度要求， 中空型材可 用于货车， 其它仍需采用实心板材， 因此货车的焊接不 是薄板而是中厚板的焊接， 对于中厚板的铝合金焊接
Ｚ ｎ
Ｔｉ
单个
０ ． ０ ５－ ０ ． ２ ５
０ ． ０ ４－０ ． ３ ５ ，０ ． ２ ５
〔０ ． ２ ５
合计 余
量
． １ ５ ，０ ． １ ５ ，０ ． ０ ５ ，０
６ ０ ８ ２ （ Ｅ Ｎ ０ ． ７ ０一１ ． ３ ，０ ５ ７ ３一 ３ Ｐ １ ０ ）
表２ 母材的力学性能
Ａ 试验选用 １ 一 Ｍ ｇ （ ５ ０ ８ ３ ） 和Ａ １ 一 Ｍ ｇ 一 Ｓ ｉ （ ６ ０ ６ １ 、 ６ ０ ８ ２） 铝合金母材， 板厚 ６ ｍ ｍ ， ８ ｍ ｍ ， １ ２ ｍ ｍ ， 采用 Ｅ Ｒ ５ ３ ５ ６ ， Ｅ Ｒ ５ １ ８ ３ ， Ｅ Ｒ ４ ０ ４ ３ 焊丝； 母材化学成分及力学 性能见表 １ ， 表２ ０ 用Ｆ Ｒ Ｏ Ｎ Ｉ Ｕ Ｓ福尼斯） Ｔ Ｐ Ｓ ４ ０ ０ ０ 型全数字化脉冲焊
焊接 ２ ０ ０ ４ （ １ ０ ）
・３ ５・
必须做一系列焊接试验并经各项检验验证后， 按所确 定的焊接参数来指导现场生产。根据货车结构特点及
１ 试验材料与设备
生产效率考虑， 适宜采用 Ｍ Ｉ Ｇ （ 熔化极惰性气体保护电 弧焊） 焊。辅之 Ｔ Ｉ Ｇ （ 钨极惰性气体保护电弧焊） 焊。
铝在焊接时容易受周围环境的影响， 因此主要从焊接 参数、 空气相对湿度、 氢气含水量等方面对铝合金焊接 影响的试验； 选择及验证与母材匹配的焊丝、 气体等。
３ － ４ ｍ ｍ ， 经过试验， 增加了焊枪摆动功能， 摆幅为 ２ ｍ ｍ 、 摆动频率为 １ ２ ０次／ ｍ ｉ ｎ ， 焊后余高为２ ｍ ｍ ， 效果
良好。
３ 结 论
针对以上问题相应采取了措施， 施焊完毕后， 对焊
缝进行检查， 焊缝外观成形良好， 并用电弧气刨对焊接 部位进行 了破坏性检测， 未发现任何焊接缺陷。按
（ 于大矍来 Ｘ平 已 日０ ０ 囚 ） 啊纂习 阳 犷
Ｘ光探 伤
５ ０ ０ ｍｍ／ ｍｉ ｎ
６ ０ ０ ｍｍ／ ｍｉ ｎ
（ 断裂位置Ｈ Ａ Ｚ ）
Hale Waihona Puke Baidu
ｄ二６ ． ７ ｔ
豁
５ ０ ８ ３ ５ ０ ８ ３
５ ０ ８ ３ ５ ０ ８ ３
ＥＲ ５ １ ８ ３
ＥＲ５ ３ ５ ６
１ ８ ０ ０ １ ８ ００
６ ０ ６ １＋６ ０ ６ １
６ ０ ６ １＋６ ０ ６１
Ｅ Ｒ ５ ３ ５ ６
Ｅ Ｒ４ ０ ４ ３
１ ８ ７ １ ８ ５
１ ５ ００ １ ２ ０ ０
０ ８ ２ ６ ０ ８ ２ ６ ６ ０ ８ ２ ６ ０ ８ ２
ＥＲ ５ ３ ５ ６ ＥＲ ４ ０ ４ ３
１ ９１ １ ９ ０
１ ８ ０
１ ５ ０
０ １ ０ ２ ０ ３ ０ ４ ０ ５ ０ ６ ０ ７ ０ ８ ０ ９ ０ １ ０ ０ ５ ０ ８ ３ ５ ０ ８ ３ ６ ０ ６１ ６ ０ ６ １
２ ２ ０ ｍ ｍ ｘ １ ０ ０ ｍ ｍ试板角接。焊接参数见表３ ０
Ｂ ／ Ｔ １ ５ ８ ０ －１ ９ ９ ５ ， Ｊ Ｂ ／ Ｔ ７ ９ ４ ９ －１ ９ ９ ９标准 Ｔ 焊后按照 进行外观检查
５ ０ ８ ３ Ｈ３ ２ １ －３ ０ ５
）２ １ ５
按照Ｂ Ｓ Ｅ Ｎ １ ４ ３ ５ －１ ９ ９ ９ 标准进行Ｘ射线拍片检查。
川列 绷
力学性能检查， 拉伸试验按Ｇ Ｂ ／ Ｔ １ ６ ８ ６ ５ ０ －１ ９ ９ ７ 标
准， 弯曲试验按照Ｇ Ｂ ／ Ｔ １ ４ ４ ５ ２ －１ ９ ９ ３ 标准。
３ 试验结果及分析讨论
６ ０ ６ １ Ｔ ６ －２ ６ ５
６ ０ ８ ２ 肠 ）２ ９ ５
）２ ４ ５
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ， ｔ ｈ ｅ Ｍ Ｉ Ｇ ｗ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｔ ｅ ｓ ｔ ｓ ｏ ｆ ５ ０ ８ ３ ， ６ ０ ６ １ ａ ｎ ｄ ６ ０ ８ ２ ａ ｌ ｕ ｍ ｉ ｎ ｕ ｍ ａ ｌ ｌ ｏ ｙ ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｏ ｒ － ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ａ ｉ ｍ ｓ ｏ ｆ ｔ ｅ ｓ ｔ ｓ ａ ｒ ｅ ｔ ｏ ｖ ｅ ｒ ｉ ｆ ｙ ｔ ｈ ｅ ｓ ｕ ｉ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｗ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｉ ｆ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ｅ ｍ ｐ ｌ ｏ ｙ ｅ ｄ ， ａ ｎ ｄ ｔ ｏ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｔ ｈ ｅ ｅ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ａ ｍ ｂ ｉ ｅ ｎ ｔ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｈ ｕ ｍ ｉ ｄ ｉ ｔ ｙ ， ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ａ ｒ ｇ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｏ ｆ ａ ｌ ｕ ｍ ｉ ｎ ｕ ｍ ｗ ｅ ｌ ｄ ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ ． Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ： Ａ ｌ － ａ ｌ ｏ ｙ ， ｗ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｓ ｔ
的母材没有预热， 使熔池未熔到母材背面焊枪便向前 移动而使熔池冷却。因此， 我们经过摸索， 设置了
Ｉ ｓ 的引弧时间。同时， 焊缝尾部有弧坑， 设置 ２ｓ 的收 弧时间。 ２ ． ４ 余高较大
Ｔ Ｂ ／ Ｔ １ ９ ０ ０ －１ ９ ９ ５ 铁道车辆用储风缸通用技术条件要
求， 逐个进行风水压试验， 未发生渗漏。
Ｅ Ｒ ５１ ８ ３
ＥＲ ５ ３ ５ ６
２ ０１ ２１ １
巧０ １ ５ ０
相对湿度（ ％）
图２ 环境湿度对气孔数量的 影响（ 电 流２ １ ０ Ａ ， 电 压２ ４ Ｖ ）
５ ０ ８ ３ ６ ０ ８ ２
５ ０ ８ ３ ６ ０ ８ ２ ＥＲ ５１ ８ ３ ＥＲ ５ ３ ５ ６
２ ０ ８ １ ５ ０
况。
关键词 ： 铝合金 焊接试验
ＡＬ ＵＭＩ Ｎ ＵＭ ＡＬ Ｌ ＯＹ Ｐ Ｌ ＡＴ Ｅ Ｓ ＷＥ Ｌ ＤＩ Ｎ Ｇ Ｐ ＲＯＣ Ｅ Ｓ Ｓ Ｔ Ｅ Ｓ Ｔ
Ｚ ｈ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｒ ｏ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｔ ｏ ｃ ｋ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ Ｌ ｉ Ｊ ｉ ａ ｌ ｉ ａ ｎ ｇ ， Ｚ ｈ ａ ｎ ｇ Ｚ ｈ ｉ ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ ， Ｌ ｉ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｉ ａ ｏ