2219-T87铝合金变极性等离子弧焊工艺工程适应性研究
2219铝合金熔敷补强工艺研究
2219铝合金熔敷补强工艺研究
2219-T87铝合金不仅具有优异的焊接性,而且焊接后接头具有良好的抗裂性能,被广泛的应用在运载火箭贮箱中。
通过对2219-T87铝合金氩弧焊焊接接头的力学性能分析发现,现有2219-T87铝合金焊接接头断裂通常发生在热影响区和熔合线附近。
这是由于焊接过程中该区域受热状态及焊缝形状所致,使接头熔合线位置自然形成应力集中,以及焊后残余应力的存在,从而加剧了该区域力学性能的降低。
因此,2219-T87铝合金焊接接头通常于此断裂,并且该区域成为焊接接头的薄弱区域。
本文针对6 mm的2219-T87铝合金试板,进行了交流CMT焊接试验,并针对其接头的薄弱区域进行了熔敷补强工艺研究。
研究表明:熔敷电流、熔敷速度、EP/EN均影响焊缝的成形。
当熔敷电流160A、熔敷速度160 cm/min、EP/EN=10/4,气流量15 L/min时,焊缝成形良好。
不同的熔敷工艺对原始接头各部分组织影响很小。
通过熔敷补强工艺,接头的抗拉强度和屈服强度均有明显提高。
交流CMT在正常的补强焊接中,没有明显得缺陷产生。
通过熔敷补强后,接头的屈服强度最高提高了29.6%,抗拉强度最高提高了40.3%,延伸率最高提高了31%。
2219-T87
２ ２ １ 为 分 析
国 核 工 程 有 限 公 司（ 上 海市 ２ ０ ０ ２ ３ ３ ） 严跃 兰 李小 字 机 械科 学研 究院 哈 尔滨焊接 研 究所 （ １ ５ ０ ０ ２ ８ ）
小， 约是 Ｔ Ｉ Ｇ焊 的一 半 。
收 稿 日期 ： ２ ｏ １ ４—１ ２— ０ ３ ２ ０ １ ５年第 ６期 ５ ３
停 掳 生产应用
［ ３ ］ 韩永 全 ， 陈树君 ， 殷 树言．变极 性等 离子 电弧稳 定性 及其 控制 ［ Ｊ ］ ．焊接 学报 ， ２ ０ ０ ８ ， ２ ９ （ ４ ） ： １ ８— ２ ０ ． ［ ４ ］ 田志杰 ， 白景彬 ， 杜岩 峰．５ Ａ ０ ６铝合 金薄板 Ｖ Ｐ Ｐ Ａ焊 接工
焊 丝是 ４ ） １ ． ６ ｍ ｍ的 ２ ３ １ ９铝合 金实 心焊 丝 ， 它们 的化学 成 分见 表 １ ， 母 材 的力 学 性 能 见 表 ２ 。从 结 果 来 看 ， 母 材 和焊 丝均 为 Ａ ｌ —ｃ ｕ系的铝 合金 。
热量集 中， 等离子焊缝 窄 ， 热影 响区小 ， 接头强度 高等 特性 ； 同时 可 以分开 设置 正 负 极性 焊接 时 间 ， 既 能 保证
子弧焊工艺工程适应性研 究［ Ｊ ］ ．焊 接 ， ２ ０ １ ３ （ １ ０ ） ： ３ ４—３ ６
作者简 介 ： 严跃 兰， １ ９ ７ ２年 出生 ， 高级 工程 师 ， 国核 工程有 限公
焊接技 术、 标 准研 究 ， 发表论 文 ２ ０余 篇 。
艺研 究［ Ｊ ］ ．焊 接 ， ２ ０ １ ２ （ １ １ ） ： ５ ２— ５ ５ ．
—
ｃ ｕ系的 高强铝 合 金 ， 具 有 良好 的低温 性 能 、 耐 腐蚀 性
2219-T87铝合金TIG焊缝摩擦塞补焊接头组织及性能
2219-T87铝合金TIG焊缝摩擦塞补焊接头组织及性能杜波;杨新岐;孙转平;王东坡【摘要】采用摩擦塞补焊工艺,对8,mm厚的2219-T87铝合金TIG焊缝进行焊接实验,采用光学显微镜、扫描电子显微镜观察接头的焊缝成型、显微组织和强化相转变,通过硬度测试、拉伸试验、断口观测研究接头的力学性能和断裂特征.结果表明:摩擦塞补焊接头可分为塞棒区、塞棒热力影响区、再结晶区、热力影响区、热影响区和母材区/TIG焊缝区6部分;接头热影响区和热力影响区的强化相粗化,发生局部软化,垂直于TIG焊缝方向的最低硬度(95.1,HV)出现在热力影响区,平行于TIG 焊缝方向的最低硬度(75.3,HV)出现在热影响区;接头的抗拉强度可达321.3,MPa,断后伸长率可达2.8％,,分别为母材的72.2％,和28.0％,;拉伸试样断裂位置为热力影响区,断口呈剪切韧窝,属于塑性断裂.【期刊名称】《天津大学学报》【年(卷),期】2018(051)012【总页数】6页(P1303-1308)【关键词】摩擦塞补焊;2219-T87铝合金;TIG焊缝;微观组织;力学性能【作者】杜波;杨新岐;孙转平;王东坡【作者单位】天津大学天津市现代连接技术重点实验室,天津 300350;天津大学天津市现代连接技术重点实验室,天津 300350;天津大学天津市现代连接技术重点实验室,天津 300350;天津长征火箭制造有限公司,天津 300451;天津大学天津市现代连接技术重点实验室,天津 300350【正文语种】中文【中图分类】TK453.92219铝合金是我国新一代运载火箭贮箱结构材料，搅拌摩擦焊已成功应用于火箭贮箱筒段纵缝的焊接，但受到贮箱体积和焊接条件的影响，运载火箭贮箱环焊缝及角焊缝的连接目前仍采用VPTIG焊接工艺．研究表明，2219铝合金采用VPTIG 焊接时，接头容易产生气孔缺陷，严重降低接头的力学性能，需要对气孔缺陷进行补焊，以满足贮箱的使用要求．摩擦塞补焊(friction plug welding，FPW)是英国焊接研究所于1995年发明的一种新型固相补焊技术[1]．该技术可用于搅拌摩擦焊尾孔的消除及焊接缺陷的修复，在火箭贮箱结构的制造过程中具有重要应用．国外对FPW进行了大量的实验和工艺优化工作[2-4]；国内对FPW的研究起步较晚[5-10]，与2219-T87铝合金TIG焊缝FPW相关的研究鲜有报道．本文对火箭贮箱结构用2219-T87铝合金TIG焊缝和2A14-T6铝合金塞棒进行了FPW工艺实验，焊后对接头的焊缝成型、微观组织、显微硬度、抗拉强度及拉伸断口进行了观察和测试．研究结果对FPW工艺应用于火箭贮箱制造中TIG焊缝缺陷的修复具有重要的理论和工程意义．实验板材料为2219-T87铝合金TIG焊缝，规格为200,mm×80,mm×8,mm，塞棒材料为2A14-T6铝合金．实测2219-T87铝合金TIG焊缝的抗拉强度为232.2,MPa，断后伸长率为1.23%,．2219-T87铝合金和2A14-T6铝合金的主要化学成分见表1．TIG焊缝的摩擦塞补焊工艺实验在天津大学自主设计研制的大功率摩擦柱塞焊接系统上完成，塞棒和塞孔的形状尺寸设计如图1(a)所示．通过前期的工艺实验，在优化的焊接工艺下进行实验(焊接转速5,000,r/min，焊接压力40,kN，顶锻压力45,kN，保压时间5,s，塞棒压入量6,mm)．金相试样采用线切割切取，经磨光、抛光后用Keller试剂腐蚀并在OLYMPUSGX51 光学显微镜下观察其显微组织．使用432SVD自动转塔数显维式硬度计测量接头的硬度分布，载荷1,000,g，加载时间10,s．依据国家标准《焊接接头拉伸试验方法》(GB/T 2651—2008)进行FPW接头的拉伸实验，拉伸试样尺寸如图1(b)所示．拉伸测试在CSS-44100电子万能实验机上进行，加载速率3,mm/min．使用Hitachi-S4800扫描电镜观察拉伸断口的宏观与微观形貌．图2(a)、2(b)分别为FPW接头平行和垂直于TIG焊缝方向的截面形貌．从图2中可以看出，由于焊接过程中连接界面附近塑性材料的流动，FPW接头的上表面形成飞边，下表面形成挤出端．两个截面的整体形貌比较相近，但由于TIG焊缝的焊核区硬度较低，流动性较好，平行于TIG焊缝方向飞边翻卷程度明显比垂直于TIG焊缝方向大．根据接头的组织特征，可将接头分为塞棒区(plug metal，PM)、塞棒热力影响区(plug thermo-mechanically affected zone，PTMAZ)、再结晶区(recrystallized zone，RZ)、热力影响区(thermo-mechanically affected zone，TMAZ)、热影响区(heat affected zone，HAZ)和母材区(base metal，BM)/TIG焊缝区(TIG weld)6个部分．图3为图2(a)中标注位置的显微组织．在平行于TIG焊缝方向截面上，塞棒中心只受到了焊接热循环的影响，保持了原始的细长晶粒形态(如图3(a)所示)；连接界面处发生了剧烈的热力耦合作用，此处的组织再结晶形成均匀细小的等轴晶组织(如图3(c)所示)；紧邻RZ两侧的TMAZ和PTMAZ发生了部分再结晶，但晶粒尺寸比RZ的大(如图3(c)所示)；而远离RZ的TMAZ和PTMAZ则只是发生了较大的塑性变形，且越靠近RZ变形越大(如图3(b)、3(d)和3(e)所示)；HAZ和TIG焊缝区均为尺寸较大的等轴晶粒，晶粒尺寸约为100～200,μm(如图3(f)所示)．由于预钻塞孔时，原来TIG焊缝的焊核区及其周围的组织已被去除，所以接头垂直于TIG焊缝方向截面的显微组织与母材FPW接头基本一致，之前的研究中已做过详细介绍，故不再赘述[8-10]．图4为扫描电镜下图2(a)中标注位置强化相的形态及分布特征．塞棒中心只受到焊接热的影响，而未受到力的作用，强化相沿塞棒拉拔的方向呈线状分布(如图4(a)所示)；RZ发生动态再结晶，强化相在剧烈的热力作用下得到细化(如图4(c)所示)；靠近RZ的PTMAZ和TMAZ发生部分再结晶，强化相也得到一定程度细化，但尺寸比RZ的大(如图4(c)所示)；稍远离RZ的PTMAZ和TMAZ中的强化相在热力作用下发生明显变形(如图4(b)、4(d)和4(e)所示)；HAZ和TIG焊缝中的强化相在FPW过程中未受到力的作用，强化相均匀分布(如图4(f)所示)．强化相在焊接过程中的演变与接头各区硬度的变化密切相关．TMAZ、HAZ和TIG焊缝中的强化相经历TIG焊接热循环的影响，TMAZ和HAZ又再次经历FPW焊接热循环的影响，这3个区域的组织发生严重过时效，强化相粗化，数量也明显比PM和PTMAZ多．图5(a)、图5(b)分别为FPW接头平行和垂直于TIG焊缝方向截面的硬度分布．硬度测试间距为0.5,mm．实测2219-T87铝合金板的平均硬度为146.5,HV，2A14-T6铝合金棒的平均硬度为133.6,HV．在平行于TIG焊缝方向截面上，TMAZ、HAZ和TIG焊缝区先后经历了TIG和FPW焊接热循环影响，所以这3个区域的硬度都比较低，约为75～80,HV，最低硬度出现在HAZ，最低值为75.3,HV；PM的硬度较高，硬度在122～130,HV范围内波动；PTMAZ的硬度比PM略高，约为135～140,HV，这是由于PTMAZ 发生了部分再结晶，晶粒得到一定程度的细化，从而使硬度得到小幅提高．在垂直于TIG焊缝方向截面上，PM和PTMAZ的硬度基本与平行于TIG焊缝方向截面上的分布一致；硬度自TMAZ开始降低，经过影响区后开始缓慢增加，最低硬度出现在TMAZ，最低值为95.1,HV．由于接头先后经过TIG和FPW焊接过程，TIG焊接过程热输入比较大，HAZ较宽，预钻塞孔时HAZ未能完全被去除，部分保留到了FPW接头中，所以硬度测试结果显示接头出现了较宽的软化区．由此可见，采用FPW工艺修复TIG焊接缺陷，去除了原始TIG焊缝软化严重的区域，降低了接头软化的程度，因此，FPW工艺有利于补焊焊缝力学性能的提高．图6为FPW接头和TIG接头的应力-应变曲线．由图6可知，由于TIG焊过程中较大的热输入和气孔缺陷，接头的力学性能较差，抗拉强度仅为232.2,MPa，断后伸长率为1.23%,，分别为母材的52.2%,和12.3%,；相比之下，TIG焊缝FPW 接头的抗拉强度可达321.3,MPa，断后伸长率可达2.8%,，分别为母材的72.2%,和28.0%,，远远超过TIG接头的抗拉强度和断后伸长率，说明通过FPW工艺对TIG焊缝进行缺陷修复是可行的，且具有明显的优势．图7为TIG焊缝FPW接头拉伸试样的断口形貌．拉伸试样的断裂位置在TMAZ，说明软化的TMAZ是整个接头的薄弱区域．由低倍断口形貌可以看出，拉伸断口呈现韧窝形貌，但韧窝有两种不同形态，即颜色较深的区域A和颜色较浅的区域B，区域A和区域B韧窝均呈现大小韧窝相间分布的特征，大韧窝的底部可清楚观察到强化相粒子；二者均呈现剪切韧窝的特征，区域A剪切韧窝特征更为明显．由FPW接头的断口形貌可知，接头属于塑性断裂，并且FPW过程中TMAZ 的强化相粒子发生聚集和长大．(1) 采用摩擦塞补焊工艺，实现了对8,mm厚2219-T87铝合金TIG焊缝的补焊，并获得了无缺陷的FPW接头．(2) FPW接头由塞棒区、塞棒热力影响区、再结晶区、热力影响区、热影响区和母材区/TIG焊缝区6个部分组成．(3) FPW接头TMAZ和HAZ的强化相严重粗化，发生局部软化，垂直于TIG焊缝方向的最低硬度(95.1,HV)出现在TMAZ；平行于TIG焊缝方向的最低硬度(75.3,HV)出现在HAZ．(4) FPW接头的抗拉强度可达321.3,MPa，断后伸长率可达2.8%,，分别为母材的72.2%,和28.0%,，远高于TIG接头．(5) FPW接头拉伸试样的断裂位置为TMAZ，说明TMAZ是FPW接头的薄弱区；拉伸断口呈剪切韧窝形貌，韧窝底部分布有强化相．【相关文献】［1］ Hartley P J. Friction Plug Weld Repair for the Space Shuttle External Tank[R]. NASA Document ID 20000093962. Johnson Space Center，Marshall Space Flight Center，2000.［2］ Riki T，Terry L，Kenner，et al. Friction Plug Welding：US，6213379 B1[P]. 2001-04-10.［3］ Metz D F，Barkey M E. Fatigue behavior of friction plug welds in 2195 Al-Lialloy[J]. International Journal of Fatigue，2012，43(1)：178-187.［4］ Metz D F，Weishaupt E R，Barkey M E，et al. A microstructure and microhardness characterization of a friction plug weld in friction stir welded 2195 Al-Li[J]. Journal of Engineering Materials & Technology，2012，134(2)：021005.［5］陈忠海，陈家庆，焦向东，等. 2024铝合金圆柱形组合的FHPP试验分析[J]. 焊接学报，2009，30(11)：37-40.Chen Zhonghai，Chen Jiaqing，Jiao Xiangdong，et al. Experimental analysis on friction hydro pillar processing of cylindrical coupling of 2024 aluminum alloy[J]. Transactions of the China Welding Institution，2009，30(11)：37-40(in Chinese).［6］赵衍华，刘景铎，张加涛，等. 2014铝合金摩擦塞补焊接头微观组织及力学性能[J]. 航空制造技术，2009(23)：86-90.Zhao Yanhua，Liu Jingduo，Zhang Jiatao，et al. Microstructure and mechanical propertyof friction plug welding joint of 2014 Ai Alloy[J]. Aeronautical Manufacturing Technology，2009(23)：86-90(in Chinese).［7］王国庆，赵衍华，孔德跃，等. LD10铝合金熔焊接头缺陷的摩擦塞补焊[J]. 焊接，2010(6)：38-42.Wang Guoqing，Zhao Yanhua，Kong Deyue，et al. Friction pull plug welding of LD10 aluminum alloy defects in TIG joints[J]. Welding & Joining，2010(6)：38-42(in Chinese). ［8］杜波，孙转平，杨新岐，等. 异种铝合金摩擦塞补焊接头微观组织及性能[J]. 机械工程学报，2017，53(4)：43-48.Du Bo，Sun Zhuanping，Yang Xinqi，et al. Microstructure and mechanical properties of friction plug welding joints for dissimilar aluminum alloys[J]. Journal of Mechanical Engineering，2017，53(4)：43-48(in Chinese).［9］ Du Bo，Sun Zhuanping，Yang Xinqi，et al. Characteristics of friction plug welding to 10 mm thick AA2219-T87 sheet：Weld formation，microstructure and mechanical property[J]. Materials Science & Engineering A，2016，654：21-29. ［10］ Du Bo，Sun Zhuanping，Yang Xinqi，et al. Weakening mechanism and tensile fracture behavior of AA 2219-T87 friction plug welds[J]. Materials Science & Engineering A，2017，693：129-135.。
2219铝合金直流活性焊接技术
2219铝合金直流活性焊接技术张雷;龙伟民;鲍丽;曲文卿;钟素娟【摘要】铝合金直流正接活性TIG焊是一种新型焊接技术.采用该技术焊接铝合金2219-T87时,以较小电流就能得到表面成形良好、无气孔缺陷的焊缝.添加的无氧化性活性剂是该项技术的关键,它不但可以溶解铝合金表面的氧化膜,而且可与弧柱中的氢离子结合,减小或者消除焊缝中的气孔.与变极性等离子弧焊的焊缝熔合区微观组织相比较,直流正接活性TIG焊无气孔,组织晶粒更加细小,力学性能更好.%DCSP-TIG with activating flux is a new welding technology.The process was applied to joining 2219-T87 aluminum alloys.Pore-free seams with good weld appearance could be acquired in relatively low welding current.The activating flux without oxide played a key role,which could dissolve the oxide film on aluminum surface,and reduce or eliminate the pores in joint by combining with hydrogen in pared with the variable polarity plasma arc welding,DCSP-TIG with activating flux had better mechanical properties due to the pore-free and fine-grain microstructure in the fusion zone.【期刊名称】《电焊机》【年(卷),期】2018(048)003【总页数】4页(P72-75)【关键词】铝合金2219-T87;直流正接氩弧焊;活性焊接;变极性等离子弧焊【作者】张雷;龙伟民;鲍丽;曲文卿;钟素娟【作者单位】郑州机械研究所有限公司新型钎焊材料与技术国家重点实验室,河南郑州450001;郑州机械研究所有限公司新型钎焊材料与技术国家重点实验室,河南郑州450001;郑州机械研究所有限公司新型钎焊材料与技术国家重点实验室,河南郑州450001;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100083;郑州机械研究所有限公司新型钎焊材料与技术国家重点实验室,河南郑州450001【正文语种】中文【中图分类】TG444;TG4510 前言铝及铝合金具有优异的物理性能、化学性能、力学性能及工艺特性，广泛应用于交通运输、航空航天和化工等领域。
2219铝合金变极性等离子弧穿孔立焊工艺研究
［ＡＢＳＴＲＡＣＴ］ Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｎ ｗｅｌｄｉｎｇ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｗｅｌｄ ａｒｅ ｄｉｓ￣ ｃｕｓｓｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ ｂｙ Ａｌ － ａｌｌｏｙ ２２１９ ｗｉｔｈ ｕｎｅｑｕａｌ ｔｈｉｃｋ￣ ｎｅｓｓ ＶＰＰＡ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｗｅｌｄｉｎｇ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ． Ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅ￣ ｈｅｎｓｉｖｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｊｏｉｎｔ ａｒｅ ａｓｓｅｓｓｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｗｅｌｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｊｏｉｎｔ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ． Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｇｏｏｄ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｏｆ ＶＰＰＡ ｐａｒａ￣ ｍｅｔｅｒｓ ｉｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｓｔａｂｌｅ ａｒｃ ｋｅｙｈｏｌｅ ａｎｄ ｗｅｌｄ ｓｈａｐｉｎｇ． Ａｎｄ ｉｔｓ ｗｅｌｄ ｈａｓ ｎｏ ｐｏｒｏｓｉｔｙ ａｎｄ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ． Ｔｈｅ ｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｊｏｉｎｔ ｑｕａｌｉｔｙ ｅｘｃｅｅｄ ｔｈｅ ｗｅｌｄ ｑｕａｌｉｔｙ ｂｙ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ＴＩＧ．
在保持其余参数不变的条件下， 分别选取高于和 低于最佳离子气流量的流量值进行施焊， 其结果见 表 ２。
由上面的试验结果可以看出， 离子气流量较大
表 ２ 焊缝的几何形状特征尺寸
离子气流量／ （ Ｌ·ｍｉｎ－１）
2219铝合金变极性等离子弧焊接接头
2219铝合金变极性等离子弧焊接接头戴军;张娜;杨莉;徐珠睿;张尧成;郭国林【摘要】采用变极性等离子弧焊接技术对2219铝合金进行焊接,并通过光学显微镜、硬度计等分析和测试其焊接接头的微观组织和力学性能.结果表明,2219铝合金采用变极性等离子弧焊接能得到良好的焊缝,焊缝组织晶粒比母材细小,焊缝区域硬度小于母材硬度.【期刊名称】《电焊机》【年(卷),期】2016(046)001【总页数】3页(P113-115)【关键词】铝合金;变极性等离子弧;微观组织【作者】戴军;张娜;杨莉;徐珠睿;张尧成;郭国林【作者单位】常熟理工学院机械工程学院,江苏常熟215500;华北水利水电大学机械学院,河南郑州450000;常熟理工学院机械工程学院,江苏常熟215500;常熟理工学院机械工程学院,江苏常熟215500;常熟理工学院机械工程学院,江苏常熟215500;常熟理工学院机械工程学院,江苏常熟215500【正文语种】中文【中图分类】TG456.22219铝合金是由美国发明生产的变形铝及铝合金，其耐腐蚀性能较差，钎焊性差，但是机械加工性能好，适用于电弧焊和点焊。
可用于315℃下工作的结构件、高强度焊接件,在航空航天领域有广泛应用。
变极性等离子弧焊因其焊接品质高、焊接效率高、成本低、变形小的特点，在欧美发达国家已经广泛地应用于航空航天企业，是一种成熟的铝合金焊接工艺方法，可实现不开坡口一次焊透20 mm的铝合金，非常适合中厚板铝合金的焊接[1-2]。
对于变极性等离子弧焊接工艺和电源研究较多[3-6]，陈剑虹[7]对2219铝合金采用上坡焊的方法进行焊接，发现当焊接倾角大于等于30°时成形良好，小于等于30°则成形困难。
韩永全[8]对15mmLD10铝合金进行了立焊工艺研究，发现正极性电弧对力更具影响，反极性电弧对热更具影响，实时保持穿孔熔池上热和力的平衡是焊接过程稳定的关键因素。
目前对于变极性等离子弧焊接研究主要集中在工艺控制和电源开发，但对2219铝合金变极性等离子弧焊接组织和性能相关报导较少。
2219铝合金TIG焊接性研究
20070801
2219 铝合金 TIG 焊接性研究 摘要
本文通过对新一代运载火箭 3.35m 直径模块助推器研制方案中选定的贮箱材料——厚度为 6mm 的 2219 铝合金板进行焊接试验与测试，研究了该材料的焊接性，同时对焊接工艺进行了初 步研究。从而可为方波 TIG 方法及 2219 铝合金在贮箱焊接加工方面应用的可行性验证，以及后 续的贮箱试制提供必要的依据。
文中对焊缝宽度受焊接参数的影响作用进行了试验研究。试验表明占空比、电流频率、氩 气流量、电弧高度在打底焊接时宜分别选用 20%、100Hz、15L/min、6.5mm，盖面焊接时宜分别 选用 40%、80Hz、18L/min、6.0mm。
通过采用不同的焊接条件，研究了 2219T6 合金的焊接气孔敏感性。结果发现试板供货态和 表面进行丙酮清洗后的试板都产生了链状气孔。试板表面经机械刮削后焊缝中基本不产生气孔。 采用大规范焊接有助于减少 2219T6 合金焊后接头中的气孔。降低焊接时的环境温湿度对减少气 孔存在有利作用。在相同的焊接条件下，2219T6 铝合金和 2A14T6 铝合金焊接气孔敏感性无显 著差异，采用 ER2319 焊丝或 H703 焊丝对 2219T6 合金焊接气孔敏感性无显著影响。
关键词：2219 铝合金，焊接性，气孔敏感性，裂纹敏感性，力学性能，TIG 焊接
Weldability of 2219 Aluminum Alloy in TIG Welding
ABSTRACT
Researches were performed on the weldability and TIG welding technique of 2219 alloy boards with 6mm in thickness, which have been selected as the tank material of the roll booster of a new-type rocket. The purpose of the research is to give support to the validity verification of the manufactural project of the roll booster, in which 2219 alloy and TIG method have been selected, and to provide essential technique to the trial- manufacture of the roll booster.
2219铝合金FSW与VPPA交叉焊接研究
：：!兰：苎丝兰塑窒：焊接技术第42卷第11期2013年11月=========================================：：===：：兰垒兰兰===兰==兰兰l二==兰====三==兰兰=文章编号：1002—025X(2013)11-0014—042219铝合金FSW与V PPA交叉焊接研究田志杰，苏志强，高彦军，徐宋娟，孙世炬(首都航天机械公司，北京100076)摘要：探讨了8m m厚2219铝合金FSW与V PPA交叉焊缝性能，研究了交叉焊缝的力学性能。
焊接接头常温的抗拉强度在260M P a 以上，断后伸长率为7．5％～9．5％。
对交叉焊焊缝与V PPA焊焊缝进行显微组织与硬度分析，2种接头组织为无明显结晶方向的细小铸造组织，共晶组织、形状、尺寸无显著差异；2种接头硬度分布曲线呈V形：两侧母材硬度较高，母材到焊缝中心的硬度呈现下降的趋势，在焊缝中心出现一个极小值。
与V PPA焊焊缝相比，交叉焊接头的焊缝区较宽．硬度“软化区”较大．关键词：2219铝合金；V PPA；FSW；拉伸性能；显微组织；硬度中图分类号：T G453．9；TG456．2文献标志码：B0前言2219铝合金是航天工业新一代应用材料．由于材料具有极强的氧化能力、热导率大、膨胀系数大、液态时溶解氢的能力强等特点，采用T I G等熔焊方法时，易在焊缝及热影响区中形成各种焊接缺陷，焊接接头强度不高[!-2]。
2219铝合金的焊接可采用可变极性等离子弧焊接及FS W焊接。
搅拌摩擦焊工艺过程中，材料未达到熔化状态，从而大大降低或避免了熔焊时容易出现的焊接变形、残余应力、气孑L、裂纹等缺陷。
但是，由于材料是在摩擦和压力作用下发生塑性变形而连接到一起的，接头仍然存在一个组织软化区。
变极性等离子弧焊兼有等离子弧和变极性两个特征。
小孔型等离子弧具有电弧穿透力强、电弧稳定性好、电弧挺直性好、加热集中等特点，变极性电源既能满足交流焊接的阴极清理作用，又能将钨极的烧损降低到最低。
2219高强铝合金活性TIG焊工艺
2219高强铝合金活性TIG焊工艺栗慧;邹家生;姚君山;彭浩平【摘要】采用单组分活性剂 (AlF3 和 LiF)、3组分 (AlF3+30％LiF+10％KF-AlF3)和 4 组分 (AlF3+30％LiF+ 10％KF-AlF3 + 10％K2SiF6)混合组分活性剂进行2219高强铝合金直流正极性活性TIG焊 (DCSP A-TIG),研究4种类型活性剂对焊缝表面成型、焊缝内部质量(气孔)、焊缝熔深、电弧形态、接头组织与力学性能的影响.结果表明:涂覆活性剂有助于去除2219铝合金表面的氧化膜,提高焊缝表面成型质量,涂覆4组分活性剂的DCSP A-TIG焊缝表面成型质量最佳;与变极性TIG焊(VPTIG)焊缝内部质量相比,DCSP A-TIG焊接方法可显著降低2219铝合金焊缝内部气孔的产生; AlF3单组分活性剂可显著增大焊缝熔深,其电弧形态具有明显的拖弧现象;DCSP A-TIG焊焊缝组织具有与母材相同的组织组成物,电流对A-TIG焊缝组织影响较大,增大焊接电流,会造成接头晶粒组织粗大;涂覆4组分活性剂的DCSP A-TIG接头强度和伸长率最高,与VPTIG焊接头力学性能具有相近的技术指标.2219高强铝合金的DCSP A-TIG焊接方法具有很大的工程应用价值.%Straight polarity direct current method (DCSP A-TIG) was applied to join 2219 high strength aluminum alloy, and the effects of single-component (AlF3, LiF), three-component (AlF3 + 30％LiF+10％KF-AlF3) and four-component (AlF3 + 30％LiF +10％KF-AlF3 +10％K2SiF6) activating flux on weld face forming, weld quality (porosity), arc shape, weld penetration, joint microstructure and mechanical properties were studied. The results show that adding activating flux helps to remove the oxide film on the weld face of the 2219 aluminum alloy, improve the weld surface forming quality; the four-component activating flux of weld face forming is the best; compared withthe weld quality of variable polarity TIG welding (VPTIG), DCSP A-TIG welding method significantly reduces the porosity generation in 2219 aluminum alloy weld; AlF3 single-component activating flux obviously increases the weld penetration, which has obvious dragged arc phenomenon; DCSP A-TIG welded seam has the same structure component as the parent metal. Welding current has a greater influence on DCSP A-TIG weld microstructure, increasing current may result in the coarsening of the joint microstructure. The strength and elongation of the DCSP A-TIG welding joint, which are coated with four-component activating flux are the highest, and the mechanical properties are nearly the same as VPTIG welding. The DCSP A -TIG welding method of 2219 high strength aluminum alloy is of great value to the engineering application.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2018(046)004【总页数】8页(P66-73)【关键词】2219铝合金;A-TIG焊;活性剂;DCSP【作者】栗慧;邹家生;姚君山;彭浩平【作者单位】江苏科技大学先进焊接技术省级重点实验室, 江苏镇江 212003;常州工学院机械与车辆工程学院, 江苏常州 213002;江苏科技大学先进焊接技术省级重点实验室, 江苏镇江 212003;常州工学院机械与车辆工程学院, 江苏常州213002;常州大学江苏省油气储运技术重点实验室, 江苏常州 213164【正文语种】中文【中图分类】TG44智慧制造是未来制造业的发展趋势，优质、高效、节能、降耗是其基本要求[1]。
变极性等离子弧焊设备及其铝合金焊接工艺研究
变极性等离子弧焊设备及其铝合金焊接工艺研究
满伯倩;张铁
【期刊名称】《上海航天》
【年(卷),期】2006(023)002
【摘要】介绍了国产变极性等离子弧焊(VPPAW)设备的组成、变极性电源主电路的工作原理,以及微机控制和焊炬等关键技术.用该设备对不同厚度的高强度可热处理强化铝合金试样、贮箱缩比及1:1试验件进行了VPPAW,并分析了接头形式、起弧与收弧、焊接工艺参数确定、常见缺陷、焊接组织及其力学性能.焊接试验结果表明,用VPPAW设备焊接的铝合金厚度可达14 mm,与交流钨极惰性气体保护焊(TIG)相比,其焊缝质量佳,接头性能优.
【总页数】4页(P61-64)
【作者】满伯倩;张铁
【作者单位】上海航天精密机械研究所,上海,201600;上海金通电子设备有限公司,上海,200232
【正文语种】中文
【中图分类】TG434.2
【相关文献】
1.新型变极性等离子弧焊设备的研究 [J], 王雅生;陈克选
2.基于小孔特征图像处理的变极性等离子弧焊接工艺研究 [J], 俞逸希;王继锋
3.变极性等离子弧焊电源设备主电路分析与设计 [J], 陈克选;李鹤岐;李春旭
4.具有不同通道变极性等离子弧焊设备研制 [J], 陈克选;王雅生
5.变极性等离子弧焊铝合金厚板工艺研究 [J], 陈思远;熊爱华;陈明明;薛根奇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
2219铝合金及变极性TIG焊焊接接头的力学性能
温 环 境 箱 的 控 制 精 度 为 ± ℃ ，可 达 温 度 范 围 是 一 ２ １６ ９ ℃到３０ ０ ℃。试 样 在相 应 的温 度 保 温３ｍｉ后 进 ０ ｎ
行拉 伸试验 。
铝 合 金 ＴＧ焊 接 方 法 经 历 了 直 流 钨 极 接 负 Ｉ （ Ｃ Ｎ） 变极 性ＴＧ 的发 展 过程 。变 极性 ＴＧ ＤＥ 到 Ｉ焊 Ｉ 焊
个 温 区 ，具 体 温度 点 为 ：一 ８￣ １２Ｃ、一 ２ ℃、 １ｏ １０ ５Ｃ、 ７ ℃ 、１０Ｃ。低 温 环 境利 用 液 氮 以及 酒 精 与 液氮 ８ ２＂
的混 合 来 实 现 ，利 用 温 度控 制 箱 来 控 制 温 度 ，低
于 液体 火 箭 推 进 器贮 箱 以储 存 液体 燃 料 。但 是 由 于 铝合 金 性 能评 定 标 准 还 不完 善 ，低 温试 验 条 件
影 响。
关 键 词 ：２ １铝 合 金 ；变 极 Ｉ ２９ ￣ＴＧ；力 学性 能 中 图分 类号 ：Ｔ ５５ Ｇ１ ． １ 文献 标 识 码 ：Ａ 文 章编 号 ：１ ０ — ８ ８ ２ １ ）３ ０ ３ － ５ ５ ４ ９ （ ０ ０ — ０ ０ ０ ０ ０
２ １铝 合金 在零 下２ ０ ２ ０Ｃ ２９ ５ 一 ５ ￣ 的温 度 范 围内 ， 具 有 良好 的加 工 性 能 、高 的 比强度 、抗 腐 蚀 性 能 以及 较 高 的韧 性 ，被 认 为 是 航 空航 天 工 业 中最 具 应 用前 景 的轻 质 高强 结 构 材 料从 而 被 广 泛 的 应用
从 ３９ ａ 加 到 ４ １ ａ ４ ＭＰ 增 ８ ＭＰ ，提 高 了３ ． ；屈 服 强 ７８ ％ 度从２ １ ａ ３２ ａ ７ Ｍｐ 到 Ｏ ＭＰ ，提 高 了 １ ．％。母 材 的 延 １ ４ 伸率 在 室温条 件 下最 低 。从 以上数 据看 出２ １ 铝 ２９
2219铝合金熔化焊焊缝中的偏析及其对力学性能的影响
2219铝合金熔化焊焊缝中的偏析及其对力学性能的影响李权;吴爱萍;李艳军;王国庆;齐铂金;鄢东洋;熊林玉【期刊名称】《中国有色金属学报（英文版）》【年(卷),期】2017(027)002【摘要】使用具有氩屏蔽的低频脉冲电流可变极性钨（LPVPTIG）进行三种焊缝，具有氩屏蔽，直流TIG（DCTIG），分别具有氦屏蔽和高频脉冲电流可变极性TIG （HPVPTIG），具有氩屏蔽。
发现由于脉冲变化的热输入的波动，在LPVPTIG焊接中形成大量厚的连续共肠和微孔的宏观聚糖带。
在DCTIG焊缝和HPVPTIG焊缝中仅存在微次次测量。
然而，由于其焊接速度较慢，HPVPTIG焊缝具有较低的Cu微量测量程度。
拉伸结果表明，随着Cu和孔隙孔的分离程度的增加，焊缝的机械性能降低，并且LPVPTIG焊缝在纵向方向上具有比横向引起的横向引起的较低的拉伸性能。
％IVING氩气保护的低频脉冲变极性氩弧焊（lpvptig），氦气保护的直流氩弧焊（dctig）和氩气保护的高频脉冲变极性（hpvptig）等等方法获得了3种不断的焊缝。
结果结果明：由于热输入的运动，lpvptig焊缝在宏观，带内聚集了粗大的和显微气孔; dctg和hpvptig焊缝仅现处于微观微观，但由于焊接速度较慢，hpvptig焊缝cu元素微观偏析微观偏析偏析偏析偏析偏析低于dctg 焊缝。
力学性能测试结果明：焊缝的力学性能随着cu元素和气孔偏析程随着的加入而降低，lpvptig焊缝由于ー存ー降低，l纵向拉拉力学学位性能低于拉拉力学【总页数】14页(P258-271)【作者】李权;吴爱萍;李艳军;王国庆;齐铂金;鄢东洋;熊林玉【作者单位】清华大学机械工程系,北京 100084;首都航天机械公司,北京 100076;清华大学机械工程系,北京 100084;清华大学摩擦学国家重点实验室,北京 100084;清华大学先进成形制造教育部重点实验室,北京 100084;清华大学机械工程系,北京100084;中国运载火箭技术研究院,北京 100076;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京 100191;北京宇航系统工程研究所,北京 100076;首都航天机械公司,北京 100076【正文语种】中文因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
2219铝合金T87状态板材生产过程中的热处理工艺研究
项目 标准
Cu 5.80 -6. 8
Mn 0.20 ~0.4
Ti 0.02 ~0. 10
材的各项性能指能指标。
1 试验材料及试验工艺
1.1 2219铝合金铸锭化学成分 2219铝合金的主要合金元素有Cu和Mn,并添
加适量的Ti、Zr、V等。试验中熔炼合金使用的原料 为:纯度99.7%的工业纯铝，电解铜,Al-llMn中间 合金,Al-3Ti中间合金.A1-6.5V中间合金,Zr是采用 K2ZrF6添加。按照表1所列2219铝合金标准化学成
advanced performance indexes, heat treatment processes are studied in the production proce・ dure. The processes include ingot homogenization process, solid solution quenching process, cold deformation in deformation-aging heat treatment and aging process. Through inspection and comparison of mechanical properties and observation of microstructure, the heat treatment process parameters are optimized and the optimal process system is finally determined. The 2219 ・T87 aluminum alloy plate produced in this way reaches the required performance inde xes.
2219铝合金激光-电弧复合焊接工艺优化
2219铝合金激光-电弧复合焊接工艺优化
张正浩;刘天亮;刘云婷;汤莹莹;龙莹莹;郭盛斌
【期刊名称】《航天制造技术》
【年(卷),期】2024()1
【摘要】本研究采用CO_(2)激光-TIG电弧复合焊接方法对航天用2219铝合金开展了焊接工艺优化试验,研究了激光功率、焊接电流、焊接速度等参数对焊接接头成形的影响,得到了优化的CO_(2)激光-TIG复合焊接参数,同时对优化焊接参数下焊接接头的显微组织和力学性能进行了分析。
焊缝中心区域组织主要为Al-
Al_(2)Cu组成的共晶组织,形态上为细小的枝状晶,热影响区组织与母材组织近似,但是晶粒尺寸略大于母材。
复合焊接接头平均抗拉强度为294 MPa,达到母材抗拉强度的70.84%,断后延伸率为8%,拉伸断裂特征为典型的韧性断裂。
【总页数】6页(P16-21)
【作者】张正浩;刘天亮;刘云婷;汤莹莹;龙莹莹;郭盛斌
【作者单位】首都航天机械有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG456.7;V19
【相关文献】
1.铝合金激光-MIG电弧复合焊接工艺
2.2219铝合金激光电弧复合焊接及其温度场的模拟
3.电弧状态对铝合金激光-电弧复合焊接工艺过程稳定性的影响
4.高强铝合金激光辅助TIG电弧复合焊接工艺及接头性能
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不同脉冲频率条件下2219-T87高强铝合金焊缝成形行为
不同脉冲频率条件下2219-T87高强铝合金焊缝成形行为李玉龙;从保强;齐铂金;杨明轩【期刊名称】《焊接学报》【年(卷),期】2013(034)012【摘要】采用复合超高频脉冲方波变极性钨极氩弧焊接技术完成了2219-T87高强铝合金平板堆焊试验,分析了脉冲电流频率对焊缝成形特征的影响及其规律.结果表明,脉冲电流频率对电弧特性及熔池流动行为有较大影响,造成焊缝熔宽、熔深及熔透率出现显著变化.脉冲频率fH＜ 60 kHz时,焊缝熔宽、熔深随脉冲频率的增加而增大,熔透率在fH＜ 35 kHz时基本保持不变,在fH＞ 35 kHz时出现显著提升,较常规变极性氩弧焊(VP-GTAW)至少提高了34％;当脉冲频率达到60 kHz时,焊缝熔透率达到最大,较VP-GTAW提高了约60％;脉冲频率fH＞ 65 kHz时,熔宽、熔深及熔透率呈现回落趋势.【总页数】4页(P67-70)【作者】李玉龙;从保强;齐铂金;杨明轩【作者单位】北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100191;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100191;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100191;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100191【正文语种】中文【中图分类】TG403【相关文献】1.2219-T87高强铝合金复合超高频脉冲方波VP-GTAW焊缝成形特征 [J], 王乐笑;从保强;刘方军;齐铂金;杨明轩;李伟2.焊缝余高对2219-T87铝合金TIG焊接头拉伸行为及力学性能的影响 [J], 王国庆;李权;李艳军;吴爱萍;麻宁绪;鄢东洋;吴会强3.焊缝余高对2219-T87铝合金TIG焊接头拉伸行为及力学性能的影响（英文）[J], 王国庆;李权;李艳军;吴爱萍;麻宁绪;鄢东洋;吴会强;4.脉冲频率对焊缝成形及性能影响的研究 [J], 褚玉佳;丁志成;张向均;陈刚辉;谭旺有5.焊缝余高对2219-T87铝合金TIG焊接头拉伸行为及力学性能的影响 [J], 王国庆[1];李权[2];李艳军[3,4];吴爱萍[3,4];麻宁绪[5];鄢东洋[1];吴会强[1]因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
2219铝合金及变极性TIG焊焊接接头的力学性能
2219铝合金及变极性TIG焊焊接接头的力学性能宋民远;赵海云;曲文卿;王炜【摘要】通过拉伸实验,借助光学显微镜和扫描电镜等手段,测定了2219-T62铝合金母材及变极性TIG焊焊接接头在不同温度下的力学性能,并且对母材以及焊接接头的断口形貌及微观组织进行了观察分析.实验结果表明,铝合金具有低温韧性增强现象.适用于低温工作条件;接头的抗拉性能及延伸率相比母材都有大幅下降.探讨了温度对母材及焊接接头性能的影响.【期刊名称】《铝加工》【年(卷),期】2010(000)003【总页数】5页(P30-34)【关键词】2219铝合金;变极性TIG;力学性能【作者】宋民远;赵海云;曲文卿;王炜【作者单位】北京航空航天大学机械工程与自动化学院,北京,100191;北京航空航天大学机械工程与自动化学院,北京,100191;北京航空航天大学机械工程与自动化学院,北京,100191;北京航空航天大学机械工程与自动化学院,北京,100191【正文语种】中文【中图分类】TG115.52219铝合金在零下250℃～250℃的温度范围内，具有良好的加工性能、高的比强度、抗腐蚀性能以及较高的韧性，被认为是航空航天工业中最具应用前景的轻质高强结构材料从而被广泛的应用于液体火箭推进器贮箱以储存液体燃料。
但是由于铝合金性能评定标准还不完善，低温试验条件和技术的限制，人们对于铝合金低温性能的研究较少。
铝合金TIG焊接方法经历了直流钨极接负（DCEN）到变极性TIG焊的发展过程。
变极性TIG焊是随着变极性电源的发展而产生的一种新型焊接技术，该技术被广泛的应用于铝合金的焊接当中，研究变极性TIG焊焊接接头的性能对于改进TIG焊接工艺更新TIG焊焊接设备具有重要的意义；同时由于2219铝合金被应用于我国液体燃料火箭的贮箱等结构，所以研究2219铝合金的低温接头性能对于拓宽2219铝合金的应用范围以及新一代火箭贮箱结构设计和构建安全具有重要作用。
2219T87铝合金及其焊接材料常温蠕变行为的开题报告
2219T87铝合金及其焊接材料常温蠕变行为的开题
报告
本文将就铝合金2219T87及其焊接材料常温蠕变行为展开研究，主要包括以下几个方面：
一、研究背景
随着航天、航空、船舶、汽车等行业的快速发展，对铝合金材料的需求量也越来越大。
铝合金具有优异的机械性能和良好的耐腐蚀性能，因此广泛应用于各个领域。
然而，铝合金材料往往在高温环境下发生蠕变行为，特别是在长时间荷载情况下更为突出。
因此，对铝合金材料的常温蠕变行为进行研究，对材料的工程应用和产品寿命具有重要意义。
二、研究目的
本研究旨在探究铝合金2219T87及其焊接材料的常温蠕变行为，为进一步研究其高温蠕变行为或开展实际工程应用打下基础。
三、研究方法
本研究将采用材料试验方法，结合数值模拟方法进行研究。
考虑到铝合金的特殊性质，本研究将采用压缩试验作为主要测试方法，通过改变荷载条件（如荷载大小、施加时间等）来研究材料的常温蠕变行为。
同时，为了更好地掌握材料的蠕变特性，还将对样品的微观结构进行分析，并运用有限元分析方法对试验结果进行数值模拟。
四、预期结果
通过本研究，预期可以对铝合金2219T87及其焊接材料的常温蠕变行为进行更加深入的了解。
研究结果可为航空、航天、船舶、汽车等领域铝合金材料的工程应用提供科学依据，并对提高产品的使用寿命起到重要作用。
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关键词 ： ２ ２ １ ９一Ｔ ８ ７铝 合 金 中图分类号 ： Ｔ Ｇ ４ ５ ６ ． ２
变极性等离子
错边
间 隙
０
前
言
材 料 的焊接 制造 。 由于 变极 性 等 离 子弧 焊 过 程 中可 调
试 焊接 参数 多 、 工艺 窗 口较 窄 ， 焊 接 时对 试 板坡 口加 工
伸长 率 ＞３ ％， 因此 实 际生产 时试 板装 配 时应 控 制错 边
量 ≤０ ． ５ ｍｍ。
（ ａ ）错 边
表 ５为 不 同 间 隙 量 的 焊 接 接 头 拉 伸 试 验 结 果 。 可以看出 ， 随着 间隙量 的增 加 ， Ｖ Ｐ Ｐ Ａ Ｗ 接 头 的 抗 托
、
强度 、 断 后 伸 长 率 均 不 断 下 降 。 在 试 验 选 择 的 ３个 间隙量 ， Ｖ Ｐ Ｐ Ａ Ｗ 工艺只有 在 ０ ． ５ ｍｍ 间 隙 量 时 接 头
为６ ０ ０ ｍ ｍ ｘ １ ５ ０ ｍｍ×８ ｍｌ ｎ ， 焊接材料为 ４ ， １ ． ６ ｍ ｍ 的
Ｅ Ｒ ２ ３ １ ９焊 丝 ， 母 材 和焊 丝 化 学成 分 见 表 １ ， 表 ２为
８ ｍｍ厚 的母 材力 学性 能 。
表１ ２ ２ １ ９一Ｔ ８ ７母 材 和 Ｅ Ｒ ２ ３ １ ９焊 丝 化 学 成 分 （ 质量分数 ， ％）
１ ． ２ 试验 方法
表２ ２ ２ １ ９一 Ｔ ８ ７母 材 力 学 性 能
试验采 用变极性 等 离子弧 焊工 艺 ， 焊 接参数 见表 ３ 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３—０ ８— ０ ２ 基 金 项 目 ：“ 高档 数 控 机 床 与 基 础 制 造 设 备 ” 国 家 科 技 重 大 专 项 资 助 项
接 时 可 以分 开 设 置 正 负极 性 焊 接 时 间 和 焊 接 电流 ， 既
错 边对 接头 质 量 影 响进 行 试 验 ， 研 究 不 同 间 隙 和 错 边
尺 寸对 焊接 接 头 拉 伸 性 能 的影 响 ， 提 出 焊 接 时 对 试 板 装 配要 求 。
１ 试 验 材料 与方 法
生产应用 ｒ 缛 搭
２ ２ １ ９一Ｔ ８ ７铝 合 金 变 极 性 等 离 子 弧 焊 工 艺 工 程 适 应 性 研 究
机械 科 学研 究院 哈 尔滨焊接 研 究所 （ １ ５ ０ ０ ２ ８ ）
首 都
摘要
李小 字
秦 建 杜 岩峰
杜
兵
徐
良
罗维 明 田志杰
航
天
机
械
公 司（ 北京市
１ ０ ０ ０ ７ ６ ）
由于变极性等离子 焊接 过程 中可 调试 参数 多且 工艺 窗 口较窄 ， 焊接 时需 严格控 制试 板加 工和装 配精
度 。８ ｍ ｍ厚的 ２ ２ １ ９—１ 、 ８ ７铝合金试板变极性 等离子弧焊 （ Ｖ Ｐ Ｐ Ａ Ｗ） 时， 装 配造成 的间隙量和错 边量对焊 接接头拉 伸性 能的影响进行试验研究 ， 并对拉伸试样 的微观 断 口进行分析 。结果表 明， 随着装 配错 边和 间隙量 的增加 ， 焊接 接 头抗 拉强度和断后伸长率 均 下降 ， 微 观断 口准 解理 比重增 加。为保 证 接头 性 能 ， 生产 中应控 制错 边 和间 隙量
和装 配 有 较 高 的 要 求 。试 验 针 对 ８ ｍｍ的 ２ ２ １ ９一Ｔ ８ ７ 铝 合金 试板 的 Ｖ Ｐ Ｐ Ａ Ｗ 焊 接 时装 配容 易 造 成 的间 隙 和
铝 合金 由于具 有 比强 度 大 的特 点 ， 工 程 上 用 它来 取 代 钢等结 构 材 料 可 以达 到减 重 节 能 的 目的 ， 目前 被 广 泛用 于航 空航 天 、 汽 车等领 域 ¨ Ｊ 。２ ２ １ ９铝合 金 为 Ａ １ ． ｃ ｕ系 的高 强铝合 金 ， 具有 良好 的低 温性 能 、 耐腐 蚀性 和 焊 接性 ， 目前 用 于航 空 航 天 燃 料贮 箱 体 材 料 。 变极 性 等 离子 弧焊 方 法具有 等 离 子 弧柱 挺 度 好 、 热量集中、 等 离 子 焊缝 窄 、 热影响区小 、 接 头强度高等特点 ， 同 时 焊
１ ． １ 试 验 材料 试 验选 用 的母 材 为 ２ ２ １ ９一ｒ Ｉ ’ ８ ７铝合 金 ， 试 板 尺 寸
能 保证 阴极 清 理作 用 又 不 至 于 使 钨 极 烧 损 严 重 ， 因 此 采 用该 方 法可 以获 得裂 纹 、 气孔 、 夹 渣 等 焊 接缺 陷少 的 优 质 焊缝 Ｊ 。 目前 国际上 普 遍用 于 燃 料贮 箱 ２ ２ １ ９一＇ Ｉ ＇ ８ ７铝合 金
（
（ ｂ ）间 隙
拉 伸 性 能 满 足 强 度 系 数 ＞０ ． ６和 断 后 伸 长 率 ＞３ ％。
目（ ２ ０ １ ０ Ｚ Ｘ ０ ４ ０ ０ ７—０ ２ １ ）
２ ０ 产应用
表３ ２ ２ １ ９一 Ｔ ８ ７铝 合 金 板 Ｖ Ｐ Ｐ Ａ Ｗ 工 艺 参 数
错边 和 间隙 试 验 变 量 ６采 用 ０ ． ５ ｍ ｍ， １ ． ０ ｍ ｍ和 １ ． ５ ｍ ｍ ３个数 值 进行试 验 ， 坡 口接 头 形式 如 图 １所 示 。试 板焊 接后 对接 头 进行 横 向拉 伸 试 验 ， 考 核 接 头 的抗 拉 强度 和 断后伸 长率 ； 并在 扫 描 电镜 下 观 察 分 析 拉 伸 试 样 的断 口微观 断裂 机理 。
２ 试 验结 果及 分析
２ ． １ 拉 伸性能 分析 表 ４为不 同错 边 量 焊 接 接 头 拉 伸 试 验 结 果 。 可 以看 出 ， 随着错 边 量 的增 加 ， 焊 接 接 头 的 拉 伸 性 能 平
均 值 下 降 。在 试 验 选 择 的 ３个 错 边 量 ， 只有 ０ ． ５ １ ７ １ Ｈ １ 错 边 量 的接 头拉 伸 性 能能 满 足强 度 系数 ＞０ ． ６和断 后