【摘要】：2A12屬于中高強Al-Cu-Mg系合金,是可進行熱處理強化的硬鋁合金,目前在飛機蒙皮、隔框、翼肋、壁板等均得到廣泛應用,電子束焊接可以獲得高質量的鋁合金焊接接頭。本文采用電子束焊接25mm厚鋁合金,研究了不同工藝下接頭成形、組織及力學性能,最終獲得較優(yōu)的厚板鋁合金焊接工藝。試驗過程中發(fā)現(xiàn),2A12鋁合金中合金元素劇烈蒸發(fā),焊接過程極不穩(wěn)定,焊后接頭表面下塌現(xiàn)象嚴重。采用掃描工藝以及焊后修飾焊接可顯著改善焊縫表面成形,提高接頭質量。焊縫底部易存在縮松、冷隔、釘尖等缺陷,止口結構接頭可將此類缺陷引入止口中。2A12鋁合金母材主要強化相為Al2Cu Mg,焊縫組織主要強化相為Al2Cu Mg和Al2Cu。焊縫液態(tài)金屬非平衡凝固結晶過程中,溶質元素Cu、Mg以及雜質元素向晶界處聚集,在晶界處形成初生第二相和共晶相。提高焊接速度可增加先凝固的基體中溶質含量,從而使得晶界溶質元素含量下降,減少晶界共晶相的生成。普通焊接條件下,焊縫內晶粒結晶過程存在一定擇優(yōu)生長;加入熔池掃描攪拌后,焊縫內晶粒分布均勻無明顯擇優(yōu)取向,而且焊縫中小角晶界所占比例明顯增多,有利于半共格過渡相析出。在一定范圍內,適當提高焊速或者加入熔池掃描攪拌工藝能夠顯著提高焊縫組織均勻性、細化晶粒、減少晶界共晶組織和增加半共格過渡相。對焊后接頭進行力學性能測試發(fā)現(xiàn),接頭熱影響區(qū)未發(fā)生軟化,接頭均斷裂在熔合區(qū),斷口呈脆性沿晶-延性韌窩混合斷裂特征,在本試驗中,隨著焊速增加及掃描工藝加入,接頭強度隨之增加,最高可達383MPa,滿足工程使用要求。針對工藝優(yōu)化后焊縫中氣孔數(shù)量減少的現(xiàn)象,建立了固-液-氣三相轉變的鋁合金電子束焊接三維瞬態(tài)模型,進行匙孔穩(wěn)定性及熔池流動分析,模擬計算結果表明,隨著焊接速度的增加,熔池后壁面斜度增加,匙孔較為穩(wěn)定,減少了包裹金屬蒸汽空腔,熔池邊緣金屬流向匙孔附近,與匙孔壁面附近液態(tài)金屬匯合,在金屬蒸汽作用下由底部向熔池表面流動,有利于氣泡逃逸,減少氣孔缺陷。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文。小孔的不穩(wěn)定和熔池液態(tài)金屬的不斷震動將會加劇冶金型氣孔缺陷許良紅[23]對高強鋁合金 2519-T87 分別進行激光和 MIG 焊接，對比之間的組織及力學性能變化。結果表明：采用激光焊時，焊縫區(qū)晶小，晶界共晶相數(shù)量減少，而對于 MIG 焊，晶粒較為粗大，而且共多并以網(wǎng)絡狀分布在晶界。除此之外，對焊后接頭時效處理后，與接頭相比，激光焊接接頭中，析出相 θ 尺寸較小且均勻分布在焊縫

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文接高溫作用下第二相粒子（強化相）脫溶析出不斷長大，形成“過時效果，使得強化效果消失，發(fā)生“過時效”軟化。為了解決鋁合金接頭軟化，對 5A06 鋁合金 MIG 焊焊接接頭進行深冷處理，將其拉伸試樣從室溫降至-155℃，保溫 4h 后，5A06 鋁合金焊接接頭抗拉強度提高了 15.25縫區(qū)晶粒得到細化，第二相在基體中彌散析出。王亞榮等[39]發(fā)現(xiàn) 2A14 鋁合金電子束焊接接頭強度及硬度較母材相比定程度的下降。為了改善接頭強度，對 2A14 鋁合金焊接接頭進行焊后理，，熱處理工藝如下：退火（380℃）→爐冷（60-90min）→固溶（498min）→人工時效（155℃、6h）。對熱處理后接頭進行組織及力學性能，如圖 1-2 所示，焊縫內部組織均勻分布，晶界分布的網(wǎng)狀共晶組織的溶解，焊縫內部彌散分布著大量的強化相，焊縫處的強度硬度都有顯著，焊縫的拉伸強度達到 465MPa。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG457.14

【參考文獻】

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本文編號：2585438