CN101092007A - 焊接用铝合金焊丝 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及焊接用铝合金焊丝。其化学成分及质量百分比(％)组成为：Mg：4.0～6.0，Mn：0.03～0.20，Cr：0.05～0.10，Si：≤0.25，Fe：≤0.40，Cu：≤0.20，Zn：≤0.20，Be：≤0.0003，Ti：0.10～0.15，余量为Al及其它不可避免的夹杂。本发明铝合金焊丝具有如下优点：本焊丝铝合金冶炼工艺稳定易于实现，焊丝拉拔性能优良，满足机车车厢、化工压力容器、兵工生产、造船、航空等行业的焊接技术要求；丝具有优良的焊接工艺性能，焊接接头具有强度高、可锻性好、有良好的抗腐蚀性。

Description

焊接用铝合金焊丝
技术领域
本发明涉及焊接用铝合金焊丝。
背景技术
铝合金由于比重小、强度高、无磁性，以及良好的加工成型性能、低温性能、耐腐蚀性能和导电导热性能，被广泛应用于各种焊接结构和产品之中，特别适用于对重量要求极为苛刻的航空航天器。铝合金焊接的特性主要体现在以下几个方面：1.铝和氧的亲和力很大，在空气中铝极易与氧结合生成紧密结实的Al2O3薄膜，阻碍基体金属的熔化及彼此之间的良好结合，并易造成夹渣。而且氧化膜还会吸附水分，焊接时会促使焊缝形成气孔等缺陷，从而降低焊接接头的力学性能。2.铝及铝合金的热导率、比热容、熔化潜热等都很大，在焊接过程中，大量的热能被迅速传到基体金属内部，因此焊接铝及铝合金时比钢要消耗更多的热量。3.高温塑性差，线膨胀系数大。因此焊接某些铝合金时，往往由于过大的收缩内应力而产生失稳变形和热裂纹。4.液态铝能溶解大量氢，在焊接熔池快速冷却和凝固过程中易在焊缝中聚集形成气孔。5.在高温下铝的强度很低，以至于不能支承液体金属而使焊缝成形不良，甚至形成塌陷(或烧穿)缺陷。6.某些铝合金中含有低沸点的合金元素如镁、锌等，这些元素在高温火焰或电弧的作用下极易蒸发、烧损，从而改变了焊缝金属的化学成分，同时也降低了焊接接头的性能。7.焊接可热处理强化的铝合金时，由于焊接热的影响，会使基体金属近缝区某些部位的力学性能下降。由于焊接热的影响，常常在晶界上发生成分偏析或析出杂质相，从而使该区的抗蚀性能下降。
铝合金采用熔焊方法进行焊接时，面临的主要问题有焊缝中的气孔、焊接热裂纹、焊接接头与母材的等强性等，可以看出铝合金较一般金属具有较大的焊接难度。
发明内容
本发明的目的在于提供焊接性能稳定、强度高、有良好抗腐蚀性的铝合金焊丝。
实现上述目的技术方案为：一种焊接用铝合金焊丝，其特征在于化学成分及质量百分比(％)组成为：Mg：4.0～6.0，Mn：0.03～0.20，Cr：0.05～0.10，Si：≤0.25，Fe：≤0.40，Cu：≤0.20，Zn：≤0.20，Be：≤0.0003，Ti：0.10～0.15，余量为Al及其它不可避免的杂质。
焊丝中加入合适的Si、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn、Ti等合金元素，从而使在焊缝金属中沉淀物质点越小，均匀分散到晶界上越多，来提高焊接接头的强度。其具体作用：
1.硅：铝中加入硅有一定的强化作用。
2.铜：有一定的固溶强化效果。
3、锰：锰能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，能显著细化再结晶晶粒，并通过MnAl6溶解杂质铁，减小铁的有害影响。
4.镁：镁对铝的强化作用是明显的，每增加1％的镁，抗拉强度大约升高34MP。在大部分工业用变形铝合金中，镁的含量均小于6％，而硅含量也低，可焊性良好，抗蚀性也好，并有中等强度。
5.铬：阻碍再结晶的形核和长大过程，对合金有一定的强化作用，还能改善合金韧性和降低应力腐蚀开裂敏感性。
6.锌：锌单独加入到铝中，在变形条件下对铝合金强度的提高是十分有限的，同时还存在应力腐蚀开裂倾向。因而在铝中同时加入锌和镁，形成强化相Mg/Zn2，对合金产生明显的强化作用。
7.钛：钛与铝形成TiAl2相，成为结晶时的非自发核心，起细化铸造组织和焊缝组织的作用。钛的临界含量约为0.15％，如果有硼存在时减少到0.01％。
本发明铝合金焊丝材料的制备方法与现有技术制备方法相同。
本发明铝合金焊丝具有如下优点：
1、本焊丝铝合金冶炼工艺稳定易于实现，焊丝拉拔性能优良，满足机车车厢、化工压力容器、兵工生产、造船、航空等行业的焊接技术要求。
2、本发明焊丝具有优良的焊接工艺性能，焊接接头具有强度高、可锻性好、有良好的抗腐蚀性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地说明。
试样试验选用6061 T6铝板。制作成长350mm、宽150mm，在长度方向上机加工坡口和钝边。气体选用Ar为30％，He为70％的混合气体。选用本发明直径1.2mm的焊丝，其化学成分及质量百分比(％)组成为：Si：0.18，Fe：0.25，Cu：0.09，Mn：0.10，Mg：5.10，Cr：0.07，Zn：0.08，Ti：0.12，余量为铝和其它不可避免的杂质。焊道焊接方法：焊材电流(I/A)160～180，电压(U/V)24，电流极性DCRP，焊接速度vh(mm/s)9，对该焊接试样进行100％的目测、X射线、渗透探伤。目测检查试样表面成形良好，渗透探伤工作温度为20℃，ZT-YS渗透剂渗透时间大于10min，ZT-WL显像剂显像时间大于10min，试样达到EN1289中I级要求。X射线探伤，曝光条件为5mA、2min，焦距FFA＝600mm，fmin＝120mm，试样达到EN30042中B级要求。拉伸试验：将试样制作成适合拉伸实验的样本，试样的抗拉强度σm1＝228MPa，σm2＝223MPa，断口位置在母材上。弯曲试验：将试样制作成适合弯曲实验的样本，实验中压头直径为42mm，2个面弯，2个背弯，弯曲角度180°，获得通过。宏观金相实验和微观金相实验：宏观金相照片放大2.5倍，微观金相照片放大400倍，清楚地在试样的一侧腐蚀出熔合线，热影响区和母材，试样金相无裂纹、未焊透等焊接缺陷，达到EN30042标准B级要求。

Claims (1)

1.一种焊接用铝合金焊丝，其特征在于化学成分及质量百分比(％)组成为：Mg：4.0～6.0，Mn：0.03～0.20，Cr：0.05～0.10，Si：≤0.25，Fe：≤0.40，Cu：≤0.20，Zn：≤0.20，  Be：≤0.0003，Ti：0.10～0.15，余量为Al及其它不可避免的夹杂。
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