CN107214432A - 一种焊接接头用高强度抗开裂铝合金焊丝 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种焊接接头用高强度抗开裂铝合金焊丝，其按质量分数包括以下组分：Mg、B、Li、Cu、Si、Ti、Cr、Mn、Fe、V、Sr、Na、Zr、Nb、Mo、Pr、Ce、Nd，其余为Al及不可避免的杂质。本发明提出的一种焊接接头用高强度抗开裂铝合金焊丝，其组分合理，焊接时飞溅小，熔敷金属组织致密，无气孔与裂纹出现，焊接接头具有高强度、抗开裂性好，与母材结合强度大等优点，提高金属构件的整体性能。

Description

一种焊接接头用高强度抗开裂铝合金焊丝
技术领域
本发明涉及焊丝技术领域，尤其涉及一种焊接接头用高强度抗开裂铝合金焊丝。
背景技术
铝合金具有良好的比强度、耐腐蚀性和导电导热性，同时具有优异的加工成形性和焊接性，在航天航空、船舶汽车、机械制造、军事化工等领域受到广泛应用。随着生活和国民经济的不断发展，对铝合金焊接构件的需求日益增多，对材料的选择不断优化，对焊丝质量的要求越来越严格，焊接质量的好坏、焊接效率的高低是由焊接材料、焊接工艺决定的，铝合金焊丝内部的质量很大程度上取决于原铝材的质量，目前铝合金用焊丝还存在组分不合理，焊接时飞溅大，熔敷金属易出现气孔，焊接接头强度小，抗开裂性与耐腐蚀性差，影响金属构件的正常使用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种焊接接头用高强度抗开裂铝合金焊丝，其组分合理，焊接时飞溅小，熔敷金属组织致密，无气孔与裂纹出现，焊接接头具有高强度、抗开裂性好，与母材结合强度大等优点，提高金属构件的整体性能。
本发明提出了一种焊接接头用高强度抗开裂铝合金焊丝，其按质量分数包括以下组分：Mg：2-3％、B：0.15-0.25％、Li：0.1-0.2％、Cu：0.2-0.35％、Si：0.25-0.4％、Ti：0.2-0.3％、Cr：0.12-0.22％、Mn：0.25-0.4％、Fe：0.15-0.25％、V：0.2-0.3％、Sr：0.1-0.2％、Na：0.15-0.25％、Zr：0.05-0.15％、Nb：0.02-0.1％、Mo：0.15-0.25％、Pr：0.06-0.12％、Ce：0.15-0.25％、Nd：0.05-0.12％，其余为Al及不可避免的杂质。
具体实施例中，Mg的质量分数还可以为2.1％、2.3％、2.5％、2.6％、2.8％，B的质量分数还可以为0.17％、0.19％、0.2％、0.22％、0.24％，Li的质量分数还可以为0.11％、0.13％、0.15％、0.17％、0.19％，Cu的质量分数还可以为0.22％、0.25％、0.28％、0.3％、0.32％，Si的质量分数还可以为0.28％、0.3％、0.32％、0.35％、0.38％，Ti的质量分数还可以为0.22％、0.24％、0.25％、0.26％、0.28％，Cr的质量分数还可以为0.14％、0.16％、0.18％、0.2％，Mn的质量分数还可以为0.28％、0.3％、0.32％、0.35％、0.38％，Fe的质量分数还可以为0.17％、0.19％、0.2％、0.22％、0.24％，V的质量分数还可以为0.21％、0.23％、0.25％、0.27％、0.29％，Sr的质量分数还可以为0.12％、0.14％、0.15％、0.16％、0.18％，Na的质量分数还可以为0.17％、0.19％、0.2％、0.22％、0.24％，Zr的质量分数还可以为0.06％、0.08％、0.1％、0.12％、0.14％，Nb的质量分数还可以为0.03％、0.04％、0.06％、0.07％、0.09％，Mo的质量分数还可以为0.17％、0.19％、0.2％、0.22％、0.24％，Pr的质量分数还可以为0.07％、0.08％、0.09％、0.1％、0.11％，Ce的质量分数还可以为0.17％、0.19％、0.2％、0.22％、0.24％，Nd的质量分数还可以为0.07％、0.08％、0.09％、0.1％、0.11％，其余为Al及不可避免的杂质。
优选地，B、Li、Ti在铝合金焊丝中的质量分数满足以下关系式：1.4％≤(B+Li)/Ti≤2％。
优选地，Sr、Na的重量比为1:1.5-2。
优选地，Cu、Cr、Mn、V、Mo在铝合金焊丝中的质量分数满足以下关系式：0.8％≤Cr+Mn+V+Mo≤1.1％。
优选地，其按质量分数包括以下组分：Mg：2.2-2.8％、B：0.18-0.22％、Li：0.12-0.18％、Cu：0.25-0.3％、Si：0.3-0.35％、Ti：0.22-0.28％、Cr：0.14-0.2％、Mn：0.3-0.35％、Fe：0.18-0.22％、V：0.22-0.28％、Sr：0.12-0.18％、Na：0.18-0.22％、Zr：0.08-0.12％、Nb：0.04-0.08％、Mo：0.18-0.22％、Pr：0.08-0.1％、Ce：0.18-0.22％、Nd：0.08-0.1％，其余为Al及不可避免的杂质。
优选地，焊接工艺参数如下：气体流量为17-18.5L/min，焊接电压为22-25V，焊接电流为190-210A，送丝速度为11-12.5m/min，焊接速度为0.65-0.8m/min。
优选地，焊接工艺参数如下：气体流量为17.5-18L/min，焊接电压为23-24V，焊接电流为195-205A，送丝速度为11.5-12m/min，焊接速度为0.7-0.75m/min。
本发明采用常规制备工艺制得。
本发明中通过调整铝合金焊丝中Cu、Cr、Mn、V和Mo的含量为熔敷金属具有良好的抗拉强度、屈服强度、硬度和韧性等力学性能奠定了基础，同时改善了铝合金焊丝的焊接性能；通过调整B、Li、Ti的含量，由于B、Li、Ti三者的密度不同，在焊液中的扩散速度不同，受氧化损失情况的不同，为保证熔敷金属受到快速有效且长久的变质效果，避免Li、B变质易衰退，避免单独使用Ti变质潜伏期较长的缺点，控制B、Li、Ti的含量，使三者之间满足函数关系式：1.4％≤(B+Li)/Ti≤2％，B、Li、Ti三者配合，变质时间长，变质效果明显，促进异质形核核心的形成，阻止微小晶粒的成长和聚集，促进新相成核，使熔敷金属整体晶粒细化，且生成的强化相Al3Ti、Al3Li、TiB2均匀分布在α-Al基体中，在α-Al基体中作为形核基底，显著细化焊缝组织中的晶粒，提高熔敷金属中再结晶温度，阻碍位错滑移，有效减轻杂质的危害，使熔敷金属中含铁相更少且更细小，同时有效避免出现粗大针片状β相，从而提高焊接接头的耐腐蚀性和抗拉强度，与Sr、Na配合，且Sr、Na的重量比满足1:1.5-2，进一步增强熔敷金属的变质效果，改善焊接接头中组织形态，减少熔敷金属中初晶硅和共晶硅的生成，使焊缝中的组织呈现亚共晶状态，且焊缝中针孔率达到最低，焊接接头中组织分布更加均匀，抑制出现偏析现象，在提高焊接接头强度和硬度的同时还显著提高了焊接接头的韧性、抗蠕变性、耐腐蚀性，有效防止焊接接头出现开裂、变形现象。本发明提出的一种焊接接头用高强度抗开裂铝合金焊丝，其组分合理，焊接时飞溅小，熔敷金属组织致密，无气孔与裂纹出现，焊接接头具有高强度、抗开裂性好，与母材结合强度大等优点，提高金属构件的整体性能。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种焊接接头用高强度抗开裂铝合金焊丝，其按质量分数包括以下组分：Mg：2％、B：0.25％、Li：0.1％、Cu：0.35％、Si：0.25％、Ti：0.3％、Cr：0.12％、Mn：0.4％、Fe：0.15％、V：0.3％、Sr：0.1％、Na：0.25％、Zr：0.05％、Nb：0.1％、Mo：0.15％、Pr：0.12％、Ce：0.15％、Nd：0.12％，其余为Al及不可避免的杂质。
实施例2
本发明提出的一种焊接接头用高强度抗开裂铝合金焊丝，其按质量分数包括以下组分：Mg：3％、B：0.15％、Li：0.2％、Cu：0.2％、Si：0.4％、Ti：0.2％、Cr：0.22％、Mn：0.25％、Fe：0.25％、V：0.2％、Sr：0.2％、Na：0.15％、Zr：0.15％、Nb：0.02％、Mo：0.25％、Pr：0.06％、Ce：0.25％、Nd：0.05％，其余为Al及不可避免的杂质。
实施例3
本发明提出的一种焊接接头用高强度抗开裂铝合金焊丝，其按质量分数包括以下组分：Mg：2.5％、B：0.2％、Li：0.15％、Cu：0.28％、Si：0.32％、Ti：0.25％、Cr：0.16％、Mn：0.32％、Fe：0.2％、V：0.25％、Sr：0.15％、Na：0.2％、Zr：0.1％、Nb：0.06％、Mo：0.2％、Pr：0.09％、Ce：0.2％、Nd：0.09％，其余为Al及不可避免的杂质。
其中，焊接工艺参数如下：气体流量为18L/min，焊接电压为24V，焊接电流为200A，送丝速度为12m/min，焊接速度为0.75m/min。
实施例4
本发明提出的一种焊接接头用高强度抗开裂铝合金焊丝，其按质量分数包括以下组分：Mg：2.2％、B：0.22％、Li：0.12％、Cu：0.3％、Si：0.3％、Ti：0.28％、Cr：0.14％、Mn：0.35％、Fe：0.18％、V：0.28％、Sr：0.12％、Na：0.22％、Zr：0.08％、Nb：0.08％、Mo：0.18％、Pr：0.1％、Ce：0.18％、Nd：0.1％，其余为Al及不可避免的杂质。
其中，焊接工艺参数如下：气体流量为17L/min，焊接电压为22V，焊接电流为210A，送丝速度为11m/min，焊接速度为0.65m/min。
实施例5
本发明提出的一种焊接接头用高强度抗开裂铝合金焊丝，其按质量分数包括以下组分：Mg：2.8％、B：0.18％、Li：0.18％、Cu：0.25％、Si：0.35％、Ti：0.22％、Cr：0.2％、Mn：0.3％、Fe：0.22％、V：0.22％、Sr：0.18％、Na：0.18％、Zr：0.12％、Nb：0.04％、Mo：0.22％、Pr：0.08％、Ce：0.22％、Nd：0.08％，其余为Al及不可避免的杂质。
其中，焊接工艺参数如下：气体流量为18.5L/min，焊接电压为25V，焊接电流为190A，送丝速度为12.5m/min，焊接速度为0.8m/min。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种焊接接头用高强度抗开裂铝合金焊丝，其特征在于，其按质量分数包括以下组分：Mg：2-3％、B：0.15-0.25％、Li：0.1-0.2％、Cu：0.2-0.35％、Si：0.25-0.4％、Ti：0.2-0.3％、Cr：0.12-0.22％、Mn：0.25-0.4％、Fe：0.15-0.25％、V：0.2-0.3％、Sr：0.1-0.2％、Na：0.15-0.25％、Zr：0.05-0.15％、Nb：0.02-0.1％、Mo：0.15-0.25％、Pr：0.06-0.12％、Ce：0.15-0.25％、Nd：0.05-0.12％，其余为Al及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述焊接接头用高强度抗开裂铝合金焊丝，其特征在于，B、Li、Ti在铝合金焊丝中的质量分数满足以下关系式：1.4％≤(B+Li)/Ti≤2％。
3.根据权利要求1所述焊接接头用高强度抗开裂铝合金焊丝，其特征在于，Sr、Na的重量比为1:1.5-2。
4.根据权利要求1所述焊接接头用高强度抗开裂铝合金焊丝，其特征在于，Cu、Cr、Mn、V、Mo在铝合金焊丝中的质量分数满足以下关系式：0.8％≤Cr+Mn+V+Mo≤1.1％。
5.根据权利要求1所述焊接接头用高强度抗开裂铝合金焊丝，其特征在于，其按质量分数包括以下组分：Mg：2.2-2.8％、B：0.18-0.22％、Li：0.12-0.18％、Cu：0.25-0.3％、Si：0.3-0.35％、Ti：0.22-0.28％、Cr：0.14-0.2％、Mn：0.3-0.35％、Fe：0.18-0.22％、V：0.22-0.28％、Sr：0.12-0.18％、Na：0.18-0.22％、Zr：0.08-0.12％、Nb：0.04-0.08％、Mo：0.18-0.22％、Pr：0.08-0.1％、Ce：0.18-0.22％、Nd：0.08-0.1％，其余为Al及不可避免的杂质。
6.根据权利要求1或2-5中任一项所述焊接接头用高强度抗开裂铝合金焊丝，其特征在于，焊接工艺参数如下：气体流量为17-18.5L/min，焊接电压为22-25V，焊接电流为190-210A，送丝速度为11-12.5m/min，焊接速度为0.65-0.8m/min。
7.根据权利要求6所述焊接接头用高强度抗开裂铝合金焊丝，其特征在于，焊接工艺参数如下：气体流量为17.5-18L/min，焊接电压为23-24V，焊接电流为195-205A，送丝速度为11.5-12m/min，焊接速度为0.7-0.75m/min。
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