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异种铝合金焊工艺研究(3)
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摘要:2.2 接头显微组织分析 图2所示为异种铝合金MIG焊接接头截面的10倍显微照片,可以看出,接头由型材和铸材的焊核区、熔合区、母材区组成。 图2 MIG焊接接
2.2 接头显微组织分析
图2所示为异种铝合金MIG焊接接头截面的10倍显微照片,可以看出,接头由型材和铸材的焊核区、熔合区、母材区组成。
图2 MIG焊接接头截面Fig.2 Cross sections of MIG joint
焊接速度为6 mm/s时焊接接头各个区域的显微组织见图3。由图3a可以看出,型材母材的微观组织致密,强化相粒子弥散分布。图3b显示,熔合区因受焊接热输入的热影响作用,加上材料本身良好的导热性能,型材基体一侧的热影响区仍主要为母材特征,但晶粒略比母材粗大,由于偏析等原因,晶界处有强化粒子析出,弥散分布了大小不等的第二相[15—16]。熔合区靠近焊缝一侧的组织则以柱状晶结构垂直于界面自然生长。图3c中焊缝区的组织由于热输入较高,熔池凝固速度慢,导致晶粒完全自由生长成以α-Al固溶体为基体的等轴晶组织,晶界分布有α-Al+Mg的共晶组织[17]。
由图3d可看出,铸材母材的微观组织较型材区别较大,基体主要是α-Al及弥散分布的强化相Si粒子,但粒子大小及分布部位并不均匀,甚至有部分黑色疏松。图3e显示,熔合区靠近母材一侧(右下方)的组织基本保持α-Al原始形貌,但晶界处析出大量低熔点Mg2Si脆性共晶组织[18—19],这是由于焊接热输入使晶界熔化而基体未熔化。熔合区靠近焊缝一侧(左上方)的组织则是在焊接热循环作用下,重新生长出沿散热方向以联生结晶形式形成的柱状晶组织,但并未产生液化裂纹,充分验证了Al-Si合金较低的裂纹敏感性。由图3f可见,焊缝区熔池重新凝固后,形成组织更为细小的无特定取向的等轴枝晶。
图3 异种铝合金MIG焊接头微观组织Fig.3 Microstructure of MIG joint of heterogeneous aluminum alloys
2.3 接头显微硬度分析
图4所示为不同焊接参数下焊接接头显微硬度的分布情况,打点顺序从左至右依次为铸材→熔合区→焊缝→熔合区→型材。由图4可见,MIG焊缝接头硬度分布表现类似于旋转的“W”型,接头硬度最大值为72.6HV,位于型材母材区。接头硬度在两个熔合区附近出现了衰减,型材熔合区硬度值略有衰减,为64.4HV,铸材熔合区硬度值最低,仅为57.6HV,这是由于此处为热影响区过时效区,受焊接热循环作用,硬度和力学性能大幅降低。从显微组织上也可分析得出,铸材熔合区晶界粗化明显,且该处分布有大量Mg2Si脆性共晶组织,尤其是长条形共晶组织,极易产生应力集中,严重割裂材料的连续性,导致接头硬度偏低。
图4 焊缝处显微硬度分布Fig.4 Distribution of microhardness in weld joint
3 结论
1)当其他焊接参数相同情况下,低焊接速度有利于增大熔深,但易导致压铸铝合金产生氢气孔。
2)MIG搭接焊接头焊缝区为等轴柱状枝晶组织,型材和铸材的熔合区受焊接热循环作用,晶界均有不同程度粗化,型材晶界处析出大小不等的强化相,铸材晶界处析出大量低熔点Mg2Si脆性共晶组织。
3)MIG搭接焊接头硬度分布表现类似于旋转的“W”型。接头硬度值在铸材熔合区最低,仅为57.6HV,受热影响区Mg2Si脆性共晶组织影响,硬度降低。
文章来源:《时代汽车》 网址: http://www.sdqczz.cn/qikandaodu/2021/0623/2167.html
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