6061铝合金焊接及表面处理工艺研究
- 格式：pdf
- 大小：175.09 KB
- 文档页数：2
铝的线膨胀系数 ２３．５×１０ ，约 比钢大两倍左右 ，凝 固时 的体积膨胀 率达 ６．５％～６．６％，所 以在某些铝合金焊接 时 ，往往 由于过大的收缩 内应 力而导致 裂缝 。一方面 由于铝合金液态 熔 池冷 却 、凝 固结晶到完 全形成 固态是在某一温度范 围内进 行的 ，在这温度范 围内由于存在着 固液态金属 ，强度 和塑性很 低 ，在这个温度区 间易产生裂纹缺陷 。另一方面 ，由于铝合金 的线膨胀系数大 ，在焊缝 金属冷却 收缩过程 中产生很 大的拉 伸变形。当熔池金属经过脆性 温度 区间的时刻与产生最大拉 伸 变形 的时刻一致 时 ，易引起裂缝。
１ ６０６１铝 合金 焊接 性分 析
６０６１铝合金具有 独特的物 理化学性能 ，６０６１铝合 金化学 成分如 表 １所示 。６０６１铝合 金在焊接过程 中易 产生气孔 、未 熔合 、裂纹等焊接缺 陷。
表 １ ６０６１铝合金的化学成分 （％。质量分数 ）
０．４～Ｏ．８ ≤ Ｏ．７ ０．１５一Ｏ．４ ≤ Ｏ．１５ ０．６一Ｉ－２ ≤ ０．２５ ０．０４～０．３５ ≤ ０．１５ ≤ ０．０５
文献标识码 ：Ａ
文章 编号 ：２０９５—９８Ｏｘ（２ｏ１６）０５一ｏ０６１—０２
６０６１ Ａｌｕｍ ｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙ Ｗ ｅｌｄｉｎｇ ａｎｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ
ｓＵＮ Ｂｉｎｇ－ｙａｎ （ＣＲＲＣ Ｑｉｓｈｕｙａｎ Ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ＣＯ．，ＬＴＤ．，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２１３０１ １，Ｃｈｉｎａ）
铝合金的导热系数约 比钢大一倍 。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 。因而焊接过程 中工艺参数选择不合理 ，使 得 焊接 热输 入不 足 ，易产生未熔合 、未焊透等缺 陷。焊接过程 中通过调整焊接电流及电压 、控制热输入或焊前预热等工艺 ， 可有效 避免未熔 合缺陷。 １．３ 裂 纹
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：６０６１ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ；Ｗ ｅｌｄｉｎｇ；Ａｎｏｄｉｃ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ
６０６１铝合金 为铝——镁— —硅系列铝 合金 ，属热处理 可 强化合金 ，具有 良好 的成形性 、焊接性、加工性 。广泛应用于要 求有一定强度 和抗蚀 性高的各种工业 结构件 。文章采 用手工 ＴＩＧ 焊接厚 度为 ４ｍｍ的 ６０６１铝合金 。焊后采用 阳极 氧化工 艺对铝合金结构 件进 行表面处理 ，在其基体表面生成一层致 密 的氧化膜 。阳极氧化膜能作 为腐蚀介质 的阻挡层 ，保护铝合 金基体 ，提高其耐腐蚀性能 。
１．１ 气 孔 铝和氧 的亲和力很大 ，在空气 中铝容易 同氧结合生成 致
密 的 Ａ１２０，膜 （厚度约 Ｏ．１ ｍ），Ａ１ ０ 的熔点高达 ２０５０℃，远 远超过铝及铝合金 的熔点 ，而且 Ａ１：０ 膜容易 吸附水分 。在高 温下 ，氧化膜吸附的水分分解形成大量氢气 ，在焊后 的冷却凝 固过程 中来不及 吸出而聚集在 焊缝 中形 成气 孔。在焊接过程 中会形成气孔缺 陷，从而破坏金属 的均匀性 ，降低 了接 头的力 学性能 。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｅｌａｂｏｒａｔｅｓ ｔｈｅ ６０６ １ ａｌｕｍ ｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ ｗｅｌｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄａｎｏｄｉｃ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓａｆｔｅｒ ｗｅｌｄｉｎｇ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ６０６１ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ ｗｅｌｄａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｄｅｆｅｃｔ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ，ａｎｄ ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｗｅｌｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｔｈｅ ６０６１ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ ｗｅｌｄｉｎｇ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ．Ａｆｔｅｒ ｗｅｌｄｉｎｇ ｔｈｅ ａｎｏｄｉｃ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ￣ｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ ｗｅｌｄｉｎｇｉｓ ｇｉｖｅｎ ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｔｉ－ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ．
根据分析采用 以下工艺来减少气孔 缺陷。 （１）氩弧焊 时 ，必须采用高纯度 的氩气 。氩气管路 系统要 保持干燥 ，不得 有泄漏现象 ，以免混入潮湿空气 。减少氢气 的 来源 ，对焊丝 、焊件坡 口及坡 口根部两侧进行 仔细 的清洗 ，并
收稿 日期 ：２０１６—０４—２０ 作者 简介 ：孙丙岩（１９８０一），男，硕士，主要研究方向 ：焊接 工艺。
加 以烘 干。焊丝表 面应呈 洁白光亮色 ，不得有 局部腐蚀斑点 。 （２）制定合理的焊接工艺 。熔化极 自动 、半 自动氩弧焊时 ，
一 般采 用粗直径的焊丝 ，这有利于减少气孔的数量 ，因小直径 焊丝的 比表面 积（单位 长度上 的焊 丝表面积 ）大 ，单位 时间内 熔融并进入熔池的焊丝数量多。因此 ，熔池中势必带入 相当数 量的氧化膜和氢气（同粗焊丝相 比）。在焊接工艺上尽量采用 高的输入热量（取决于焊接 电流 、电弧电压及 焊接速度 ），延 长 熔 池在高温液态 下的时间 ，为氢气泡 的浮出提供条件。 １．２ 未 熔 合
第 ４３ 卷 第 ５ 期 Ｖ ｏＩ．４３ Leabharlann Ｎ ｏ．５ 时 代 农 机
７－１Ｍ ＥＳ Ａ Ｇ Ｒ ＩＣＵ Ｉ＿『ｆ ＲＡ Ｌ Ｍ Ａ ＣＨ ＩＮ ＥＲＹ
２０１６ 年 ５月 Ｍ ａｙ．２０１ ６
６０６１铝 合金焊接 及表 面处理工艺研究
孙 丙岩
（中车戚墅 堰机 车车 辆工 艺研 究所 有 限公 司 ，江苏 常州 ２１３０１ １）
摘 要 ：文章 阐述 了 ６０６１铝合金焊接 工艺及焊后 阳极 氧化处理 工艺，通过 分析 ６０６１铝合金焊接性 及缺 陷预 防措 施 ，并选择合理 的焊接 工艺参数 ，实现 了 ６０６１铝合金 的焊接 。焊后 采用 阳极氧化 工艺对铝合金焊接件进行表 面防腐处
理 。
关 键 词 ：６０６１铝 合金 ；焊 接 ；阳极 氧 化 中图分类号 ：ＴＧ４０７
１ ６０６１铝 合金 焊接 性分 析
６０６１铝合金具有 独特的物 理化学性能 ，６０６１铝合 金化学 成分如 表 １所示 。６０６１铝合 金在焊接过程 中易 产生气孔 、未 熔合 、裂纹等焊接缺 陷。
表 １ ６０６１铝合金的化学成分 （％。质量分数 ）
０．４～Ｏ．８ ≤ Ｏ．７ ０．１５一Ｏ．４ ≤ Ｏ．１５ ０．６一Ｉ－２ ≤ ０．２５ ０．０４～０．３５ ≤ ０．１５ ≤ ０．０５
文献标识码 ：Ａ
文章 编号 ：２０９５—９８Ｏｘ（２ｏ１６）０５一ｏ０６１—０２
６０６１ Ａｌｕｍ ｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙ Ｗ ｅｌｄｉｎｇ ａｎｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ
ｓＵＮ Ｂｉｎｇ－ｙａｎ （ＣＲＲＣ Ｑｉｓｈｕｙａｎ Ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ＣＯ．，ＬＴＤ．，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２１３０１ １，Ｃｈｉｎａ）
铝合金的导热系数约 比钢大一倍 。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 。因而焊接过程 中工艺参数选择不合理 ，使 得 焊接 热输 入不 足 ，易产生未熔合 、未焊透等缺 陷。焊接过程 中通过调整焊接电流及电压 、控制热输入或焊前预热等工艺 ， 可有效 避免未熔 合缺陷。 １．３ 裂 纹
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：６０６１ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ；Ｗ ｅｌｄｉｎｇ；Ａｎｏｄｉｃ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ
６０６１铝合金 为铝——镁— —硅系列铝 合金 ，属热处理 可 强化合金 ，具有 良好 的成形性 、焊接性、加工性 。广泛应用于要 求有一定强度 和抗蚀 性高的各种工业 结构件 。文章采 用手工 ＴＩＧ 焊接厚 度为 ４ｍｍ的 ６０６１铝合金 。焊后采用 阳极 氧化工 艺对铝合金结构 件进 行表面处理 ，在其基体表面生成一层致 密 的氧化膜 。阳极氧化膜能作 为腐蚀介质 的阻挡层 ，保护铝合 金基体 ，提高其耐腐蚀性能 。
１．１ 气 孔 铝和氧 的亲和力很大 ，在空气 中铝容易 同氧结合生成 致
密 的 Ａ１２０，膜 （厚度约 Ｏ．１ ｍ），Ａ１ ０ 的熔点高达 ２０５０℃，远 远超过铝及铝合金 的熔点 ，而且 Ａ１：０ 膜容易 吸附水分 。在高 温下 ，氧化膜吸附的水分分解形成大量氢气 ，在焊后 的冷却凝 固过程 中来不及 吸出而聚集在 焊缝 中形 成气 孔。在焊接过程 中会形成气孔缺 陷，从而破坏金属 的均匀性 ，降低 了接 头的力 学性能 。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｅｌａｂｏｒａｔｅｓ ｔｈｅ ６０６ １ ａｌｕｍ ｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ ｗｅｌｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄａｎｏｄｉｃ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓａｆｔｅｒ ｗｅｌｄｉｎｇ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ６０６１ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ ｗｅｌｄａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｄｅｆｅｃｔ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ，ａｎｄ ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｗｅｌｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｔｈｅ ６０６１ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ ｗｅｌｄｉｎｇ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ．Ａｆｔｅｒ ｗｅｌｄｉｎｇ ｔｈｅ ａｎｏｄｉｃ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ￣ｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ ｗｅｌｄｉｎｇｉｓ ｇｉｖｅｎ ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｔｉ－ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ．
根据分析采用 以下工艺来减少气孔 缺陷。 （１）氩弧焊 时 ，必须采用高纯度 的氩气 。氩气管路 系统要 保持干燥 ，不得 有泄漏现象 ，以免混入潮湿空气 。减少氢气 的 来源 ，对焊丝 、焊件坡 口及坡 口根部两侧进行 仔细 的清洗 ，并
收稿 日期 ：２０１６—０４—２０ 作者 简介 ：孙丙岩（１９８０一），男，硕士，主要研究方向 ：焊接 工艺。
加 以烘 干。焊丝表 面应呈 洁白光亮色 ，不得有 局部腐蚀斑点 。 （２）制定合理的焊接工艺 。熔化极 自动 、半 自动氩弧焊时 ，
一 般采 用粗直径的焊丝 ，这有利于减少气孔的数量 ，因小直径 焊丝的 比表面 积（单位 长度上 的焊 丝表面积 ）大 ，单位 时间内 熔融并进入熔池的焊丝数量多。因此 ，熔池中势必带入 相当数 量的氧化膜和氢气（同粗焊丝相 比）。在焊接工艺上尽量采用 高的输入热量（取决于焊接 电流 、电弧电压及 焊接速度 ），延 长 熔 池在高温液态 下的时间 ，为氢气泡 的浮出提供条件。 １．２ 未 熔 合
第 ４３ 卷 第 ５ 期 Ｖ ｏＩ．４３ Leabharlann Ｎ ｏ．５ 时 代 农 机
７－１Ｍ ＥＳ Ａ Ｇ Ｒ ＩＣＵ Ｉ＿『ｆ ＲＡ Ｌ Ｍ Ａ ＣＨ ＩＮ ＥＲＹ
２０１６ 年 ５月 Ｍ ａｙ．２０１ ６
６０６１铝 合金焊接 及表 面处理工艺研究
孙 丙岩
（中车戚墅 堰机 车车 辆工 艺研 究所 有 限公 司 ，江苏 常州 ２１３０１ １）
摘 要 ：文章 阐述 了 ６０６１铝合金焊接 工艺及焊后 阳极 氧化处理 工艺，通过 分析 ６０６１铝合金焊接性 及缺 陷预 防措 施 ，并选择合理 的焊接 工艺参数 ，实现 了 ６０６１铝合金 的焊接 。焊后 采用 阳极氧化 工艺对铝合金焊接件进行表 面防腐处
理 。
关 键 词 ：６０６１铝 合金 ；焊 接 ；阳极 氧 化 中图分类号 ：ＴＧ４０７
