焊接层数对2219铝合金焊接接头组织性能的影响

发布时间：2021-06-15 20:29

　　采用钨极氩弧焊接工艺（TIG）对2219 C10S铝合金分别进行了单层、双层和三层对接焊试验,研究了接头的力学性能和微观组织。横向拉伸试验和硬度测试结果表明,显微硬度由低到高依次为焊缝区（WZ）、过时效区（OAZ）、部分熔化区（PMZ）、热影响区（HAZ）,随着焊接层数的增加,接头部分熔化区和过时效区的底部区域软化程度增加,接头的抗拉强度和伸长率逐渐增大,同时,在裂纹出现前的应力集中区域逐渐从焊缝区转变为焊缝区和过时效区。在接头的不同区域内组织形态是有所区别的,单层焊接头断裂时为剪切断裂,而多层焊接头的断裂路径则有所区别,其断口形貌多呈韧性断裂为主的混合型断裂特征。 

【文章来源】：热加工工艺. 2020,49(19)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

接头横截面的显微硬度测试位置（mm)

试验中对三类接头进行了常温拉伸力学性能测试，结果见表2。结果显示，随着焊接层数的增加，接头常温抗拉强度和伸长率均得到了提高，双层焊较单层焊接头平均抗拉强度提高4.6%，平均伸长率提高20.8%，而三层焊接头又比双层焊接头平均抗拉强度提高6.8%，平均伸长率提高18.7%。焊道次数的增加改变了接头的显微组织和焊缝成型，并最终导致接头性能上的差异。图3为三类接头的拉伸断裂试样，单层焊接头断裂时为剪切断裂，而两层焊和三层焊接头的断裂路径可以分为三种：(1)接头启裂于部分熔化区的背部焊趾处，然后扩展至正面焊缝；(2)接头沿焊缝与部分熔化区相接的熔合线附近断裂；(3)接头启裂于部分熔化区的正面焊趾处，并于远离熔合线位置的部分熔化区区域扩展，扩展至一定深度后拐向部分熔化区并最终断裂。多层焊接头断裂多启裂于焊趾处，沿部分熔化区或折向母材发生断裂。

图4为三类接头拉伸断裂前的横截面应变分布（圆圈标注为接头启裂位置）。由图可知，单层焊接头的拉伸变形主要集中在焊缝区，而多层焊接头（两层焊、三层焊）的拉伸变形则主要集中在焊缝区和过时效区。可见随焊接层数增加，接头在裂纹出现前的应力集中区域逐渐从焊缝区转变为焊缝区和过时效区。相对于单层焊接头而言，多层焊接头中部和下部过时效区域的软化程度较接头上部要大，与此同时其变形程度要略大些；此外，三层焊接头过时效区的变形更为充分，其伸长率更高。对比应变分布图中断裂位置，可以发现对于多层焊接头，接头裂纹启裂于焊缝的焊趾附近，然后裂纹向远离变形集中区域或熔合线方向扩展，接头启裂于焊趾附近是由于双层焊和三层焊盖面焊缝余高的存在使得正、背面焊缝焊趾处存在应力集中，另外，焊缝接头气孔易出现在盖面焊缝的焊趾和焊缝的根部位置[11]，气孔的存在降低了接头承载有效面积，易成为接头启裂的根源。

【参考文献】：
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本文编号：3231713