6082铝合金MIG焊接工艺研究
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摘 要：本文研究了6082铝合金的MIG焊焊接工艺。通过选择相应的坡口形式，选择合理的预热温度，极大提高了6082铝合金焊接接头的质量。射线探伤、力学性能测试、金相显微测试观察结果表明，焊接接头中未出现超标焊接缺陷，接头力学性能满足标准要求，接头中组织对比显示热影响区为整个焊接接头的薄弱环节。
关键词：6082铝合金；焊接；工艺
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.041
0 引言
6082铝合金属Al-Mg-Si系铝合金，可热处理强化，具有良好的焊接性和机械加工性，此外还具有较高的强度，其T6状态具有较高的机械特性，能满足良好机械加工性的要求，目前广泛用于机械加工、汽车制造、轨道交通、造船等领域[1-3]。而在汽车制造中，铝合金车体的焊接是关键技术之一，如何解决铝合金焊接中易出现的裂纹、气孔等焊接质量问题已悄然成为汽车加工过程中的一个重点同时也是难点的问题[4]。
1 试验材料与试验方法
1.1 试验材料
本次试验所用母材为6082-T6铝合金，试验选用的焊接材料为AlMg4.5MnZr焊条，牌号ER5087。焊接试块尺寸为150mm×100mm×5mm。
1.2 试验方法
试验采用手工熔化极惰性气体保护焊为焊接方法（即MIG焊），保护气体为氩气，纯度≥99.99%。焊接过程中采用自制工装夹具夹持试块，采用直流反接形式平位置焊接。
2 试验工艺确定
2.1 坡口形式
坡口的选择对铝合金焊接接头的熔透及气孔产生都有着重要影响，本试验中对焊件采用单V形坡口。坡口尺寸为坡口角度70°，钝边厚度1mm，根部间隙1mm。
2.2 试件焊前预处理
本试验在焊前对坡口及其周边10 mm以内区域进行了清理，采用不锈钢刷清除试块表面至露出金属光泽为止。此外，焊前对焊件进行了预热处理，预热温度为100℃。
2.3 焊接参数设定
焊接时采用焊接电流I=120A，焊接电压U=20.5V，焊接速度v=62cm/min，气体流量Q=20L/min。
3 测试与分析
3.1 射线探伤与分析
焊后对焊件进行了RT探伤检验，按照GB3323-2005标准对焊缝探伤结果评定。从探伤底片中未发现裂纹、夹渣、未熔合等焊接缺陷，仅发现存在单个小尺寸气孔，气孔尺寸未超标，满足标准要求。
3.2 力学性能测试与分析
焊接接头的力学性能测试按照GB2651《焊接接头拉伸试验方法》进行。经测试，焊接接头的抗拉强度≥196.59R|MPa，屈服强度≥143.73R|MPa，断后伸长率A=9.5%，冷弯角=180°。从力学性能测试结果可知，试验所制得的焊接接头力学性能良好，焊接接头的抗弯性能、抗拉强度及断面伸长率都符合相关标准要求。
3.3 金相检验与分析
图1―图3分别为母材、焊缝金属、热影响区的金相显微组织照片。
由图1可以看出，6082铝合金母材显微组织晶粒均匀、细小，晶体方向性均一且晶界均匀，表面母材有良好的力学性能。图2显示焊缝区组织为明显的急冷铸态，组织致密，晶粒以典型联生结晶特征呈等轴树枝晶状态分部，晶粒较为细小，表面焊缝组织具有良好的强度和韧性。图3显示的是热影响区显微组织，晶粒分布与焊缝区相似呈柱状树枝晶分布，从晶粒尺寸看该区域组织明显比母材和焊缝区组织粗大，表面该区域韧性较差，对焊接接头力学性能有着直接影响，是焊接接头三个区域中最薄弱的环节。这有可能是在焊接过程中，导致大部分热量不断被传递到焊件四周，促使热影响区晶粒生长过程中产生很大的过冷度，促使该区域组织在过冷状态下树枝晶生长变得粗大。
4 结论
（1）在本试验中采用MIG焊焊接6082铝合金时，焊前100℃的预热温度可以有效控制铝合金焊接接头中易出现气孔的问题；
（2）通过相关测试，本试验焊接工艺制得焊件焊接接头内部无超标焊接缺陷，力学性能良好；
（3）从焊接接头三个区域金相显微组织对比可以看出，焊缝区主要由细小的等轴树枝晶组成，而热影响区树枝晶尺寸粗大，属薄弱环节，也是影响焊接接头性能和焊接质量的重要区域。
参考文献：
[1]黄旺福，黄金刚.铝及铝合金的焊接指南[M].湖南科技出版社，2004（05）：2-56.
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[3]刘炜.6082合金船用铝型材的生产工艺研究[J].铝加工，2001，24（03）：19-22.
[4]邱桂杰，杨洪忠，高国强等.高速列车用复合材料国内外现状与趋势[J].高科技纤维与应用，2005，30（06）：26-30.
作者简介：任晓光（1982-），男，辽宁丹东人，硕士研究生，讲师，研究方向：材料加工。
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