科研动态

省科学院中乌焊接所改进中厚板铝合金高效等离子焊接技术

来源: 时间:2020-12-22

  铝合金因具有比重小、比强度大、耐海水腐蚀性好、无磁性、低温性能好等优点,在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用,对铝合金焊接结构件的需求也日益增多,然而铝合金焊接工艺中存在气孔多、焊接变形大、效率低等问题仍制约了铝合金在关键结构的应用。

  近期,省科学院中乌焊接所高能束流研发中心科研人员基于中乌国际科技合作基础,开展中厚板铝合金高效等离子焊接技术研究,采用等离子-MIG复合焊接和变极性等离子焊接方法,解决了铝合金焊接的缺陷问题,与传统的焊接方法相比,其抗腐蚀性能和疲劳性能有了明显提高,有望扩大该技术在船舶、航空等关键结构的应用。

  通过采用等离子-MIG同轴复合焊接5083铝合金改善焊接接头的组织和耐蚀性能,通过电化学阻抗谱(EIS)测试分析,结果表明焊接接头抗腐蚀性能没有下降,接头的Nyquist图比一般材料的Nyquist图复杂,表现为两个相连的半圆形,模拟分析获得系统包含两个R-C并联电路和两个时间常数。焊缝金属的电阻值比母材金属电阻值高,抗腐蚀性更好,线性极化(LP)和电化学阻抗谱(EIS)曲线试验结果一致。分析认为采用同轴等离子体和MIG电弧作为热源,焊丝和MIG电弧被等离子弧包围,可使熔滴过渡和熔滴热向母材的转变更容易控制,不仅具有等离子与MIG焊接的协同作用,优化了焊接接头组织和提高了抗腐蚀性能,而且具有较高的焊接效率。该研究进展为铝合金在海洋工程领域的应用提供了技术储备及理论基础。

  通过优化变极性等离子焊接5083铝合金工艺改善焊接接头成型与疲劳性能,结果表明与传统的钨极惰性气体焊接接头相比,变极性等离子焊接接头具有较高的耐久极限(141 MPa),分析认为焊接过程中形成的小孔和变电流方式分别是保证铝合金焊缝深度熔透和提高焊缝质量的关键。焊缝区显微硬度总体上变化不大,但出现局部软化和层状分布,分散相(Mg2Al3)和第二相(Fe, Mn) Al6在不同区域的颗粒大小、形状和分布不同,对接头的性能有显著影响,该研究进展为铝合金在长时间服役条件的应用环境提供了技术储备及理论基础。

  以上研究成果分别以“Microstructure and fatigue behavior of variable polarity plasma arc welded Al-6.2Mg alloys”和“Microstructure and corrosion resistance of Al5083 alloy hybrid plasma-MIG welds”为题发表在材料科学领域TOP期刊《Journal of Materials Processing Technology》(JCR一区)。该研究工作得到广东省科技专项、广东省科学院科技专项等项目的支撑。


  省科学院中乌焊接所 蔡得涛/供稿)

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