A鋁合金電子束焊接

7A52鋁合金電子束焊接7A52鋁合金介紹7A52鋁合金屬于Al-Zn-Mg-Cu系超硬鋁合金，該合金具有高的比強(qiáng)度、硬度、熱加工性能好、塑性好、焊接性能優(yōu)良、耐蝕性和韌性好等優(yōu)點。是建筑、航空航天器、地面車輛和裝備的主要焊接結(jié)構(gòu)材料。但是，該合金在焊接時存在焊縫強(qiáng)度低、焊接頭耐磨性差和疲勞強(qiáng)度低等問題。特別是對于中厚板（20~60mm）的焊接，該類問題更加突出。因此焊接7A52鋁合金要求采用能量密度集中、熱輸入小、焊接速度高的高效焊接方法。電子束焊接技術(shù)：將高能電子束作為加工熱源,用高能量密度的電子束轟擊焊件接頭處的金屬,使其快速熔融,然后迅速冷卻來達(dá)到焊接的目的。電子束作為焊接熱源的突出特點是：功率密度高、穿透能力強(qiáng)、精確、快速、可控、保護(hù)效果好。電子束焊接方法該試驗所選的母材是20mm厚的7A52鋁合金軋制板材，其化學(xué)成分見表1。試驗方法采用試件法，選用中壓電子束焊機(jī)，最大加速電壓為60kV。表17A52鋁合金的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）試驗選材1、通過對焊接設(shè)備的調(diào)控，在焊接過程中實現(xiàn)焊接參數(shù)連續(xù)變化，焊接工藝參數(shù)見表2。2、在試件不同參數(shù)區(qū)域進(jìn)行線切割取樣，經(jīng)打磨、拋光和腐蝕后對焊縫形狀進(jìn)行對比，得到最優(yōu)工藝參數(shù)。3、采用所得最優(yōu)工藝參數(shù)實施焊接，對試件焊縫形狀和力學(xué)性能進(jìn)行檢測。

表2電子束焊接工藝參數(shù)

試驗步驟

一、電子束流變化下的焊縫形貌

電子束焊接的主要工藝參數(shù)包括：加速電壓Ua、電子束流Ib、聚焦電流If、焊接速度v和工作距離。由于大多數(shù)電子束焊接中，加速電壓往往不變，為了滿足不同焊接工藝的需要，常常要調(diào)節(jié)電子束流值。

焊后在1號和2號試件上，依據(jù)電子束流增量的步長計算出不同電子束流值所對應(yīng)的焊縫截面位置，截取8個焊接截面，形貌如圖1所示，8個截面對應(yīng)的形狀參數(shù)見表3.試驗結(jié)果及分析圖1不同電子束流的焊縫截面形貌表3不同電子束流的焊縫形狀參數(shù)1號試件2號試件開始焊透圖2電子束流對焊縫形狀參數(shù)的影響二、聚焦電流變化下的焊縫形貌

聚焦電流的取值和焦點的位置對焊縫形狀影響很大。本試驗采用的是下焦點焊，焦點位于熔深的30%處，試驗著重對聚焦電流取值范圍進(jìn)行測試。焊接工藝參數(shù)見表2。

依據(jù)聚焦電流增量的步長計算出不同聚焦電流值所對應(yīng)的焊縫截面位置，截取5個焊縫截面，焊縫形貌如圖3所示，5個截面對應(yīng)的形狀參數(shù)見表4。圖3不同聚焦電流的焊縫截面形貌表4不同聚焦電流的焊縫形狀參數(shù)3號4號圖4聚焦電流對焊縫形狀參數(shù)的影響三、焊縫參數(shù)優(yōu)化后的組織性能和力學(xué)性能分析

根據(jù)試驗結(jié)果，選擇最優(yōu)數(shù)據(jù)，組成優(yōu)化的參數(shù)組如表5所示，對材料焊接并對組織性能和力學(xué)性能進(jìn)行分析。表5電子束焊接優(yōu)化參數(shù)1、焊縫顯微組織形貌

圖5（a）電子束焊縫邊緣顯微組織形貌細(xì)晶區(qū)熔合線HAZ(A)羽毛狀

晶區(qū)圖5（b）羽毛狀晶區(qū)顯微組織形貌（SEM）2、焊接接頭力學(xué)性能

2.1拉伸試驗表6焊接接頭與母材拉伸試驗數(shù)據(jù)2.2維氏硬度值在焊縫頂部、中部、底部，分別以焊縫中心為原點，以1mm為步長向左右兩側(cè)各取14個點測試維氏硬度值，結(jié)果顯示焊縫中心位置中部的硬度高于焊縫頂部和底部。母材維氏硬度為170HV，焊縫頂部維氏硬度最小值為104HV，為母材的61%。2.3沖擊試驗

試驗結(jié)果得出，母材沖擊韌度為26.3J/cm2，焊縫的沖擊韌度為25.1J/cm2，為母材沖擊韌度的5.4%，接頭熱影響區(qū)的沖擊韌度為15.9J/cm2，為母材沖擊韌度的60.4%。一、對于中等厚度的7A52鋁合金板材，采用中壓真空電子束焊機(jī)，通過調(diào)節(jié)電子束流、聚焦電流，可以實現(xiàn)良好的焊接，能夠滿足產(chǎn)品的需求。二、電子束流對焊縫形狀的影響較大，電子束流數(shù)值的可調(diào)范圍較大，隨著電子束流的增大，熔寬、

熔深、焊縫寬度都呈現(xiàn)規(guī)律性變化，且深寬比顯

著增加。聚焦電流對焊縫形狀的影響很大，聚焦

電流數(shù)值的可調(diào)范圍較小，微小的數(shù)值變化可使

焊縫形狀突變。結(jié)論三、7A52鋁合金板材電子束焊接接頭焊縫區(qū)晶粒細(xì)小均勻；接頭性能優(yōu)良，接頭