5A06铝合金油箱氩弧焊热影响区裂纹分析及预防措

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彭非等：A 6铝合油箱氩弧焊热影响区裂纹分析及预防措施 50

第 7期

图 1箱体的断裂部位焊缝示意

3, .氩气流量 l- 5Lm n 0 1 1/ i。

2理化分析 在将裂纹处的材料从油箱中分离后，对该样品进行了检测，拍摄了照片，图 2图 6所示。并如~

图 2裂纹外观

通过对箱体基体材质的检测，其所含化学成分和力学性能如表 l表 2表 3所示。、、表 1样品基体的化学成分%

■题

_ . . .

. . . -

.. .. .: .一 . . . .

. _

表2 50 A 6的力学性能

≥35 l

j≥l5 5

i

≥1 一 6图 3隔板与箱体焊接的侧面%

注：品为 5 0样 A 6轧制板材，度 05 45m 厚 .~ . m。表 3 5 6的化学成分 A0

一

: .竺一

:

. . .

. .:

苎全

注：品为 5 0样 A 6轧制板材，度 0￣ .mm。厚 . 4 5 5

通过比较表 l和表 2表 3可见油箱基体的化、,学成分合乎要求。

3原因分析该裂纹在母材上出现，而裂纹的背面是一条焊缝。通过理化检验，材的化学成分合格，相组织母金正常，本可以确定该裂纹不是由母材自身组织缺基陷或成分超差引起，与焊缝有紧密的联系。而通过分析图 2图 6认为油箱上的裂纹是焊缝在母材热影~,响区产生的微裂纹引起的，作中由于燃油对油箱工有很大的冲击力，使母材受到拉力而疲劳，致宏导观裂纹的产生。图 4裂纹背面

讨论

有色金属焊接工艺及设备

而整齐。 4中，图从焊缝的中部开始变得不规则，而且有一个凹洞，能是焊工在这个地方断弧，新可重起弧时电极在此停留时间过长，致熔池过热而产导生烧穿现象。边的焊缝越发不均匀。左整个焊缝是右

图 2是裂纹的外观图，长约 4 l,面有油漆 3 l表 nl l

剥落。系图 1联可知道裂纹的背面是一条焊缝，它用来将隔板焊接在油箱内部。 3是隔板与箱体焊接图的侧面图， 4是焊缝的正面图，是裂纹的背面图也图。系图 3可以看到右端的焊缝

呈鳞片状，联均匀

边高，左边低。工在焊左边焊缝时焊接时间过长，焊 焊缝及热影响区局部过烧，生了粗大的过烧组织，产 使过烧区的力学性能显著下降。油箱装满油，在行驶试验中，受振动和冲击的作用下，过烧区首先在从产生微裂纹，并逐渐扩散为宏观裂纹。在锯开裂纹一

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专讨囊论

雹珲钗70 0

第3卷 7

60 05 0 0

p

交4 0 0赠 30 02 00 1 00

AI

1 0

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Mg

W MgX 1 0 0

图 5放大的焊缝

图 7 AI Mg合金相 -

的时间稍长，就会产生 Mg的偏析。、杂质含量铁硅对热裂影响很大，它们在一起会生成高熔点的 F S ei

化合物，有研究表明当 t(e+ (i 06 oF ) s) .为%时，裂热

■题

敏感性升高到 4%, 5 0 0而 A 6工件的 F+ i恰在 eS量此范围内。还应指出焊丝的化学成分也是影响因素之一。

32温度对热裂纹敏感性的影响 .50 A 6铝合金中含有多种元素，低熔点物质其除有上面提到的 B相 (晶温度为 4 1℃),有共 5外还一

M -i g s三元共晶化合物(共晶温度为 5 1C 59 C 5￣5 ) o o

图 6裂纹的组织

和 Mg iA共晶化合物(晶温度为 5 5o)当焊 2— l S共 9, C接热量使热影响区的温度达到或超过这些共晶温

侧面板后，观察到裂纹起源于隔板底部的焊缝边缘。 图 5是过烧处焊缝的放大图，中可看到白色颗粒图

度并保持一段时间，么热影响区就具备了产生微那裂纹的条件。有人研究了 5 8( 4 03 F) L铝合金( M .%含 g40-

状的氧化物和隆起物，明焊缝表面存在氧化和过说烧。 6是经扫描电镜观察在裂纹起源处放大图 1 0 1 0倍的组织图，以看到孑洞和沿晶裂纹在焊 0可 L缝处存在，晶粒变得粗大。且 造成热影响区微裂纹的因素大致分为成分偏析、度、力三个因素。温应

49的热影响区裂纹与温度之间的关系后，出 .%)得

结论：果焊接热使热影响区的温度达到 5 0o并如 5 C

保持 5s就会

产生部分熔化区域，,导致裂纹的形成。50 A 6与 L 4的铝镁含量很接近， 5 0 F且 A 6的镁含量

略高于 L 4在焊接时更易于生成低熔点共晶化合 F,物。图 3图 4和图 5中的过热过烧也可以看出这从、一

31化学成分及成分偏析对热裂纹敏感性 .的影响该基体的材料为 5 0, A 6主要是铝镁合金，铝镁合金的相图如图 7所示，可见在 4 1o时发生如下 5 C

点。焊缝加热时间过长是导致本裂纹产生的重要

原因。

33应力对热裂纹敏感性的影响 -应力的影响主要是焊接热应力，即焊缝的热膨

反应：甘 O+B( 2 1。 L t MgA 3 )液相㈣通过共晶反应，生成了 O相( t基体相)和

胀和冷却收缩产生的应力。接热使晶界上的非金焊属杂质、熔点共晶物( p相)脆性相先析出，低如或 这些晶界就会成为应力集中和释放的敏感部位。 从本次裂纹产生的原因看，度的影响占主导温因素。在焊接时，成分偏析和应力的影响是不可避免的。由于在焊接时循环加热，材热影响区的熔融物母被反复加热冷却，到了共晶反应的温度且保持了达一

p相( 1。焊接加热时，相易沿晶界分布， MgA 在 ) p 有研究表明 B相富集于焊缝边沿，焊接的热量使其向晶界扩散，在焊接后冷凝时，从液相中析出， Mg增加了晶界 Mg的浓度，晶界是最后凝固的。接热影焊响区中 Mg的偏析，只有在焊接热输入达到一定限度以上时才会发生。以焊接时焊枪在某一处停留所

段时间，图 5来看，从焊缝的晶粒组织变得粗大，

3 6

苎 .

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