Page 43 - 理化检验-物理分册2021年第四期
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陈 毓, 等:工艺参数对 5052 铝镁合金焊缝凝固裂纹敏感性的影响


            增加, 焊接电流为 130A 时, 焊缝凝固裂纹长度从

            94.5mm 增加到 154mm , 进一步增加到 248 mm ;
            焊接电流为 160A 时, 凝固裂纹长度从 138mm 增



            加到 204mm , 进一步增加到 236mm ; 焊接电流为

            190 A 时, 凝 固 裂 纹 长 度 从 147.5 mm 增 加 到


            215mm , 进一步增加到 228 mm 。上述规律表明,
            氦气的占比变大会使焊缝凝固裂纹倾向增大, 这是
            因为氦气的导热系数相比氩气更高。同时, 氦气的
            电离势也大于氩气, 因此在相同的焊接工艺参数下,
                                                                  图 3  不同脉冲模式下不同焊接电流的焊缝凝固裂纹长度
            使用氦气作为保护气体进行焊接会使热影 响区变
                                                               Fi g  3 Weldsolidificationcracklen g thunderdifferent p ulsemodes
            大, 相当于提高了焊缝的热输入              [ 4 ] 。此外, 当焊接电
                                                                               andweldin g currents

            流达到 220A 时, 保护气体的成分对凝固裂纹长度
                                                               的; 文献[ 7 ] 将双脉冲电流波形进行细分, 分为方形
            的影响已不明显, 凝固裂纹长度基本趋于一致。
                                                               电流波形和梯形电流波形, 后者是在方形电流波形
                                                               基础上加入一组由强到弱的过渡脉冲和一组由弱到
                                                               强的过渡脉冲, 两种电流波形的焊接结果显示, 梯形
                                                               电流波形 MIG 的熔池振荡更为充分, 熔合区的晶粒
                                                               排列紧密, 裂纹敏感性明显比方形电流波形 MIG 的
                                                               小。该次试验所用的双脉冲电流波形正是方形电流
                                                               波形, 大电流到小电流过渡不平缓, 导致电弧对熔池
                                                               的振荡作用不明显, 电流转换期间, 液相无法充分填
                                                               充枝晶间隙, 小电流阶段, 枝晶间凝固收缩加剧, 凝
                 图 2  不同保护气体和焊接电流下的焊缝凝固裂纹长度                    固裂纹源变多, 焊缝凝固裂纹敏感性更大。单脉冲
                                                               焊接热输入大, 液相停留时间长, 单位时间枝晶间隙
                 Fi g  2 Weldsolidificationcracklen g thunderdifferent

                        shieldin gg asandweldin g currents     相对填充的液相更多, 其焊缝凝固裂纹敏感性相比
            2.2  脉冲模式对焊缝凝固裂纹敏感性的影响                             方形电流波形双脉冲 MIG 的随之下降。
                 焊接保护气为 100% 氩气时, 鱼骨试板分别在                     2.3  焊缝显微组织与凝固过程
            单脉冲与双脉冲模式下所获得的焊缝凝固裂纹长度                                 为研究焊缝凝固裂纹长度与显微组织的关系,


            如图 3 所示。由图 3 可知, 无论焊接电源是单脉冲                        选用凝固裂纹长度为 147.5mm 和 235mm 的焊缝

            模式还是双脉冲模式, 随着电流的增加, 焊接热输入                          试样进行显微组织分析。图 4a ) 表明, 凝固裂纹长

            增加, 凝固裂纹普遍具有增加的趋势。其中, 单脉冲                          度为 147.5mm 时, 晶界较为连续, 连续晶界有利于

            MIG 获 得 的 凝 固 裂 纹 长 度 从 94.5 mm 增 加 到              低熔点共晶化合物液相补充晶体凝固收缩形成的枝

            235mm ; 双 脉 冲 MIG 获 得 的 凝 固 裂 纹 长 度 从              晶间隙, 降低凝固裂纹敏感性。图5a ) 表明, 凝固裂

            150mm 增加到 239mm ; 两种电源模式下, 在焊接                     纹长度为 235mm 时, 晶界呈断续状, 且晶界较厚,

            电流为220A 时, 焊缝凝固裂纹长度几乎趋于一致。                         此类晶界表明液相在此处填充受到阻碍, 凝固收缩
                 在单脉冲电流中添加电流小于 60A 的小电流                        形成的枝晶间隙不能及时得到液相填充, 更易形成

            形成双脉冲电流, 其中小电流维持电弧稳定燃烧, 大                          裂纹源。铝镁合金焊缝晶界为共晶 相, 文献[ 10 ] 指

                                                                                             β
            电流保证焊缝具有一定熔深, 通过频率控制原电流                            出 β 相在镁含量小于3% ( 质量分数) 时不容易从晶界
            和小电流的单位时间交替次数, 能够降低焊缝单位                            中析出, 提高镁含量, 沿晶界析出的               相在变形过程
                                                                                              β
            长度热输入, 热输入降低一般能够降低铝镁合金焊                            中就会变成凝固裂纹的裂纹源。因此, 晶界化学成分
            缝凝固裂 纹 敏 感 性。 然 而 图 3 表 明, 在 原 电 流 为               是影响铝镁合金凝固裂纹开裂的重要因素之一。


            130A ( 小 电 流 70 A )、 原 电 流 为 160 A ( 小 电 流             能谱扫描结果表明, 凝固裂纹长度 147.5 mm


            100A ) 和原电流为 190A ( 小电流 130A ) 时, 双脉               的焊缝 区 晶 界 的 镁 含 量 为 6.71% ( 质 量 分 数, 下




            冲电流获得的凝固裂纹长度大于单脉冲电 流获得                             同), 凝固裂纹长度 235mm 的焊缝区晶界的镁含量
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