一種改善鋁銅焊絲焊接接頭性能的焊後熱處理工藝的製作方法
2023-06-01 19:45:01
專利名稱：一種改善鋁銅焊絲焊接接頭性能的焊後熱處理工藝的製作方法
技術領域：
本發明設計焊後熱處理方法，特別是一種改善鋁銅焊絲焊接接頭性能的焊後熱處
理方法。
背景技術：
高強鋁銅合金為可熱處理強化，具有很高的室溫強度及良好的高溫和超低溫性能，廣泛應用於飛機和汽車的結構件以及輕型戰車的防護裝甲。高強鋁銅合金焊接強度低，一般為母材的60-80%。採用與基體材料成分相近的焊絲可以獲得較好的焊接性能，如廣泛應用於飛機蒙皮、火箭、艦船、兩棲裝甲突擊車、空投空降車的2519鋁合金大多採用ER2319焊絲焊接。在焊接條件下，加熱和冷卻的速度都很迅速，使合金來不及建立平衡狀態，在不平衡的凝固條件下，固相和液相之間的擴散來不及進行，出現共晶體。其次，由於鋁銅合金的導熱係數大，促使熔池內液體的溫度梯度增大，將有利於柱狀晶的生成長大，並排擠焊縫熔池金屬中的其它合金元素進入晶間區域，易於形成三元共晶體組織如T相，其熔點比二元共晶體更低，這些低熔點共晶物以連續的網狀組織存在於晶界。由於焊縫中存在連續網狀分布的共晶組織，容易開裂，焊縫金屬的強度和塑性都偏低。目前鋁銅合金焊後熱處理主要有焊後的時效處理、固溶時效處理2種工藝。焊後時效處理使焊縫中沒來得及析出的第二相繼續析出，焊接接頭強度有一定的提高，但對焊縫和熱影響區的析出相形貌沒有明顯影響。固溶時效處理的固溶處理使焊縫區晶界的共晶組織、焊縫和熱影響區的析出相熔入αΑΙ基體，時效後析出相的數量增加，焊接接頭的硬度和強度提高明顯，普通固溶時效處理採用單級固溶處理(在500 535°C保溫)+時效處理，圖1為經普通固溶時效處理的焊縫區域金相組織。然而，鋁合金的固溶必須避免出現過渡液相所致的過燒現象。焊接凝固過程因非平衡凝固而呈現連續網狀分布的共晶組織，焊後單級固溶處理在偽共晶相的條件下，不可能溶入更多的合金原子，影響了固溶以及隨後的時效析出效果。因而，在避免過燒的情況下，如何提高固溶效果以及後續的時效析出強化效果成為改善鋁銅焊絲焊接接頭性能的關鍵。
發明內容
本發明在現有技術基礎上並針對其不足，提出一種鋁銅焊絲的焊後熱處理工藝，以提高鋁銅合金焊接接頭的強度和塑性。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:鋁銅焊絲焊接件的焊後熱處理工藝，包括固溶處理和時效處理，固溶處理的加熱方式為隨爐慢速升溫，從室溫經4 12h升至500 535°C，保溫I 4h ;隨後的時效處理中，時效溫度為160 200°C，時效時間為10 20h。本發明的鋁銅焊絲焊接件焊後熱處理工藝使焊縫區晶界的共晶組織、焊縫和熱影響區的析出相熔入αΑΙ基體，使更多的溶質原子溶入基體，進一步提高過飽和度，增加了時效析出強化效果；而隨著固溶溫度的升高和時間的延長，可溶性粒子減少，使空洞形核點減少，因而提高了焊接接頭的強度和塑性，特別適用於鋁銅合金板的焊後熱處理。
圖1為採用對比實施例1工藝處理的焊縫區域金相組織圖。圖2為採用實施例1工藝處理的焊縫區域金相組織圖。圖3為採用對比實施例1工藝處理的焊縫區域斷口掃描圖。圖4為採用實施例1工藝處理的焊縫區域斷口掃描。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明所述的鋁銅焊絲焊接件的焊後熱處理工藝作進一步的描述。實施例中使用的鋁銅合金為2519鋁合金，焊絲為1.6mm的ER2319焊絲，板材的尺寸為200 X 150 X 20mm，其中軋制方向的長度150mm，焊接方式為MIG焊，保護氣體為氬氣。對比實施例1對20mm厚251 9鋁合金進行MIG焊接，採用普通的焊後熱處理工藝:530°C固溶2h+160°C X16h的時效處理，焊接抗拉強度為280MPa，延伸率為4.2%，實施例1對20mm厚2519鋁合金，進行MIG焊接，採用焊後慢速升溫固溶熱處理:從室溫經7小時升至固溶溫度535°C再保溫lh+160°C X 16h的時效處理。焊接抗拉強度為295MPa，延伸率為4.8%0實施例2對20mm厚2519鋁合金，進行MIG焊接，採用焊後慢速升溫固溶熱處理:從室溫經8小時升至固溶溫度530°C再保溫2h+160°C X 16h的時效處理。焊接抗拉強度為306MPa，延伸率為5.1%。圖1為採用對比實施例1工藝處理的焊縫區域金相組織，圖2為採用實施例1工藝處理的焊縫區域金相組織圖，相對圖1而言，晶間區域的未溶物質有所減少，晶內的析出粒子增加。圖3為採用對比實施例1工藝處理的焊縫區域斷口掃描，從圖中可以看出，斷口處有較多未溶脆性相，由於脆性粒子在拉伸過程中容易開裂，成為裂紋源，影響了材料的焊接強度和韌性。圖4為採用實施例1工藝處理的焊縫區域的斷口掃描，從圖中可以看出，斷口中脆性相有所減少，斷口韌窩多，由大韌窩和小的連接撕裂峰所組成。
權利要求
1.一種改善鋁銅焊絲焊接接頭性能的焊後熱處理工藝，包括固溶處理和時效處理，其特徵在於:固溶處理的加熱方式為隨爐慢速升溫，從室溫經4 12h升至500 535°C，保溫I 4h ;隨後時效處理中，時效`溫度為160 200°C，時效時間為10 20h。
全文摘要
本發明公開了一種改善鋁銅焊絲焊接接頭性能的焊後熱處理方法，包括固溶處理和時效處理，固溶處理的加熱方式為隨爐慢速升溫，從室溫經4～12h升至500～535℃，保溫1～4h；隨後時效處理中，時效溫度為160～200℃，時效時間為10～20h。本發明的鋁銅焊絲焊接件焊後熱處理工藝使焊縫區晶界的共晶組織、焊縫和熱影響區的析出相熔入αAl基體，使更多的溶質原子溶入基體，進一步提高過飽和度，增加了時效析出強化效果；而隨著固溶溫度的升高和時間的延長，可溶性粒子減少，使空洞形核點減少，因而提高了焊接接頭的強度和塑性，特別適用於鋁銅合金板的焊後熱處理。
文檔編號C22F1/057GK103160678SQ20111042612
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月19日 優先權日2011年12月19日
發明者劉文輝, 胡忠舉, 劉德順, 劉龍飛, 黃浩, 楊兵, 周洪剛 申請人:湖南科技大學