铝合金焊接经验知识分享

1、强度损失

可热处理的铝合金6061-T6和不可热处理的铝合金5086-H32均用于焊接接头，哪种材料的强度损失较大？

参考AWS D1.2《结构焊接规范-铝》和母材性能可知，6061-T6的最小抗拉强度是289.6 MPa，而在焊接状态的最小抗拉强度是165.5 MPa，强度损失比是43%。5086-H32的最小抗拉强度是275.8 MPa，在焊接状态下的最小抗拉强度是241.3 MPa，强度损失比为13%。因此，6061-T6的强度损失更大一些。

2、阳极氧化

对于母材是6061-T6的焊接接头，如果制造过程涉及阳极氧化，同时使用环境达到100℃，则在选择焊丝时需要考虑什么？

需要考虑两方面因素：

（1）阳极氧化

为了颜色能够匹配母材，焊接材料里的Si含量应尽可能的小（4xxx系列），否则焊缝在阳极氧化过程中会变成深灰色。

（2）高温应用环境

工作温度在150°到350°F（66°到177°C）之间的环境一般被认为是高温应用，在这些应用中不应该使用镁（Mg）含量超过3%的铝合金，否则容易出现应力腐蚀开裂（SCC）。长期暴露在这些温度下，上述材料在晶界中会形成对铝镁基体高度阳极化的沉淀物。这种连续的晶界沉淀物加大了结构对SCC的敏感性以及部件过早失效的可能性。

一般推荐使用ER5554，这种填充金属的最大含镁量为3%，适合于长期的高温应用，它也没有添加硅，这使得它适合在使用6061基体金属时进行焊后阳极氧化处理。

  3、强度提升

提高铝的强度的三种主要方法是什么？

纯铝的强度相对较低，因此很少用于结构应用。当铝与几种不同的元素合金化时，其强度会明显提高，最常见的是铜、锰、硅、镁和锌。进一步的强化是通过对铝合金的应变硬化和/或热处理来完成的。

  4、填充金属

镁含量超过4%的铝合金母材，如5086和5083，与4xxx系列填充金属的匹配性如何？含镁量超过2.5%的5xxx系列铝合金一般不适用4xxx系列填充金属进行焊接。5052基合金的含镁量为2.5%，通常被认为是尚能与4xxx系列填充金属焊接的含镁量最高的合金。

  5、标识含义

6061-T652的合金名称中的52表示什么？

参照美国国家标准协会（ANSI）H35.1/H35.1M 铝的合金和回火命名系统可知。T_52是指压缩消除应力，该方法适用于在固溶热处理或从高温塑形过程中冷却后的产品，能够产生1-5%的永久变形。

  6、裂纹类型

铝焊缝中的主要裂纹类型是什么？

热裂纹--也被称为液化裂纹或凝固裂纹--是一种高温裂纹机制，主要是由金属合金的凝固方式决定的。当合金元素被添加到纯金属中时，在凝固过程中会经历几个不同的阶段。在其中一个阶段，合金的最低熔点成分--也被称为共晶成分，才会在一个较低、特定的温度下凝固，正是这种共晶相，可以促进热裂。在一些金属中，热裂纹是由基础材料中的杂质引起的。钢中的硫就是一个很好的例子，因为会形成低熔点的硫化物共晶组织。然而在铝中，特意添加的合金元素会形成一系列共晶体，其凝固点大大低于基体金属。如果低熔点共晶和大块已凝固金属之间的熔点差异足够大，那么随着金属的冷却和收缩，沿晶界的液膜（在凝固过程中形成）可能会分离，这样的结果便是热裂纹。

  7、电极模式

铝合金焊接时如果使用纯氦保护气体加DCEN的电流模式，效果会怎样？

理想的GTAW电弧向母材提供最大的热量，向电极提供最小的热量，同时最好还提供电弧清洁，以去除熔池前面和两侧的氧化铝。实际可以使用的三种模式--交流电（AC）、直流电极负极（DCEN）和直流电极正极（DCEP），这三种模式都在某种程度上缺乏上述要求中的一种或多种。DCEN电弧将大约80%的热量集中到熔池中。这导致了使用小电极即可获得相对较深、较窄的熔深效果，但它不提供电弧清洁。另一方面，DCEP电弧有很好的清洁作用，但只有大约20%的热量进入熔池，其余80%留在电极的热量被冷却水带走并浪费掉。接头焊缝浅而宽，而且电极必须粗。作为这两个极端之间的妥协，平衡波交流电弧为大多数应用提供了足够的清洁作用，并将电弧热量平均分配给电极和熔池。正如预期的那样，焊缝熔透力和焊缝形状也是两种直流模式的中间值。

  8、强度分析

用6061-T6母材制成对接接头的热影响区横向抗拉强度不达标，一般是什么原因?

在焊接过程中，由于过度的预热和/或高的道间温度而使母材过热，是降低6xxx系列母材热影响区强度的最常见原因。预热、道间温度和焊接过程中的热量输入越高，热影响区在高温下保持的时间越长，热影响区的强度下降就越大。由于焊接过程中基体金属过热导致的横向拉伸试验不能达到最低抗拉强度的情况并不少见。