LC9CS超硬铝合金因其具有高强度、高断裂韧性和良好的热加工性能,在各个领域应用相当广泛。例如,在航空航天领域用于制作飞机蒙皮、机身框架、大梁、旋翼、螺旋桨、油箱、壁板和起落架支柱,以及火箭锻环、宇宙飞船壁板等;在交通运输领域用于汽车、地铁车辆、铁路客车、高速客车的车体结构件材料,车门窗货架、汽车发动机零件、空调器、散热器、车身板、轮毂及舰艇用材等。
LC9CS超硬铝合金的化学成分与美国合金基本相同,属于Al-Zn-Mg-Cu系合金,LC9CS技术条件规定的最低性能(例如厚度为0.5~2.5mm的板材):σb=MPa,σ0.2=MPa,δ=7%。LC9CS超硬铝合金是在Al-Zn-Mg系合金的基础上添加了Cu、Cr、Mn、Zr等元素,所以进一步提高了力学性能。
LC9CS超硬铝合金的焊接特点表现为:
(1)铝合金表面易形成氧化膜,形成的氧化膜阻碍其基体金属的融合,致使焊接中焊缝极易产生夹渣,导致焊后焊缝的机械性能明显下降。
(2)铝在高温时吸氢严重,焊接过程中加热后熔化的焊缝金属吸收大量的氢气,焊缝冷却时氢气的逸出速度却很慢,而焊接过程中是小熔池,冷却速度相当快。这样,氢气在焊缝快速冷却与凝固时来不及逸出,易在焊缝中聚集,从而形成气孔
(3)LC9CS超硬铝合金的热胀冷缩现象比较严重,焊接的构件易产生较大的焊接变形和内应力,尤其是刚性较大的结构在焊接应力与外力作用下将导致裂纹的产生。
(4)焊接中,LC9CS超硬铝合金中的合金元素易挥发、烧损,从而改变焊缝金属的化学成分,使焊缝性能下降。
为保证LC9CS超硬铝合金焊接质量稳定可靠,可以采用目前应用较为普遍的钨极氩弧焊(TlG焊)进行焊接。但焊前必须采取特殊工艺措施清除工件及焊丝表面的氧化膜,调整合理的焊接工艺参数,避免L9CS焊后工件上的堆焊层出现气孔、裂纹、夹渣、未熔合等缺陷。
正品上海斯米克SER铝硅焊丝1.0/1.2/1.6/2.0淘宝¥41购买为预防LCCS铝合金焊接过程中产生裂纹,焊接中主要注意以下几个问题:
(1)尽量选用出现裂纹几率小的S防锈铝合金填充焊丝进行堆焊。这种焊条焊接后,一方面可以满足焊缝的“等强度”要求,另一方面也可防止产生裂纹。
(2)焊接时尽量采用较小的焊接规范,以焊接电流50~75A,喷嘴直径5mm、钨丝直径1.5mm、氩气流量15~20mL/min为宜。
(3)焊前最好将焊件与焊丝进行预热,预热可显著降低焊接应力,防止裂纹产生。
为防止在焊接LC9CS铝合金时产生夹渣、未熔合等较严重的焊接缺陷,焊接过程中焊件的氧化膜清理非常重要。夹渣、未熔合的产生一般是由于铝件表面的氧化膜(Al2O3)未清除干净,在操作过程中基体金属未熔化就填加焊丝,焊枪偏摆过大,造成熔池氩气保护不好等原因形成的。焊接时,只要对以上不利因素进行排除或改善,便可防止LC9CS铝合金焊接过程中的夹渣、未熔合等缺陷的产生。
为使焊接后的LC9CS铝合金焊缝达到等强度要求,可采用脉冲氩弧焊方法对LCCS超硬铝试样进行了对接焊接,其焊接的试样尺寸为mm×60mm×2.5mm,选用手工氩弧焊机WPPANA-TIG)。焊接工艺参数为:脉冲电流I=A,基值电流1=50A,占空比k=40%,频率f=2Hz。选用焊丝的主要化学成为:Mg=6.28%,Zn=1.2%,Mn=0.52%,Ti=0.12%,Zr=0.15%,Re=0.65%,Fe=0.23%,其余为Al。焊丝直径不大于2.mm。
为提高焊后焊接接头强度,对焊接试样进行了热处理。热处理参照超硬铝合金常规热处理工艺并经试验确定,其工艺路线为:加热至℃保温30min,快速水淬,再将焊件放置在℃的温度下时效12~16h。按照GB/T-焊接接头拉伸试验法测试接头的抗拉强度,焊接接头在焊接状态和淬火加人工时效状态的抗拉强度达MPa,接近母材,比原始焊态约提高80%。
总之,只要选择与基体材料匹配的焊丝,在焊接过程中调整合理的焊接工艺参数,采取有效的预防气孔、裂纹、夹渣、未熔合等措施,便可防止焊接缺陷的产生并得到质量良好的焊接零件。