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外加磁场对LF21铝合金TIG焊焊缝组织的影响

  在铝合金焊接生产中常常会碰到焊缝气孔超标、焊接接头力学性能达不到标准要求、焊接变形过大和热裂纹,以及导热系数大,须采用能量集中的热源等问题。因此,研究铝合金焊接问题成为推动该工程材料广泛使用最为迫切的课题。而改善焊缝金属抗裂性能,提高焊缝强度、塑性的重要措施就是细化焊缝的晶粒组织。电磁作用焊接技术是近年来完善起来的一种新的焊接技术,是改善焊接质量的有效方法之一。本文通过对LF21铝合金TIG焊焊接过程施加外加纵向磁场,分析了磁场作用下LF21铝合金TIG焊焊缝组织,这将对认识电磁作用焊接机理提供重要实用价值,并加速磁控焊接技术的推广和应用。

  本实验采用HITACHI-300GP2交直流逆变氩弧焊机,在规格为200mm×50mm×3mm的LF21铝合金标准试件上进行堆焊。焊接工艺参数为:钨极直径3.2mm,弧长1.0~2.0mm,氩气流量为~10L/min,焊接电流150A。外加磁场发生装置为动态可调,且励磁线圈和焊枪的轴线对中,同时刚性固定在焊枪上。焊后沿垂直焊缝方向用线切割取样,并制作金相试样。用电子显微镜观察焊缝微观组织。在焊缝中心处用显微硬度计测量焊缝硬度,加载50g,加载时间10s。

  无外加磁场时,焊缝外观形貌呈现不规则的纹路,纹路间距较大;施加纵向磁场后,焊缝纹路均匀整齐,纹路间距减小,焊缝成形美观;磁场强度过大时,焊缝成形变差。在一定的焊接规范下,随着磁感应强度的增大焊缝组织晶粒先减小后增大。因此,外加磁场存在着一个最佳的磁场范围,在这个磁场范围内,焊接接头组织获得最佳的细化效果。磁场强度为6mT时,焊缝组织的细化效果最佳。焊接电流为135A、磁场强度为6mT时,焊缝中心硬度值达到51.2HV;焊接电流为150A、磁场强度为6mT时,焊缝中心硬度值达到50.2HV,比无外加磁场时的硬度值大,硬度接近于母材硬度值。

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