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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 材料区 » 金属 » 焊接 » 关于7系铝合金焊接接头等强度匹配和等成分匹配的问题？
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聊大小树林

铁杆木虫 (知名作家)

[求助] 关于7系铝合金焊接接头等强度匹配和等成分匹配的问题？ 已有2人参与

本人课题做的方向为7系铝合金（Al-Zn-Mg系合金）的焊接，使用的焊丝为ER5356（Al-Mg焊丝），MIG焊接接头的强度约为母材强度的74%左右。参考国内外文献，7系铝合金焊接普遍使用ER5356，美国焊接手册中好像也是规定使用ER5356焊丝。焊接接头焊缝区的维氏硬度约为75HV左右，母材的维氏硬度约为125HV左右。参加预答辩，某教授提出两个问题：
问题一：为什么使用的焊丝与母材成分相差那么大，不符合焊接的等成分原则？回答：文献中表示，使用与母材成分一样活或十分接近的焊丝，焊接接头抗裂性很差，因此为了提高焊接接头的抗裂性能和抗应力腐蚀性能使用了Mg含量比较高的焊丝。
问题二：为什么焊缝区硬度和强度比母材差那么多，不符合焊接的等强度原则？回答：因为使用的焊丝成分与母材成分不一样，焊缝区析出强化相要比母材少，因此强度和硬度较低。
焊接等强度原则：等强度焊接是指所用焊材的强度和母材基本匹配，即焊接中所说的等强原则。
焊接等成分原则：焊接中使用的焊丝或焊条的成分应与母材成分保持一致的原则。
在看到的国内外相关文献中，对于6系或7系高强铝合金的焊接使用ER5356焊丝是没问题的，并且使用MIG焊接的焊缝区硬度和强度确实比母材区低不少。
小弟不知如何对答辩中该教授提出的问题作出一个准确的解答，还请木虫里的相关专家给指点一下啊。@wacky1980
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铝合金材料，搅拌摩擦焊。
1楼 2016-06-06 10:08:29
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天天向上3035

新虫 (文坛精英)

优秀区长优秀区长优秀区长优秀区长优秀区长优秀版主优秀版主优秀版主优秀版主优秀版主
铝合金焊接的四个问题，气孔，裂纹，等强性，腐蚀问题。这主要与铝合金本身的特性有关！等强性主要是指铝合金母材HAZ的强度焊接后通常要降低，如果是形变强化铝合金，HAZ受热晶粒粗化，强度降低；如果是热处理强化铝合金，焊接加热温度超过固溶加时效的温度，破坏了热处理的组织和性能。在非腐蚀环境中服役的承载接头，首先要考虑等强性；在有腐蚀介质环境下服役，抗腐蚀性是首要考虑的因素。这个时候就要考虑等蚀性，即母材与焊缝化学成分相近。楼主说的母材的硬度应该指明是否是HAZ区！抗裂性则主要与热输入，晶粒大小，材料的洁净度，焊丝化学成分相关。因此，从楼主公布的几个问题来看，是有兼顾之意。但是每个问题的本质搞清楚，怎么回答自可融会贯通。楼主所言是对的，国内外手册推荐的7系铝合金用5356焊丝没有问题，从此可以看出，楼主的研究点不在焊缝成分上，应在工艺或设备方面，否则成熟的材料有啥研究的。如果还要对焊丝（缝）的成分进行组织与性能的关系讨论，就是重复研究了！常用的焊丝还有4043，流动性好，抗裂性不错，也就是说，这个在选焊丝之初就应考虑的抗裂性问题。直白一些，楼主的问题可以理解为焊材选取原则问题，楼主当时是怎么考虑的？

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聊大小树林
7楼2016-06-08 06:23:06
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赵福城

木虫 (小有名气)
感觉你第二个回答有问题，铝合金接头软化主要是热影响区中发生固溶和过时效完成强度降低了，你可以去看看相关资料

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聊大小树林
2楼2016-06-06 12:32:02
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普通回帖

堆焊大师

新虫 (初入文坛)
引用回帖:
2楼: Originally posted by 赵福城 at 2016-06-06 12:32:02
感觉你第二个回答有问题，铝合金接头软化主要是热影响区中发生固溶和过时效完成强度降低了，你可以去看看相关资料

他说的是焊缝吧

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3楼2016-06-06 15:02:05
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聊大小树林

铁杆木虫 (知名作家)
引用回帖:
2楼: Originally posted by 赵福城 at 2016-06-06 12:32:02
感觉你第二个回答有问题，铝合金接头软化主要是热影响区中发生固溶和过时效完成强度降低了，你可以去看看相关资料

焊缝因为成分不同也造成强度和硬度降低

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铝合金材料，搅拌摩擦焊。
4楼2016-06-06 16:35:44
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赵福城

木虫 (小有名气)
引用回帖:
4楼: Originally posted by 聊大小树林 at 2016-06-06 16:35:44
焊缝因为成分不同也造成强度和硬度降低
...

恩，我欠考虑了

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5楼2016-06-07 06:44:36
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peterflyer

木虫之王 (文学泰斗)

peterflyer

【答案】应助回帖

感谢参与，应助指数 +1
1、使用与基材等成分的焊材会导致抗裂纹能力差。那么造成这个抗裂能力差的最根本原因是什么？事务不会总是一成不变的，不能一句文献中就是这么说的就完事儿了。难道就不能想办法进行改善了吗？也许楼主创新的机会就在这里。
2、由于没有遵从等成份原则，由此也导致了未能遵从等强度原则。但这似乎不是必然的因果关系！为何就不能寻找一种焊缝强化相析出和基材差不多的焊材？再或者，能否对现有焊材的成分加以适当调整和改良呢？
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聊大小树林
6楼2016-06-08 05:47:24
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聊大小树林

铁杆木虫 (知名作家)
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引用回帖:
2楼: Originally posted by 赵福城 at 2016-06-06 12:32:02
感觉你第二个回答有问题，铝合金接头软化主要是热影响区中发生固溶和过时效完成强度降低了，你可以去看看相关资料

对，这个我看文献了，固溶和过时效也是导致硬度和强度下降的重要原因。多谢您的回复。
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铝合金材料，搅拌摩擦焊。
8楼2016-06-13 08:36:06
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聊大小树林

铁杆木虫 (知名作家)
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引用回帖:
6楼: Originally posted by peterflyer at 2016-06-08 05:47:24
1、使用与基材等成分的焊材会导致抗裂纹能力差。那么造成这个抗裂能力差的最根本原因是什么？事务不会总是一成不变的，不能一句文献中就是这么说的就完事儿了。难道就不能想办法进行改善了吗？也许楼主创新的机会就 ...

您说的第一个问题确实如此，我的回答有些欠妥，在某篇文献中看到过关于抗裂性能的解释，当时未考虑完整。第二个问题，我看到的文献中，关于7系铝合金的焊接中，很少有使用同母材成分含量相同的焊丝，一般使用高镁焊丝的一个原因，是焊接过程中有Mg元素的烧损。至于焊丝的开发是一个不错的创新点。但据我所知，目前国内一些航空及高铁行业使用的焊丝都需要进口，焊丝国产化貌似还是与国外有些差距。不错的提议，但是估计会十分困难。
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铝合金材料，搅拌摩擦焊。
9楼2016-06-13 08:43:49
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聊大小树林

铁杆木虫 (知名作家)
送红花一朵
引用回帖:
7楼: Originally posted by 天天向上3035 at 2016-06-08 06:23:06
铝合金焊接的四个问题，气孔，裂纹，等强性，腐蚀问题。这主要与铝合金本身的特性有关！等强性主要是指铝合金母材HAZ的强度焊接后通常要降低，如果是形变强化铝合金，HAZ受热晶粒粗化，强度降低；如果是热处理强化铝 ...

您的回答十分专业，您说的几个问题我貌似没有搞清本质。我会详细思考下，多谢您的回复。
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铝合金材料，搅拌摩擦焊。
10楼2016-06-13 08:49:38
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