第37卷第11期 2016年11月
焊接学报
TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION
Vol.37No.11 November2016
微量氮对5086铝合金MIG焊接性能的影响
黄巍，2，周昀，余春，陆皓
(1.上海交通大学材料科学与工程学院，上海200240；2.液化空气（中国）研发有限公司，上海200233
摘要：文中采用纯Ar，75%Ar+25%He，Ar+N，三种保护气体对5086铝合金进行了MIG焊接，研究保护气体对 5086铝合金焊缝熔深以及对接接头力学性能的影响，通过焊接过程高速摄像、XRD试验，探讨保护气体对5086铝合金焊缝熔深影响的机理.结果表明，纯氩气相比，氟气中加入微量氮气显著增加焊缝熔深进而提高铝合金MIG 焊的焊接效率，同时其焊缝质量及力学性能未受影响其原因为：氮化铝的出现将阴极斑点固定在氮化铝出现较多的焊缝区域，使电弧阴极区相对稳定集中，增加电弧能量密度；氮化铝可以抑制阴极区金属铝蒸汽所带走的阴极区能量损失.
关键词：焊接；微量氮；熔化极气体保护焊；铝合金
中图分类号：TG422.5 0序言
文献标识码：A
文章编号：0253360X(2016)11002304
1试验方法
近年，文献资料已表明氩气中加人氮气对不锈钢TIG焊接的影响，尤其双相不锈钢TIG焊接，为了达到焊后所要求的高耐腐蚀性，通常采用在氩气中加人一定比例的氮气以获得最佳的双相比例和良好性能的接头2]．有资料显示，焊接中较高的热输人以及保护气体中添加2%氮气有助于提高焊接接头中奥氏体相的比例，并由此增大焊接接头电化学物质的稳定性，提高腐蚀抗力3，关于气体成分对铝及其合金焊接已有一些研究，认为在氩气中加人适当的氨气或者氮气可以增加阳极区的电流密度[4,5]．另外这两种混合气体也可以增加焊缝熔深自前已有人研究壶气中加人氮气对铝及其合金MIG 焊接的影响[6,7]，据报道，在氩气中加入10%的氮气可以有效的增加焊缝熔深及抗拉强度并细化晶粒[8]
之前的研究主要集中在氩气中加人较多氢气对铝及其合金的焊接性能影响。但过多的氮气易降低温及其合金焊缝表面质量并增加出现气孔的风险，如果通过在氩气中加人微量氮气克服上述问题，并获得理想的熔深进而提高焊接效率，对于铝及其合金焊接的研究工作更具有重要意义．试验研究目的就是希望采用一种新的气体方法增加铝及其合金 MIG焊接效率并保证良好的焊接质量和力学性能
对降低工业用气成本具有参考价值收稿日期：方数据5
试验材料选用5086铝合金，其化学成分见表1.
焊接试板尺寸为300mm×150mm×5mm，焊接方法为自动MIG焊接，焊接电源采用AIRLIQUIDE WELDING公司生产的DIGI@WAVE500.焊丝采用 AMg5，直径为Φ1.2mm.保护气体分别采用100% Ar,75% Ar +25% He,Ar + N2
表15086铝合金化学成分（质量分数，%） Table1Chemical compositions of 5086
Cu
IS
Mn 0.45
Mg 4.0
Zn
Al
其它
0.15
REM
试验采用表面堆焊研究保护气体对焊缝熔池形
说的影响，采用对接焊研究保护气体对力学性能及焊接质量的影响．表2是表面堆焊和对接焊的焊接工艺参数，试验固定相同的送丝速度、焊丝伸出长、焊接速度以及气体流量，
焊接过程中，采用高速摄像系统对电弧形态及熔池进行视觉检测.该摄像机机体为PhotronFAST-CAMSA-X21000KM4.在1024×1024像素下,最大拍摄速度为12500顿/s.
焊后，对焊接接头取焊接平稳段的横截面制备宏观金相，测量焊缝的熔宽、熔深、余高，分析保护气体对熔池形貌的影响，通过XRD分析，探讨保护气体对熔深影响的原因．同时对焊接接头进行力学性