铝合金螺旋管双丝焊接工艺技术研究(2)
3.4.1 8mm5083铝合金焊接试验 19
3.4.2 10mm5083铝合金焊接试验 20
4 焊缝微观组织及性能 22
4.1 拉伸试验 22
4.2 焊缝微观组织 24
4.3 焊缝显微硬度 26
结论 28
致谢 29
参考文献 30
1 引言
1.1 课题背景及选题意义
铝合金因其密度小、强度高、耐腐蚀，在高速快艇、高速列车、汽艇及航空航天等方面的应用日益扩大。然而，由于铝合金焊接容易形成夹杂和容易出现气孔，有较大的热裂纹倾向，这对于焊接质量要求较高的部件而言，时间铝合金的精密焊接具有相当大的难度。另外，铝合金焊接还广泛存在着强度不高、变形较大等较为严重的质量问题。因此，研究铝合金的高效率、高质量的精密焊接就显得尤为重要。
螺旋管也成螺旋钢管或螺旋焊管，是将低碳素结构钢或低合金结构钢按一定的螺旋线的角度（叫成型角）卷成管坯，然后将管焊缝焊接起来制成。它可以用较窄的带钢生产大直径的钢管。螺旋管主要用于是由、天然气的输送管线，其规格用外径*壁厚表示。螺旋管有单面焊的和双面焊的，焊管应保证水压试验、焊缝的抗拉强度和冷弯性能复合规定。
本课题主要研究高强铝镁合金螺旋管的焊接。该螺旋管主要应用于核电站输电设备GIL。GIL是气体绝缘金属封闭输电线路（gas insulated metal enclosed transmission line）的简称。选用的铝合金牌号为5083，属于5系铝镁合金，板厚为6mm，采用TIG双面双弧焊的方法。提高了焊接速度，减小了单位时间内焊缝成形的热输入，因而热影响区减小，接头力学性能提高，焊后焊缝外观成形良好，无缺陷，且工艺简单。所以，研究铝合金螺旋管双面TIG焊对于减少焊接变形、提高焊接质量、提高焊接生产率，具有非常重大的实际意义与经济意义。
1.2 铝合金焊接性分析
1.2.1 铝镁合金焊接特性
5083铝合金属于铝镁合金，在焊接时有如下特性：
（1）氧化能力强，合金表面容易形成 氧化薄膜，会妨碍金属间良好的结合，易形成夹渣，并会吸收水分，导致焊缝生成气孔。
（2）导热、导电性好，铝镁合金的热导率、比热容都很大，在焊接过程中，大量的热被传导到母材内部，为了保证焊接质量，必须采用能将集中、功率大的热源，并适当采取预热等措施。
（3）铝镁合金焊接时，氢易溶解于液态铝中，随着温度的降低，氢的溶解度降低，液态铝中氢大量析出，形成气泡，同时铝镁合金的密度小，气泡在熔池中上升速度慢，加上铝导热性好，熔池凝固快，氢气来不及逸出形成气孔。
（4）合金固态变化时，无明显颜色变化，因此不易判断母材温度，给操作带来困难[1]¬¬。
目前使用于铝合金的焊接方法有MIG、TIG—MIG双面双弧焊接、双面TIG焊接、激光—TIG双面焊接、等离子—TIG双面焊接、交流脉冲双面焊接等方法。
1.2.2 铝合金的焊接缺陷
1.2.2.1 焊接气孔
氢是铝及其合金熔焊时产生气孔的主要原因，弧柱气氛中的水分和氧化膜中的水分对气孔的产生有很大影响。
弧柱空间总是或多或少存在一定数量的水分，尤其在潮湿季节或湿度大的地区进行焊接时，由弧柱气氛中水分分解而来的氢，溶入过热的熔融金属中，可成为焊缝气孔的主要原因。这时所形成的气孔，具有白亮内壁的特征。
在正常的焊接条件下，焊丝或工件的氧化膜中所吸附的水分将是生成焊缝气孔的主要原因。而氧化膜不致密、吸水性强的铝合金，主要是Al-Mg合金，要比氧化膜致密的纯铝具有更大的气孔倾向。因为Al-Mg合金的氧化膜中含有不致密的MgO，焊接时，在熔透不足的情况下，母材坡口端部未除净的氧化膜中所吸附的水分，常常是产生焊缝气孔的主要原因。