焊后热处理对6061铝合金焊接接头微观组织与力学性能的影响

6061铝合金是一种可热处理强化的铝镁硅系锻铝，广泛应用于汽车、船舶、铁道车辆结构件，但其焊接接头存在比较严重的软化问题，强度明显降低。因此，本文对6061铝合金焊接接头软化产生的原因进行分析，提出采用固溶+人工时效热处理提高焊接接头的强度，获得了优质的6061铝合金焊接接头。实验用母材为6061-T4(固溶+自然时效)铝合金板材，尺寸为200mm×100mm×8mm；焊丝选用ER5356，直径为2.0mm。母材机械加工60°V形坡口，清理焊缝及附近污染物，然后用丙酮擦洗，再用清水冲净；用emc易倍怎么样丝或刮刀等工具清理氧化膜。采用MIG焊，焊接参数见表1。采用直流反接，环境温度24℃，喷嘴距焊接试件12～22mm，试件不预热。层间清理用emc易倍怎么样丝打磨，层间温度不低于200℃。焊后，焊缝无咬边、表面气孔、裂纹、烧穿、焊瘤、弧坑等缺陷，经无损检测为I级，合格。焊接试件的热处理方案是：525℃×25min固溶处理+160℃×18h时效，空冷。表1 MIG焊接参数焊层数焊接电流/A焊接电压/V焊接速度/(m·h-1)焊接直径/mm气体流量/(L·min-1)
2220~28021~2420~25212~18
焊接热循环导致6061铝合金焊接接头热影响区不同程度的软化，根据焊接温度的分布，热影响区可分为淬火区和过时效区。过时效区是在热影响区内离焊缝较远的部位，热循环作用的温度超过了原有的时效处理温度，但又未达到固溶温度，则强化相Mg2Si从母相分离出来，并聚集长大，导致合金强度及硬度明显降低，即发生“过时效”软化。淬火区是在热影响区内离焊缝较近的部位，热循环作用的温度相对较高，Mg、Si原子溶入基体金属中形成固溶体，发生了固溶强化，与过时效软化区相比，淬火区的强度及硬度相对要高一些。焊态下6061铝合金焊接接头存在的主要问题是热影响区的软化，软化区的宽度及位置与工艺参数有关。焊接电流越高，或线能量越大，软化区宽度越宽，软化区距焊缝中心的位置越远。焊后525℃×25min固溶处理+160℃×18h时效处理可使6061铝合金焊接接头各区域的强度及硬度得到不同程度提高，特别是焊接接头热影响区的软化现象基本消除，焊接接头力学性能良好。