焊接方法对5A06铝合金厚板焊缝接头性能的影响.pdf

制造技术研究2011年2月第1期

焊接方法对5A06铝合金厚板焊缝接头性能的影响

李宝华唐众民鄢江武魏宝华陈莹
（湖北三江航天科工集团红阳机械厂，孝感432100）

摘要：分别采用搅拌摩擦焊（FSW）和熔化极氩弧焊（MIG）对20mm厚的5A06铝合
金进行了焊接试验，对两种焊接方式的焊缝接头进行了机械性能测试、显微组织的观察以及
表面残余应力的检测。结果表明，搅拌摩擦焊缝接头的抗拉强度比熔化极氩弧焊缝接头的高，
搅拌摩擦焊缝接头往往断裂于前进侧的熔合过渡区，熔化极氩弧焊缝接头断裂于热影响区；
相比熔化极氩弧焊，搅拌摩擦焊接头晶粒明显细化，焊缝中Mg、Mn等合金元素烧损明显
减少，焊缝表面的残余应力水平也较低。
关键词：搅拌摩擦焊；熔化极氩弧焊；5A06铝合金；表面残余应力

ResearchonEffectsofWeldingWaysonJointProperitiesof
Thick5A06AluminumAlloy

LiBaohuaTangZhongminYanJiangwuWeiBaohuaChenYing
（ChinaSanjiangAerospaceGroupHongyangMachineryPlant,Xiaogan432100）

Abstract：Theexperimentsof20mmthick5A06aluminumalloyweldingbyFSWandMIGareconducted.The
mechanicalpropertiesoftwokindsofjointsandweldsrufaceresidualstressaretested,andthemicrostructureofthe
weldisalsoobserved.TheresultsshowthatthetensilestrengthofFSWjointishigherthanthatofMIGjoint,andthe
fractureofFSWjointoccursalongthefusingtransitionzoneattheadvancingsideoftheweld,however,thejointof
MIGbreaksattheheataffectedzoneintheweld;comparedtotheMIGjoint,thegrainofFSWjointisrelativelysmall,
andthedegreeofburninglossforalloyelementssuchasMgandMnandthelevelofthesurfaceresidualstressinthe
weldislow.
Keywords：FSW；MIG；5A06aluminumalloy；surfaceresidualstress

1引言速发展和推广应用，尤其在航空、航天领域[2～4]。本
文主要对比研究了搅拌摩擦焊和熔化极氩弧焊焊接
5A06铝合金属Al-Mg系非热处理强化变形铝合厚板铝合金接头的组织与性能、表面的残余应力。
金，具有比重小，疲劳强度高等特点。广泛应用于船
舶、建筑、化工和车辆等方面，更是航空、航天产品2试验材料与方法
不可或缺的重要材料[1]。
对于厚板5A06铝合金的焊接，传统的熔焊工艺试验材料是厚度为20mm的5A06铝合金，焊接
中以熔化极氩弧焊的应用最为普遍，该方法应用灵试板的尺寸为350mm×100mm，分别采用搅拌摩擦
活，简单产品不使用工装夹具就可以施焊，是目前国（FSW）和熔化极氩弧焊（MIG）进行焊接，见图1
内航天领域广泛采用的一种焊接方法。搅拌摩擦焊是所示。搅拌摩擦焊的试板由两板对接拼焊而成，采用
TWI于1991年发明的一种新型固态焊接方法，特别FSW-3LM-006搅拌摩擦焊设备进行焊接，焊接参数
适合于铝合金产品的焊接，自它问世以来，得到了迅为旋转速度300r/min，焊接速度为120mm/min，搅拌

作者简介：李宝华（1982-），工程师，焊接专业；研究方向：搅拌摩擦焊和熔焊工
艺。
收稿日期：2010-12-11
34
制造技术研究航天制造技术

头倾角为2º；熔焊试板采用单V型坡口形式，坡口夹区的界面明显。
角为90º，钝边高度为3mm，间隙为2mm，采用型号
RSAS
为PRO4200肯倍熔化极氩弧焊进行多层焊接，焊丝

为ER5356-Ф1.2，采用较小的电流打底，保证焊透，

焊接电流为225A，电压为21.5V，送丝速度为

12m/min，气体流量为22L/min；然后采用大电流盖面，
5mm100µm
焊接电流为290A，电压为24V，送丝速度为14m/min，

气体流量为25L/min。a焊缝横截面形貌b焊核区

焊接完毕后，将焊缝制成拉伸试样，进行