2219铝合金TIG焊接性研究
两种热处理状态2219铝合金对接接头补焊特性
Cu
Mn
Ti
Mg
Zr
Zn
#i
V
Fe Si
Al
5.8 -6.8
0.2 -0.4 0.02 -0. 1
0.02 0.1 -0.25 0.10
—
0.05 -0.15
0.3 0.2
余量
-----------------------收稿曰期：2018- 1 1 - 2 2 doi：10.12073/j.hj.20181122001
的显
宏观力学性能，研究成果表明，2 2 1 9 铝
合 种 理状态焊接接
种 理状态焊接
接头相比，接头力学性能的 性有所降低，接头存在
弱点[5]。而补焊一定程度上又使接头的力学性能恶
， 开 展 2219 合 种 理状态接 焊性
能的研究，探 焊对接头力学性能的影响规律，减小
焊对接头性能的不利影响，对 宽 该 合 加深对其焊接性 具有重要意义。
流氦弧打底+ 交 流 氩 弧 盖 面 ）接头背面用气动铣刀模 拟 实 际 贮 箱 补 焊 时 手 工 加 工 船 形 凹 槽 ，开 槽 深 度 约 为 试 片 厚 度 的 1/2,如 图 2 所示。补焊使用的焊接参数见 表 3 。焊 丝选用直径为2.4 mm的ER2325光 亮 焊 丝 ，焊
接 电 源 选 用 碰 11^700变 极 性 焊 机 ，保护气为99.999% 高纯氦气和氩气。一次补焊采用手工变极性T IG 方法 一 次 焊 满 ，二 次 补 焊 在 一 次 补 焊 焊 缝 表 面 再 次 开 同 样 尺寸的船形凹槽，同 样 采 用 手 工 变 极 性 T IG 方法一次 焊满。 1.3 测试分析方法
处 理 + 1 0 % 冷 变 形 + 人工时效）。2 2 1 9 铝合
2219-T87铝合金TIG焊缝摩擦塞补焊接头组织及性能
2219-T87铝合金TIG焊缝摩擦塞补焊接头组织及性能杜波;杨新岐;孙转平;王东坡【摘要】采用摩擦塞补焊工艺,对8,mm厚的2219-T87铝合金TIG焊缝进行焊接实验,采用光学显微镜、扫描电子显微镜观察接头的焊缝成型、显微组织和强化相转变,通过硬度测试、拉伸试验、断口观测研究接头的力学性能和断裂特征.结果表明:摩擦塞补焊接头可分为塞棒区、塞棒热力影响区、再结晶区、热力影响区、热影响区和母材区/TIG焊缝区6部分;接头热影响区和热力影响区的强化相粗化,发生局部软化,垂直于TIG焊缝方向的最低硬度(95.1,HV)出现在热力影响区,平行于TIG 焊缝方向的最低硬度(75.3,HV)出现在热影响区;接头的抗拉强度可达321.3,MPa,断后伸长率可达2.8％,,分别为母材的72.2％,和28.0％,;拉伸试样断裂位置为热力影响区,断口呈剪切韧窝,属于塑性断裂.【期刊名称】《天津大学学报》【年(卷),期】2018(051)012【总页数】6页(P1303-1308)【关键词】摩擦塞补焊;2219-T87铝合金;TIG焊缝;微观组织;力学性能【作者】杜波;杨新岐;孙转平;王东坡【作者单位】天津大学天津市现代连接技术重点实验室,天津 300350;天津大学天津市现代连接技术重点实验室,天津 300350;天津大学天津市现代连接技术重点实验室,天津 300350;天津长征火箭制造有限公司,天津 300451;天津大学天津市现代连接技术重点实验室,天津 300350【正文语种】中文【中图分类】TK453.92219铝合金是我国新一代运载火箭贮箱结构材料，搅拌摩擦焊已成功应用于火箭贮箱筒段纵缝的焊接，但受到贮箱体积和焊接条件的影响，运载火箭贮箱环焊缝及角焊缝的连接目前仍采用VPTIG焊接工艺．研究表明，2219铝合金采用VPTIG 焊接时，接头容易产生气孔缺陷，严重降低接头的力学性能，需要对气孔缺陷进行补焊，以满足贮箱的使用要求．摩擦塞补焊(friction plug welding，FPW)是英国焊接研究所于1995年发明的一种新型固相补焊技术[1]．该技术可用于搅拌摩擦焊尾孔的消除及焊接缺陷的修复，在火箭贮箱结构的制造过程中具有重要应用．国外对FPW进行了大量的实验和工艺优化工作[2-4]；国内对FPW的研究起步较晚[5-10]，与2219-T87铝合金TIG焊缝FPW相关的研究鲜有报道．本文对火箭贮箱结构用2219-T87铝合金TIG焊缝和2A14-T6铝合金塞棒进行了FPW工艺实验，焊后对接头的焊缝成型、微观组织、显微硬度、抗拉强度及拉伸断口进行了观察和测试．研究结果对FPW工艺应用于火箭贮箱制造中TIG焊缝缺陷的修复具有重要的理论和工程意义．实验板材料为2219-T87铝合金TIG焊缝，规格为200,mm×80,mm×8,mm，塞棒材料为2A14-T6铝合金．实测2219-T87铝合金TIG焊缝的抗拉强度为232.2,MPa，断后伸长率为1.23%,．2219-T87铝合金和2A14-T6铝合金的主要化学成分见表1．TIG焊缝的摩擦塞补焊工艺实验在天津大学自主设计研制的大功率摩擦柱塞焊接系统上完成，塞棒和塞孔的形状尺寸设计如图1(a)所示．通过前期的工艺实验，在优化的焊接工艺下进行实验(焊接转速5,000,r/min，焊接压力40,kN，顶锻压力45,kN，保压时间5,s，塞棒压入量6,mm)．金相试样采用线切割切取，经磨光、抛光后用Keller试剂腐蚀并在OLYMPUSGX51 光学显微镜下观察其显微组织．使用432SVD自动转塔数显维式硬度计测量接头的硬度分布，载荷1,000,g，加载时间10,s．依据国家标准《焊接接头拉伸试验方法》(GB/T 2651—2008)进行FPW接头的拉伸实验，拉伸试样尺寸如图1(b)所示．拉伸测试在CSS-44100电子万能实验机上进行，加载速率3,mm/min．使用Hitachi-S4800扫描电镜观察拉伸断口的宏观与微观形貌．图2(a)、2(b)分别为FPW接头平行和垂直于TIG焊缝方向的截面形貌．从图2中可以看出，由于焊接过程中连接界面附近塑性材料的流动，FPW接头的上表面形成飞边，下表面形成挤出端．两个截面的整体形貌比较相近，但由于TIG焊缝的焊核区硬度较低，流动性较好，平行于TIG焊缝方向飞边翻卷程度明显比垂直于TIG焊缝方向大．根据接头的组织特征，可将接头分为塞棒区(plug metal，PM)、塞棒热力影响区(plug thermo-mechanically affected zone，PTMAZ)、再结晶区(recrystallized zone，RZ)、热力影响区(thermo-mechanically affected zone，TMAZ)、热影响区(heat affected zone，HAZ)和母材区(base metal，BM)/TIG焊缝区(TIG weld)6个部分．图3为图2(a)中标注位置的显微组织．在平行于TIG焊缝方向截面上，塞棒中心只受到了焊接热循环的影响，保持了原始的细长晶粒形态(如图3(a)所示)；连接界面处发生了剧烈的热力耦合作用，此处的组织再结晶形成均匀细小的等轴晶组织(如图3(c)所示)；紧邻RZ两侧的TMAZ和PTMAZ发生了部分再结晶，但晶粒尺寸比RZ的大(如图3(c)所示)；而远离RZ的TMAZ和PTMAZ则只是发生了较大的塑性变形，且越靠近RZ变形越大(如图3(b)、3(d)和3(e)所示)；HAZ和TIG焊缝区均为尺寸较大的等轴晶粒，晶粒尺寸约为100～200,μm(如图3(f)所示)．由于预钻塞孔时，原来TIG焊缝的焊核区及其周围的组织已被去除，所以接头垂直于TIG焊缝方向截面的显微组织与母材FPW接头基本一致，之前的研究中已做过详细介绍，故不再赘述[8-10]．图4为扫描电镜下图2(a)中标注位置强化相的形态及分布特征．塞棒中心只受到焊接热的影响，而未受到力的作用，强化相沿塞棒拉拔的方向呈线状分布(如图4(a)所示)；RZ发生动态再结晶，强化相在剧烈的热力作用下得到细化(如图4(c)所示)；靠近RZ的PTMAZ和TMAZ发生部分再结晶，强化相也得到一定程度细化，但尺寸比RZ的大(如图4(c)所示)；稍远离RZ的PTMAZ和TMAZ中的强化相在热力作用下发生明显变形(如图4(b)、4(d)和4(e)所示)；HAZ和TIG焊缝中的强化相在FPW过程中未受到力的作用，强化相均匀分布(如图4(f)所示)．强化相在焊接过程中的演变与接头各区硬度的变化密切相关．TMAZ、HAZ和TIG焊缝中的强化相经历TIG焊接热循环的影响，TMAZ和HAZ又再次经历FPW焊接热循环的影响，这3个区域的组织发生严重过时效，强化相粗化，数量也明显比PM和PTMAZ多．图5(a)、图5(b)分别为FPW接头平行和垂直于TIG焊缝方向截面的硬度分布．硬度测试间距为0.5,mm．实测2219-T87铝合金板的平均硬度为146.5,HV，2A14-T6铝合金棒的平均硬度为133.6,HV．在平行于TIG焊缝方向截面上，TMAZ、HAZ和TIG焊缝区先后经历了TIG和FPW焊接热循环影响，所以这3个区域的硬度都比较低，约为75～80,HV，最低硬度出现在HAZ，最低值为75.3,HV；PM的硬度较高，硬度在122～130,HV范围内波动；PTMAZ的硬度比PM略高，约为135～140,HV，这是由于PTMAZ 发生了部分再结晶，晶粒得到一定程度的细化，从而使硬度得到小幅提高．在垂直于TIG焊缝方向截面上，PM和PTMAZ的硬度基本与平行于TIG焊缝方向截面上的分布一致；硬度自TMAZ开始降低，经过影响区后开始缓慢增加，最低硬度出现在TMAZ，最低值为95.1,HV．由于接头先后经过TIG和FPW焊接过程，TIG焊接过程热输入比较大，HAZ较宽，预钻塞孔时HAZ未能完全被去除，部分保留到了FPW接头中，所以硬度测试结果显示接头出现了较宽的软化区．由此可见，采用FPW工艺修复TIG焊接缺陷，去除了原始TIG焊缝软化严重的区域，降低了接头软化的程度，因此，FPW工艺有利于补焊焊缝力学性能的提高．图6为FPW接头和TIG接头的应力-应变曲线．由图6可知，由于TIG焊过程中较大的热输入和气孔缺陷，接头的力学性能较差，抗拉强度仅为232.2,MPa，断后伸长率为1.23%,，分别为母材的52.2%,和12.3%,；相比之下，TIG焊缝FPW 接头的抗拉强度可达321.3,MPa，断后伸长率可达2.8%,，分别为母材的72.2%,和28.0%,，远远超过TIG接头的抗拉强度和断后伸长率，说明通过FPW工艺对TIG焊缝进行缺陷修复是可行的，且具有明显的优势．图7为TIG焊缝FPW接头拉伸试样的断口形貌．拉伸试样的断裂位置在TMAZ，说明软化的TMAZ是整个接头的薄弱区域．由低倍断口形貌可以看出，拉伸断口呈现韧窝形貌，但韧窝有两种不同形态，即颜色较深的区域A和颜色较浅的区域B，区域A和区域B韧窝均呈现大小韧窝相间分布的特征，大韧窝的底部可清楚观察到强化相粒子；二者均呈现剪切韧窝的特征，区域A剪切韧窝特征更为明显．由FPW接头的断口形貌可知，接头属于塑性断裂，并且FPW过程中TMAZ 的强化相粒子发生聚集和长大．(1) 采用摩擦塞补焊工艺，实现了对8,mm厚2219-T87铝合金TIG焊缝的补焊，并获得了无缺陷的FPW接头．(2) FPW接头由塞棒区、塞棒热力影响区、再结晶区、热力影响区、热影响区和母材区/TIG焊缝区6个部分组成．(3) FPW接头TMAZ和HAZ的强化相严重粗化，发生局部软化，垂直于TIG焊缝方向的最低硬度(95.1,HV)出现在TMAZ；平行于TIG焊缝方向的最低硬度(75.3,HV)出现在HAZ．(4) FPW接头的抗拉强度可达321.3,MPa，断后伸长率可达2.8%,，分别为母材的72.2%,和28.0%,，远高于TIG接头．(5) FPW接头拉伸试样的断裂位置为TMAZ，说明TMAZ是FPW接头的薄弱区；拉伸断口呈剪切韧窝形貌，韧窝底部分布有强化相．【相关文献】［1］ Hartley P J. Friction Plug Weld Repair for the Space Shuttle External Tank[R]. NASA Document ID 20000093962. Johnson Space Center，Marshall Space Flight Center，2000.［2］ Riki T，Terry L，Kenner，et al. Friction Plug Welding：US，6213379 B1[P]. 2001-04-10.［3］ Metz D F，Barkey M E. Fatigue behavior of friction plug welds in 2195 Al-Lialloy[J]. International Journal of Fatigue，2012，43(1)：178-187.［4］ Metz D F，Weishaupt E R，Barkey M E，et al. A microstructure and microhardness characterization of a friction plug weld in friction stir welded 2195 Al-Li[J]. Journal of Engineering Materials & Technology，2012，134(2)：021005.［5］陈忠海，陈家庆，焦向东，等. 2024铝合金圆柱形组合的FHPP试验分析[J]. 焊接学报，2009，30(11)：37-40.Chen Zhonghai，Chen Jiaqing，Jiao Xiangdong，et al. Experimental analysis on friction hydro pillar processing of cylindrical coupling of 2024 aluminum alloy[J]. Transactions of the China Welding Institution，2009，30(11)：37-40(in Chinese).［6］赵衍华，刘景铎，张加涛，等. 2014铝合金摩擦塞补焊接头微观组织及力学性能[J]. 航空制造技术，2009(23)：86-90.Zhao Yanhua，Liu Jingduo，Zhang Jiatao，et al. Microstructure and mechanical propertyof friction plug welding joint of 2014 Ai Alloy[J]. Aeronautical Manufacturing Technology，2009(23)：86-90(in Chinese).［7］王国庆，赵衍华，孔德跃，等. LD10铝合金熔焊接头缺陷的摩擦塞补焊[J]. 焊接，2010(6)：38-42.Wang Guoqing，Zhao Yanhua，Kong Deyue，et al. Friction pull plug welding of LD10 aluminum alloy defects in TIG joints[J]. Welding & Joining，2010(6)：38-42(in Chinese). ［8］杜波，孙转平，杨新岐，等. 异种铝合金摩擦塞补焊接头微观组织及性能[J]. 机械工程学报，2017，53(4)：43-48.Du Bo，Sun Zhuanping，Yang Xinqi，et al. Microstructure and mechanical properties of friction plug welding joints for dissimilar aluminum alloys[J]. Journal of Mechanical Engineering，2017，53(4)：43-48(in Chinese).［9］ Du Bo，Sun Zhuanping，Yang Xinqi，et al. Characteristics of friction plug welding to 10 mm thick AA2219-T87 sheet：Weld formation，microstructure and mechanical property[J]. Materials Science & Engineering A，2016，654：21-29. ［10］ Du Bo，Sun Zhuanping，Yang Xinqi，et al. Weakening mechanism and tensile fracture behavior of AA 2219-T87 friction plug welds[J]. Materials Science & Engineering A，2017，693：129-135.。
2219铝合金直流活性焊接技术
2219铝合金直流活性焊接技术张雷;龙伟民;鲍丽;曲文卿;钟素娟【摘要】铝合金直流正接活性TIG焊是一种新型焊接技术.采用该技术焊接铝合金2219-T87时,以较小电流就能得到表面成形良好、无气孔缺陷的焊缝.添加的无氧化性活性剂是该项技术的关键,它不但可以溶解铝合金表面的氧化膜,而且可与弧柱中的氢离子结合,减小或者消除焊缝中的气孔.与变极性等离子弧焊的焊缝熔合区微观组织相比较,直流正接活性TIG焊无气孔,组织晶粒更加细小,力学性能更好.%DCSP-TIG with activating flux is a new welding technology.The process was applied to joining 2219-T87 aluminum alloys.Pore-free seams with good weld appearance could be acquired in relatively low welding current.The activating flux without oxide played a key role,which could dissolve the oxide film on aluminum surface,and reduce or eliminate the pores in joint by combining with hydrogen in pared with the variable polarity plasma arc welding,DCSP-TIG with activating flux had better mechanical properties due to the pore-free and fine-grain microstructure in the fusion zone.【期刊名称】《电焊机》【年(卷),期】2018(048)003【总页数】4页(P72-75)【关键词】铝合金2219-T87;直流正接氩弧焊;活性焊接;变极性等离子弧焊【作者】张雷;龙伟民;鲍丽;曲文卿;钟素娟【作者单位】郑州机械研究所有限公司新型钎焊材料与技术国家重点实验室,河南郑州450001;郑州机械研究所有限公司新型钎焊材料与技术国家重点实验室,河南郑州450001;郑州机械研究所有限公司新型钎焊材料与技术国家重点实验室,河南郑州450001;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100083;郑州机械研究所有限公司新型钎焊材料与技术国家重点实验室,河南郑州450001【正文语种】中文【中图分类】TG444;TG4510 前言铝及铝合金具有优异的物理性能、化学性能、力学性能及工艺特性，广泛应用于交通运输、航空航天和化工等领域。
2219铝合金TIG焊接性研究
20070801
2219 铝合金 TIG 焊接性研究 摘要
本文通过对新一代运载火箭 3.35m 直径模块助推器研制方案中选定的贮箱材料——厚度为 6mm 的 2219 铝合金板进行焊接试验与测试，研究了该材料的焊接性，同时对焊接工艺进行了初 步研究。从而可为方波 TIG 方法及 2219 铝合金在贮箱焊接加工方面应用的可行性验证，以及后 续的贮箱试制提供必要的依据。
文中对焊缝宽度受焊接参数的影响作用进行了试验研究。试验表明占空比、电流频率、氩 气流量、电弧高度在打底焊接时宜分别选用 20%、100Hz、15L/min、6.5mm，盖面焊接时宜分别 选用 40%、80Hz、18L/min、6.0mm。
通过采用不同的焊接条件，研究了 2219T6 合金的焊接气孔敏感性。结果发现试板供货态和 表面进行丙酮清洗后的试板都产生了链状气孔。试板表面经机械刮削后焊缝中基本不产生气孔。 采用大规范焊接有助于减少 2219T6 合金焊后接头中的气孔。降低焊接时的环境温湿度对减少气 孔存在有利作用。在相同的焊接条件下，2219T6 铝合金和 2A14T6 铝合金焊接气孔敏感性无显 著差异，采用 ER2319 焊丝或 H703 焊丝对 2219T6 合金焊接气孔敏感性无显著影响。
关键词：2219 铝合金，焊接性，气孔敏感性，裂纹敏感性，力学性能，TIG 焊接
Weldability of 2219 Aluminum Alloy in TIG Welding
ABSTRACT
Researches were performed on the weldability and TIG welding technique of 2219 alloy boards with 6mm in thickness, which have been selected as the tank material of the roll booster of a new-type rocket. The purpose of the research is to give support to the validity verification of the manufactural project of the roll booster, in which 2219 alloy and TIG method have been selected, and to provide essential technique to the trial- manufacture of the roll booster.
2219铝合金焊缝组织及其对力学性能的影响
第37卷第1期南京理工大学学报V ol37N o l ：：兰!!!童!旦：一：：：』!兰竺兰些些堂!!!堡!!篁竺!!堡竺!呈!里竺竺兰坠—：：：：—：—：—坠生兰圣!!!兰2219铝合金焊缝组织及其对力学性能的影响薛彩军，许江波，梁珩，张俊苗，林鸿志(南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室，江苏南京210016)摘要：针对厚度为4m m的2219一R7铝合金进行惰性气体钨极保护焊(T ungst e n i ner t gas a r c w el di ng，r兀G A w)试验研究，分析焊缝的组织结构及力学性能。
拉伸试验结果显示，接头试样平均屈服强度为母材的49．3％，乎均抗拉强度为母材的67．8％，断后伸长率为母材的18．5％。
测试了焊接试样各区域的显微硬度，测试结果表明焊缝区域硬度高于其他部位，其中熔合线和热影响区之间的显微硬度最低，同时焊接试样的整体区域硬度均比母材低。
对焊接试样进行腐蚀试验。
发现接头焊缝区抗腐蚀能力明显强于母材。
要提高2219铝合金焊接性能，需改进焊接工艺，减少熔合区以及热影响区的粗大晶粒的形成，解决C uA l2相的偏析等问题。
关键词：2219铝合金；焊接接头；微观组织；力学性能；惰性气体钨极保护焊中图分类号：TG047文章编号：1005—9830(2013)0卜0145—05M i cr ost r uct ure and eI I bct s of m e cha l l i cal pr oper t i e s of2219al呱l i删呱al I oy w el ded j oi ntX ue C ai j un，X u J i an曲o，L i ang H eng，Z ha ng J unm i ao，Li n H ongzhi(St at e K e y L出or at or y of M ec hani c s and C ont r ol of M e c hani cal St m ct ur es，N anj i ng U ni ver s i t yof A er onaut i cs and A st r onaut i cs，N anj i ng2100l6，C hi na)A bst r act：M i c r os t m c t ur e and m echani s m pr opert i es0f2219—1湛7al um i num a110y11G w eI d i Di nt w i t h10m m t hi cknes s ar e st udi e d．T he t es t r es ul t s s how t ha t t he av er ag e yi el d s t r en gt h of t he w el d s ea m is49．3％，t he t ens i l e st r eIl酗i s67．8％and t he el ongat i on盛er t he＆aet ur e i s65．4％of t he bas e m et al．T ens i l e f hct ur es a r e obs eⅣed f南m t he m i c r ogr am s．M i c r0．ha r dness i s t he h设hes t i n t he w e l dzo ne and￡he l ow es￡on t he f hsi on l i ne a nd i n t he heat i nf l u eneed zone．T he ha r dnes s of t he w hol e pl at e i s l ow er t han t ha t of t he ba se m e t al af t er w el di ng．T he coI T o s i on t e st s how s t ha t t he con-o s i on of t he w e l d zon e i s bet t er t ha n t hat of t he ba se m et aL T he r esea r ch r evul t s s how t hat t he D er{．oH nance of 2219al um i num al l oy w e l di ng ca n be i m pm V e d by m el i or at i n g t he w e I di ngpI．oce ss w hi ch ca n 收稿日期：2012～06—20修回日期：2012一09一15基金项目：江苏省自然科学基金(BK2012795)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(N02012081)：江苏高校优势学科建设工程资助项目作者简介：薛彩军(1973一)，男，博士，副教授，主要研究方向：飞行器结构强度，E—m ai l：cj xue@nuaa．edu．cn。
不同热处理状态下的2219铝合金变极性TIG焊焊接接头性能研究
（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）
学位论文作者签名：
签字日期：
年月日
导师签名：
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摘要
本课题以运载火箭贮箱结构材料 2219 铝合金为研究对象，从母材及接头的 热处理状态角度提出了一种解决铝合金焊接接头软化问题的新思路。即对 2219-T6 铝合金母材先进行固溶处理再焊接，最后对接头进行人工时效，对比这 种方案与常规的“固溶+人工时效+焊接”方案的焊接接头强度大小，并通过组织 观察、硬度测试等试验分析不同热处理状态下的接头性能，最后通过应力腐蚀试 验来探究热处理对于抗腐蚀性能的影响。
The slow strain rate tension (SSRT) test was applied to investigate the effect of heat treatment on SCC resistance of 2219 aluminium alloy welded joints. Experimental results shows base metal got the highest resistance against stress
书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。
学位论文作者签名：
2219铝合金厚板MIG焊的工艺研究
332219铝合金厚板MIG 焊的工艺研究司子华 张明新 郭旭东 李海燕 （山西长治清华机械厂，长治 046012）摘要：在工厂条件下, 对35mm 厚2219铝合金采用MIG 焊进行对接双面焊，通过调节焊接电流、电弧电压、焊接速度、氩气流量等控制焊缝成形及焊接质量的关键参数，试制成功35mm 厚2219铝合金板材粗丝MIG 焊对接双面焊的焊接工艺。
焊后发现，35mm 厚2219铝合金焊缝表面鱼鳞纹均匀，焊道宽窄、高低一致，成形美观。
X 光射线探伤实验表明，焊缝质量符合QJ176A —99《地面设备熔焊技术条件》Ⅰ级焊缝标准。
关键词：2219铝合金；厚板；MIG 焊Research on MIG Welding of 2219 Aluminum Alloy Thick PlatesSi Zihua Zhang Mingxin Guo Xudong Li Haiyan （Changzhi Qinghua Machinery Factory, Changzhi 046012）Abstract ：The double sides MIG welding can be adopted to handle 2219 aluminum alloy plates with thickness 35mm in factory, herein the figuration of welding seams and the key parameters of welding quality can be controlled effectively throughout the adjustment of welding current, arc voltage, welding speed, and argon flow. After finishing the welding, it can be seen that the surface ripples of the welding seams are homogeneous and the welding bead has the same width and height. Furthermore, the result of X-ray detection proves that the quality of welding seams are completely in accordance with the standard QJ176A —99Ⅰstipulated in “The Technical Specification of Fusion Welding by Ground-based Devices” .Key words ：2219 aluminum alloy ；thick plate ；MIG welding 1 引言2219铝合金属硬铝合金，可热处理强化，在-235℃至+200℃均具有良好的力学性能、抗应力腐蚀 性能，在航空、航天领域有着广泛的应用。
2219铝合金及变极性TIG焊焊接接头的力学性能
温 环 境 箱 的 控 制 精 度 为 ± ℃ ，可 达 温 度 范 围 是 一 ２ １６ ９ ℃到３０ ０ ℃。试 样 在相 应 的温 度 保 温３ｍｉ后 进 ０ ｎ
行拉 伸试验 。
铝 合 金 ＴＧ焊 接 方 法 经 历 了 直 流 钨 极 接 负 Ｉ （ Ｃ Ｎ） 变极 性ＴＧ 的发 展 过程 。变 极性 ＴＧ ＤＥ 到 Ｉ焊 Ｉ 焊
个 温 区 ，具 体 温度 点 为 ：一 ８￣ １２Ｃ、一 ２ ℃、 １ｏ １０ ５Ｃ、 ７ ℃ 、１０Ｃ。低 温 环 境利 用 液 氮 以及 酒 精 与 液氮 ８ ２＂
的混 合 来 实 现 ，利 用 温 度控 制 箱 来 控 制 温 度 ，低
于 液体 火 箭 推 进 器贮 箱 以储 存 液体 燃 料 。但 是 由 于 铝合 金 性 能评 定 标 准 还 不完 善 ，低 温试 验 条 件
影 响。
关 键 词 ：２ １铝 合 金 ；变 极 Ｉ ２９ ￣ＴＧ；力 学性 能 中 图分 类号 ：Ｔ ５５ Ｇ１ ． １ 文献 标 识 码 ：Ａ 文 章编 号 ：１ ０ — ８ ８ ２ １ ）３ ０ ３ － ５ ５ ４ ９ （ ０ ０ — ０ ０ ０ ０ ０
２ １铝 合金 在零 下２ ０ ２ ０Ｃ ２９ ５ 一 ５ ￣ 的温 度 范 围内 ， 具 有 良好 的加 工 性 能 、高 的 比强度 、抗 腐 蚀 性 能 以及 较 高 的韧 性 ，被 认 为 是 航 空航 天 工 业 中最 具 应 用前 景 的轻 质 高强 结 构 材 料从 而 被 广 泛 的 应用
从 ３９ ａ 加 到 ４ １ ａ ４ ＭＰ 增 ８ ＭＰ ，提 高 了３ ． ；屈 服 强 ７８ ％ 度从２ １ ａ ３２ ａ ７ Ｍｐ 到 Ｏ ＭＰ ，提 高 了 １ ．％。母 材 的 延 １ ４ 伸率 在 室温条 件 下最 低 。从 以上数 据看 出２ １ 铝 ２９
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上海交通大学硕士学位论文2219铝合金TIG焊接性研究姓名：吴龙飞申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：吴毅雄;杨学勤200708012219铝合金TIG焊接性研究摘要本文通过对新一代运载火箭3.35m直径模块助推器研制方案中选定的贮箱材料——厚度为6mm的2219铝合金板进行焊接试验与测试，研究了该材料的焊接性，同时对焊接工艺进行了初步研究。
从而可为方波TIG方法及2219铝合金在贮箱焊接加工方面应用的可行性验证，以及后续的贮箱试制提供必要的依据。
文中对焊缝宽度受焊接参数的影响作用进行了试验研究。
试验表明占空比、电流频率、氩气流量、电弧高度在打底焊接时宜分别选用20%、100Hz、15L/min、6.5mm，盖面焊接时宜分别选用40%、80Hz、18L/min、6.0mm。
通过采用不同的焊接条件，研究了2219T6合金的焊接气孔敏感性。
结果发现试板供货态和表面进行丙酮清洗后的试板都产生了链状气孔。
试板表面经机械刮削后焊缝中基本不产生气孔。
采用大规范焊接有助于减少2219T6合金焊后接头中的气孔。
降低焊接时的环境温湿度对减少气孔存在有利作用。
在相同的焊接条件下，2219T6铝合金和2A14T6铝合金焊接气孔敏感性无显著差异，采用ER2319焊丝或H703焊丝对2219T6合金焊接气孔敏感性无显著影响。
通过刚性固定对接焊接裂纹倾向性试验和十字搭接焊接裂纹倾向性试验，对2219T6合金的焊接裂纹敏感性进行了试验与研究。
刚性固定对接焊接裂纹敏感性试验中未产生裂纹。
十字搭接裂纹敏感性试验中焊缝内晶粒细小，呈等轴状。
裂纹沿共晶网格走向，共晶网格主要由α(Al)-CuAl2共晶组成。
裂纹性质属于结晶裂纹。
在其他焊接条件相同的情况下，6mm厚的2219T6板材比3mm厚的更容易产生裂纹，采用国产的H703焊丝后焊接结晶裂纹敏感性比ER2319焊丝低。
在其他焊接条件相同的情况下，选用大的焊接电流更容易产生焊接热裂纹，经变极性TIG 与方波TIG方法焊接后接头裂纹敏感性无显著差别。
通过采用不同的焊接条件研究了2219T6合金焊接接头的力学性能。
结果表明在本文所述的范围内随着焊接规范增强，抗拉强度、伸长率及焊缝强度系数均增加。
其他焊接条件相同的情况下，经方波TIG或变极性TIG焊接后接头的抗拉强度无显著差别，采用ER2319和H703焊丝得到的接头强度数值相近。
与单面两层焊相比，经两面三层焊后其接头的强度和伸长率都相对较高。
同样焊接条件下形成的焊接接头在-196℃低温下的抗拉强度、伸长率高于室温条件下。
与焊后直接进行拉伸性能测试的接头相比，同样焊接条件下形成的焊接接头经人工时效后其抗拉强度有所提高，但试样整体的伸长率有所下降。
弯曲性能和冲击韧性都随焊接规范的增强而增加。
焊接接头在-196℃低温条件下的冲击韧性低于室温。
经室温拉伸后的接头试样呈现宏观脆性断裂。
焊接接头室温、低温拉伸试样均断裂于熔合区，其断裂机理为准解理与沿晶混合型断裂，焊缝部位室温冲击断裂属微孔缩聚型，焊缝部位低温冲击的断裂机理主要为准解理断裂。
关键词：2219铝合金，焊接性，气孔敏感性，裂纹敏感性，力学性能，TIG焊接Weldability of 2219 Aluminum Alloy in TIG WeldingABSTRACTResearches were performed on the weldability and TIG welding technique of 2219 alloy boards with 6mm in thickness, which have been selected as the tank material of the roll booster of a new-type rocket. The purpose of the research is to give support to the validity verification of the manufactural project of the roll booster, in which 2219 alloy and TIG method have been selected, and to provide essential technique to the trial- manufacture of the roll booster.Influences of welding parameters on the width of weld were found by experiments. The results showed that in backing welding, duty cycle, frequency, argon flow and height of arc would be 20%, 100Hz, 15L/min, 6.5mm, while in cosmetic welding would be 40%, 80Hz, 18L/min and 6.0mm.Pore tendency of 2219 alloy was tested in different welding conditions. The results revealed that there would be substandard chain pores in the joints whatever with purging by acetone before welding or without purging, however almost no pores with scraping. To reduce the pores in joint, welding with stronger welding condition would be beneficial. In the same welding condition , few differences of pore sensitivity were found between 2219 and 2A14 alloy, and so were the differences between the filler wire of ER2319 and H703.Researches on crack tendency of 2219 alloy was performed on rigidly fixed butt joints and intercrossed lap joints. No crack generated in the rigidly fixed butt joints. In the intercrossed lap joints, fine and isometric grains were found, and solidification crack went along the eutectic gridding composed ofα(Al) and CuAl2 phases. Tests revealed that specimens with 6mm in thickness are more tendentious to crack than those with 3mm in thickness, and welding joints with filler wire ER2319 are more tendentious to solidification crack than those with H703. Lower current intensity has less tendency to crack. Few differences of crack tendency were found between SW-TIG(Square-Wave TIG) welding and VP-TIG(Variable-Polarity TIG) welding.Mechanical properties of welding joints in different welding conditions were tested. The results showed that tensile strength, elongation percentage, strength ratio increase when stronger welding condition is applied. No much differences of tensile strength were found between SW-TIG welding joints and VP-TIG welding joints, or between with filler wire ER2319 and H703. Joints welded on both sides with three passes have higher strength than those welded on single side with two passes. Thejoints showed higher strength and elongation percentage at -196℃ than at room temperature. After proper artificial aging process, the strength of joints increases, while the elongation percentage decreases. Bending property and impact property of the joints increase when stronger welding condition is taken. The inspection suggested brittle fracture of the joints, which had broke along the fusion zone in the tensile test at room and lower temperature, with the mechanism of the combination of quasi-cleavage and intercrystalline fracture. The fracture face of the sample from the weld impacted at room temperature showed characteristics of microvoid accumulation fracture, however the one impacted at -196℃indicated the mechanism of the combination of quasi-cleavage and intercrystalline fracture.Keywords：2219 aluminum alloy，weldability，pore tendency，crack tendency，mechanical property，TIG welding上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。