焊后处理工艺对铝合金焊接接头拉伸性能影响

扎贵云

（黄河鑫业有限公司，青海 西宁 810000）

铝合金焊接的焊后处理工艺主要有两种，一种是激光冲击处理工艺，一种是固溶-时效处理工艺，这两种处理工艺对铝合金的焊接接头的拉伸性能都有着重要的影响[1]。本文主要以实验方式研究了两种焊后处理工艺的运行原理，进而根据实验研究深入探究了激光冲击铝合金焊后处理工艺与固溶-时效铝合金焊后处理工艺这两种不同工艺对铝合金焊接接头拉伸性能的影响。

1 实验研究

1.1 激光冲击处理

首先将铝合金试样Ⅰ清洗吹干，为了减轻激光辐射对铝合金试样表面造成微裂纹和形成熔池的损害，同时为了提高铝合金接头的等离子体产生率和能量吸收率，在清洗吹干铝合金试样在铝合金试样Ⅰ后在其上表面及时敷上一层铝箔，铝箔的厚度为0.2毫米，为美国3m公司所生产的专业铝箔。在敷上铝箔之后在用激光器对其进行激光冲击，然后进行试验观察。通过试验与观察，发现，当激光冲击铝合金试样Ⅰ的约束层时，激光的波长大约为2934NM，且其光斑的直径为4NM，通过试验还发现激光的重复频率大概为0.8Hz。

试验完毕后要及时将其冲击完毕，同时也要将铝箔去除，最后在用酒精将铝箔上残留的污渍清洗干净。

1.2 固溶-时效处理

首先将铝合金试样Ⅱ清洗吹干，然后将铝合金试样Ⅱ加入加热炉里面进行热处理处理，此时要控制好固溶的温度，为了试验数据记录，可以将固溶的温服分被调至成465度、495度、535度以及375度，控温精度为10度。在保温0～3小时以后，快速的将铝合金试样Ⅱ移至到水中进行淬火，以此来保留铝合金试样Ⅱ高温下状态组织。

之后在将经过淬火的铝合金试样Ⅱ放入到通风炉里面进行时效处理，这个通风炉要采取箱式的通风炉，这样才方便观察与记录数据。它的处理方式为分别在200度和260度的温度下保温2～12小时，并且每隔两个小时进行取样一次，将样品取出并放在空气中进行冷却。

2 对铝合金焊接接头拉伸性能的影响分析

铝合金试样Ⅰ和铝合金试样Ⅱ在分别经过两种不同的焊后处理工艺以后，直接对其进行切片处理，以此来取得试验试样，通过实验发现，其焊缝在试板的中间位置[2]。

当在电子拉伸机上处理铝合金试样Ⅰ和铝合金试样Ⅱ时，发现它们的拉伸速度都是4nm每分钟。之后随机选取了10个试样进行测算，选取他们的平均值，经过试验发现，采取不同的实效，其试样自身的拉力学性能也有所不同，同时，激光冲击的实验结果与固溶-时效的试验结果也有所不同。

如表1所示，两次激光冲击对铝合金试样Ⅰ和铝合金试样Ⅱ焊接头所造成的力学性能也有所区别。经过试验分析发现，经过激光冲击工艺处理的铝合金试样Ⅰ，它的屈服力有所提高，提高了将近2.1倍，拉强度也提高了2.3倍，除此以外，断后拉伸率和断面收缩率也都有所提高，分别提高了1.75倍和1.25倍。

同样固溶强化也改善了铝合金试样Ⅱ的焊接头，尤其是当固溶温度为575度时获得了较好的力学性能，其抗拉强度提高了1.3倍，屈服应力提高了1.35倍，并且它的断面收缩率、屈服力伸长率的提高都高于铝合金试样Ⅰ的。但是，在两次激光冲击处理后，铝合金试样Ⅰ和铝合金试样Ⅱ的焊接头的拉伸性能得到提高。

表1 铝合金焊接头在不同焊后处理下拉伸性能数据平均值

由于未经处理的铝合金焊接头焊缝区存在着残余拉应力，这些残余拉应力使得铝合金试样在被迫接受外界伸拉应力时致使这两种力产生叠加效应。假如此时它们的应力方向是相同的，此时铝合金试样就会由于这两种力的影响而变形，甚至出现断裂的现象。因此，在实验中，焊后没有经过任何工艺处理的铝合金试样最容易发现锻炼现象，并且其断裂位置一般都会在铝合金试样拉伸残余应力较大的焊接处。当焊接处经过激光冲击或者固溶-时效处理后，它们之间的拉应力便会转变成压应力，而此时，这个区域里面的应力也会逐渐增加。

除此以外，在实验中，当铝合金试样Ⅰ和试样Ⅱ在受到拉伸力影响时，此时，铝合金试样的其它区域的压应力也在增加。

另一方面，当用激光去冲击铝合金试样Ⅰ焊接头时，由于受到冲击，使得试样Ⅰ焊接头的表层材料产生错位运动现象，在错位运动会还会形成一个蛮晶界，产生晶粒细化。因此，采取激光冲击工艺主要是为了能够有效的提高焊接区的晶粒细化，从而不断的提高焊接头的抗拉强度。

虽然试验发现固溶-时效也能够细化晶粒，但是固溶时效的细化程度的效果却远远没有激光冲击的效果那样剧烈。

3 结论

通过本文研究发现，焊后处理工艺对铝合金焊接接头拉伸性能有着重要的影响。

首先，铝合金的焊缝区中心处的硬度不仅仅与固溶时的时间、温度有关，同时还与其时效的温度和时间有关，通过本文的分析，发现了铝合金的最佳固溶工艺的温度与时间，分别为575度和2小时。其次，两种焊后处理工艺，激光冲击的焊后强化效果要高于固溶-时效的工艺；最后，在焊接头拉伸强度方面，通过实验可以发现，激光冲击的效果比固溶-时效的效果更胜一筹。