本發(fā)明涉及焊接材料制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種AI-Mg-Si系列鋁合金配用焊絲及其制備工藝。
背景技術(shù)：
鋁及其合金因具有密度小、重量輕、無磁性、比強(qiáng)度高、導(dǎo)電與導(dǎo)熱性好、并且具有良好的成型性以及耐大氣腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于各種焊接結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品之中，諸如航空、航海、汽車制造、石油化工、電信等行業(yè)。
鋁及鋁合金的廣泛應(yīng)用以及鋁合金焊接技術(shù)的飛速進(jìn)步，使得鋁及鋁合金焊絲日益引起人們的關(guān)注。目前我國生產(chǎn)的鋁合金焊絲存在嚴(yán)重的質(zhì)量不穩(wěn)定問題，某些用途（特別是高速列車）的鋁合金焊絲尚依靠進(jìn)口。因此，控制焊絲的化學(xué)成分，提高焊絲的產(chǎn)品質(zhì)量非常重要。此外，焊絲的表面拋光度、清潔度、絲徑均勻度、焊絲翹距和螺旋度等對焊絲質(zhì)量的影響也不可忽視，同樣也是目前鋁及鋁合金焊絲研制和生產(chǎn)中迫切需要解決的問題。
以鋁為基體元素并且以鎂、硅為主要合金元素的變形合金，熱成型性好，中等強(qiáng)度，良好的可焊性和耐腐蝕性。而目前針對這一鋁合金配用焊絲及其焊接性能的研究仍然較少，因此研究該種新型Al-Mg-Si系合金配用焊絲的制備工藝及其焊接性能，對拓展該系鋁合金的應(yīng)用范圍，優(yōu)化國產(chǎn)鋁合金焊絲的制造工藝均具有重要的理論和實(shí)際意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種AI-Mg-Si系列鋁合金配用焊絲及其制備工藝。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
一種AI-Mg-Si系列鋁合金配用焊絲，的原料包括以下重量百分?jǐn)?shù)的各組分 ：Mg：1.2-1.5%，Si：0.8-1.0%，Cu：0.2-0.3%，F(xiàn)e：0.4-0.5%，Cr：0.1-0.15%，Ce：0.15-0.2%，Er：0.1-0.2%，其余為Al。
進(jìn)一步地，所述焊絲直徑為1.5mm-2.5mm。
一種上述AI-Mg-Si系列鋁合金配用焊絲的制備工藝，包括以下步驟：
（a）將原料中各組分Mg、Si、Cu、Fe、Cr、Ce、Er、Al按照配比量進(jìn)行精確稱重，備用；
（b）采用感應(yīng)電阻爐對上述各組分原料進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為690-750℃，熔煉后在氬氣的保護(hù)下進(jìn)行澆鑄得到鋁合金鑄錠；氬氣流量為8-10ml/s；
（c）對所述鋁合金鑄錠進(jìn)行退火處理，退火溫度為450-500℃，保溫時間為8-20h；
（d）對經(jīng)過步驟（c）的鋁合金鑄錠進(jìn)行熱擠壓制得鋁合金盤條；
（e） 將步驟（d）獲得的鋁合金盤條拉拔到規(guī)格尺寸焊絲。
進(jìn)一步地，在進(jìn)行步驟（e）過程中，將拉拔裝置進(jìn)行密封并循環(huán)通入氬氣。
進(jìn)一步地，在進(jìn)行步驟（e）過程中，對鋁合金進(jìn)行退火，退火溫度為450-470℃，保溫3h。
進(jìn)一步地，在步驟（b）中， 所述感應(yīng)電阻爐為中頻感應(yīng)電阻爐，在熔煉過程中，對熔體進(jìn)行攪拌，并在合金液中加入六氟乙烷進(jìn)行除氣與精煉。
進(jìn)一步地，在步驟（b）中，澆鑄鋁合金鑄錠前將合金液靜置10分鐘。
進(jìn)一步地，在步驟（d）中，熱擠壓溫度為450-500℃，擠壓比為15-85。
進(jìn)一步地，步驟（b）中熔煉、澆鑄前將熔煉、澆鑄工具在400-500℃下保溫 1 小時烘干。
進(jìn)一步地，在步驟（a）中，組分Si通過以AlSi20中間合金形式加入。
本發(fā)明所公開的AI-Mg-Si系列鋁合金配用焊絲，在鋁合金中加入Mg能提高抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，這是因?yàn)榧尤腈V后形成強(qiáng)化相（Mg2Si）。Mg含量較大時，由于合金容易發(fā)生腐蝕，因此再添加一定量的Cr來防止這種腐蝕；Si元素是以AlSi20中間合金形式加入，從而避免工業(yè)硅高熔點(diǎn)這一問題；合金中，Er元素的添加可以有效細(xì)化鑄態(tài)晶粒，減小枝晶間距；稀土元素Ce，在鋁及鋁合金鑄造過程中，加入稀土能使鋁中雜質(zhì)重新分布、粗大狀化合物球狀化,以及使晶界凈化,改善變形鋁及其合金的塑性加工性能。本發(fā)明還公開了上述AI-Mg-Si系列鋁合金配用焊絲的制備工藝，步驟設(shè)計科學(xué)合理，有效保證焊絲的性能與質(zhì)量，采用本發(fā)明所公開的AI-Mg-Si系列鋁合金配用焊絲焊接后焊縫成型美觀，焊接接頭性能良好。
具體實(shí)施方式
下面對本發(fā)明一種AI-Mg-Si系列鋁合金配用焊絲及其制備工藝進(jìn)行詳細(xì)說明，本部分的說明僅是示范性和解釋性，不應(yīng)對本發(fā)明的保護(hù)范圍有任何的限制作用。
具體實(shí)施例1：
一種AI-Mg-Si系列鋁合金配用焊絲，制造時焊絲中各組分的重量百分含量為：Mg：1.2%，Si：0.9%，Cu：0.3%，F(xiàn)e：0.4%，Cr：0.1%，Ce：0.15-0.2%，Er：0.15%，其余為Al；
上述AI-Mg-Si系列鋁合金配用焊絲按以下步驟方法制備獲得：
（a）熔煉與澆鑄
熔煉、澆鑄前將熔煉、澆鑄工具在400-500℃下保溫 1 小時烘干。采用中頻感應(yīng)電阻爐熔煉，熔煉溫度為690℃，熔煉過程中，攪拌熔體，使熔體內(nèi)部溫度和成分都均勻化，在合金液中加入六氯乙烷進(jìn)行除氣與精煉。澆鑄前用鋁箔將鎂包裹加入鋁液中，避免其與空氣接觸，生成雜質(zhì)，造成金屬的損耗。靜置10分鐘，然后在氬氣的保護(hù)下進(jìn)行澆鑄得到鋁合金鑄錠，其中，氬氣流量為8ml/s。
（b）均勻化退火
將從步驟（b）得到的鋁合金鑄錠進(jìn)行切頭、銑面后，進(jìn)行均勻化退火處理，退火溫度為450℃，保溫時間為10h。
（c）熱擠壓
均勻化退火后，在470℃進(jìn)行連續(xù)熱擠壓制得合金盤條，擠壓比為15-85，擠壓后坯料尺寸為φ9.5mm。
（d）拉拔
將步驟（c）得到的φ9.5mm盤條經(jīng)過粗、中、細(xì)拉拔到規(guī)格尺寸為 φ2.0mm的成品焊絲。在拉拔過程中焊絲表面容易發(fā)生氧化，可將拉拔裝置盡量密封并循環(huán)通入氬氣，這樣就能以最大程度降低焊絲表面發(fā)生氧化的概率。
（e）拉拔過程中退火
在拉拔過程中進(jìn)行退火，退火溫度為450-470℃，保溫3h。
（f）表面處理及封裝
經(jīng)精刮、拋光、清洗、烘干、精繞上盤，隨后立即用真空袋封裝，得到性能良好的Al-Mg-Si系焊絲。
具體實(shí)施例2：
一種AI-Mg-Si系列鋁合金配用焊絲，制造時焊絲中各組分的重量百分含量為：Mg：1.37%，Si：0.8%，Cu：0.2%，F(xiàn)e：0.5%，Cr：0.1%，Ce：0.15%，Er：0.1%，其余為Al；
按實(shí)施例1所述的方法制備，不同之處在于，熔煉溫度為720℃，步驟(b)中退火溫度為480℃，保溫時間為18h，氬氣流量為8ml/s，步驟（c）中，熱擠壓溫度為450℃，擠壓比為15。所述焊絲直徑為1.5mm。剩余步驟與實(shí)施例1相同。
具體實(shí)施例3：
一種AI-Mg-Si系列鋁合金配用焊絲，制造時焊絲中各組分的重量百分含量為：Mg：1.5%，Si：1.0%，Cu：0.3%，F(xiàn)e：0.5%，Cr：0.15%，Ce：0.2%，Er：0.2%，其余為Al；
按實(shí)施例1所述的方法制備，其中熔煉溫度為750℃，氬氣流量為10ml/s，步驟(b)中退火溫度為500℃，保溫時間為8h，步驟（c）中，熱擠壓溫度為500℃，擠壓比為75。所述焊絲直徑為2.5mm。剩余步驟與實(shí)施例1相同。
選取某一合金作為母材，以上述實(shí)施例1-3中制備的任意一焊絲作為填充材料，利用手工TIG方法施焊，并對焊接接頭進(jìn)行分析，最終得出以下結(jié)論：
第一，本發(fā)明焊絲主要針對變形鋁合金，焊絲的化學(xué)成分設(shè)計主要參考變形鋁合金的成分，這樣焊絲與母材的化學(xué)成分匹配性好，焊縫熔透良好、表面光滑。
第二，本發(fā)明焊絲中加入了微量元素Ce和Er等，接頭組織得到細(xì)化，焊縫綜合性能得到提升。焊縫組織主要為等軸晶和樹枝晶，熔合區(qū)組織主要為柱狀晶。
第三，焊絲中的主要合金元素Mg和Si，結(jié)合形成鋁合金強(qiáng)化相Mg2Si，該強(qiáng)化相顯著提高焊接接頭的力學(xué)性能，尤其抗拉強(qiáng)度。
綜上：該TIG/MIG焊接鋁合金配用焊絲焊后焊縫成型美觀，焊接接頭性能良好。