7A52鋁合金電子束焊接7A52鋁合金介紹7A52鋁合金屬于Al-Zn-Mg-Cu系超硬鋁合金，該合金具有高的比強度、硬度、熱加工性能好、塑性好、焊接性能優良、耐蝕性和韌性好等優點。是建筑、航空航天器、地面車輛和裝備的主要焊接結構材料。但是，該合金在焊接時存在焊縫強度低、焊接頭耐磨性差和疲勞強度低等問題。特別是對于中厚板（20~60mm）的焊接，該類問題更加突出。因此焊接7A52鋁合金要求采用能量密度集中、熱輸入小、焊接速度高的高效焊接方法。電子束焊接技術：將高能電子束作為加工熱源,用高能量密度的電子束轟擊焊件接頭處的金屬,使其快速熔融,然后迅速冷卻來達到焊接的目的。電子束作為焊接熱源的突出特點是：功率密度高、穿透能力強、精確、快速、可控、保護效果好。電子束焊接方法該試驗所選的母材是20mm厚的7A52鋁合金軋制板材，其化學成分見表1。試驗方法采用試件法，選用中壓電子束焊機，最大加速電壓為60kV。表17A52鋁合金的化學成分（質量分數，%）試驗選材1、通過對焊接設備的調控，在焊接過程中實現焊接參數連續變化，焊接工藝參數見表2。2、在試件不同參數區域進行線切割取樣，經打磨、拋光和腐蝕后對焊縫形狀進行對比，得到最優工藝參數。3、采用所得最優工藝參數實施焊接，對試件焊縫形狀和力學性能進行檢測。

表2電子束焊接工藝參數

試驗步驟

一、電子束流變化下的焊縫形貌

電子束焊接的主要工藝參數包括：加速電壓Ua、電子束流Ib、聚焦電流If、焊接速度v和工作距離。由于大多數電子束焊接中，加速電壓往往不變，為了滿足不同焊接工藝的需要，常常要調節電子束流值。

焊后在1號和2號試件上，依據電子束流增量的步長計算出不同電子束流值所對應的焊縫截面位置，截取8個焊接截面，形貌如圖1所示，8個截面對應的形狀參數見表3.試驗結果及分析圖1不同電子束流的焊縫截面形貌表3不同電子束流的焊縫形狀參數1號試件2號試件開始焊透圖2電子束流對焊縫形狀參數的影響二、聚焦電流變化下的焊縫形貌

聚焦電流的取值和焦點的位置對焊縫形狀影響很大。本試驗采用的是下焦點焊，焦點位于熔深的30%處，試驗著重對聚焦電流取值范圍進行測試。焊接工藝參數見表2。

依據聚焦電流增量的步長計算出不同聚焦電流值所對應的焊縫截面位置，截取5個焊縫截面，焊縫形貌如圖3所示，5個截面對應的形狀參數見表4。圖3不同聚焦電流的焊縫截面形貌表4不同聚焦電流的焊縫形狀參數3號4號圖4聚焦電流對焊縫形狀參數的影響三、焊縫參數優化后的組織性能和力學性能分析

根據試驗結果，選擇最優數據，組成優化的參數組如表5所示，對材料焊接并對組織性能和力學性能進行分析。表5電子束焊接優化參數1、焊縫顯微組織形貌

圖5（a）電子束焊縫邊緣顯微組織形貌細晶區熔合線HAZ(A)羽毛狀

晶區圖5（b）羽毛狀晶區顯微組織形貌（SEM）2、焊接接頭力學性能

2.1拉伸試驗表6焊接接頭與母材拉伸試驗數據2.2維氏硬度值在焊縫頂部、中部、底部，分別以焊縫中心為原點，以1mm為步長向左右兩側各取14個點測試維氏硬度值，結果顯示焊縫中心位置中部的硬度高于焊縫頂部和底部。母材維氏硬度為170HV，焊縫頂部維氏硬度最小值為104HV，為母材的61%。2.3沖擊試驗

試驗結果得出，母材沖擊韌度為26.3J/cm2，焊縫的沖擊韌度為25.1J/cm2，為母材沖擊韌度的5.4%，接頭熱影響區的沖擊韌度為15.9J/cm2，為母材沖擊韌度的60.4%。一、對于中等厚度的7A52鋁合金板材，采用中壓真空電子束焊機，通過調節電子束流、聚焦電流，可以實現良好的焊接，能夠滿足產品的需求。二、電子束流對焊縫形狀的影響較大，電子束流數值的可調范圍較大，隨著電子束流的增大，熔寬、

熔深、焊縫寬度都呈現規律性變化，且深寬比顯

著增加。聚焦電流對焊縫形狀的影響很大，聚焦

電流數值的可調范圍較小，微小的數值變化可使

焊縫形狀突變。結論三、7A52鋁合金板材電子束焊接接頭焊縫區晶粒細小均勻；接頭性能優良，接頭