一种高性能铝合金自动焊丝，属于金属材料类的焊接材料，其化学成分按质量百分数是：0.01％～0.5％的Zr，0.01％～0.5％的Sc，0.06％～3.0％的Li，0.01％～0.5％的Er2O3，0.01％～0.5％的Pr，0.05％～0.20％的Cr，0.05％～0.20％的Mn，0.05％～0.25％的Ti，4.5％～6.2％的Mg，余量为Al。使用市售的铝锭、镁锭、氧化铒、金属Pr、金属Li、铝锆合金、铝钪合金，采用常规冶炼方式按设计成分配比，冶炼时加入经优化筛选确定的“覆盖剂”、“除气剂”冶炼、连铸，可得到棒(线)材。通过退火、剥皮拉拔，即得到丝材。经过清洗、上盘，即得到可用于自动焊接的焊丝。也可经过校直、切断，得到直丝。本发明专利技术产品可采用MIG焊、TIG焊、激光焊以及复合热源焊接方法，用于铝结构件的自动或半自动焊接。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料类的焊接材料，具体涉及ー种高性能铝合金自动焊丝。
技术介绍
目前，在五金行业、家电行业、制冷行业、汽车行业，大量采用高强铝合金结构。近几年，在高铁、轻轨列车“轻量化制造”的需求带动下，高强铝合金的应用越来越广泛，但是，高强铝合金的焊接问题始终未能很好地解決，特别是焊缝气孔问题、焊缝裂纹问题以及焊缝强度低于母材的问题，严重地制约了高强铝合金的应用。解决高强铝合金的焊接难题，主要途径之一是选择高性能焊机，另一途径就是研发、生产性能优异的高性能铝合金焊丝。本项专利技术“高性能铝合金自动焊丝”，即是在上述技术背景下完成的。
技术实现思路
本项专利技术的目的是提供一种焊缝气孔少、焊缝裂纹少、焊缝強度接近母材強度，可用于MIG焊、TIG焊、激光焊以及复合热源焊接方法的自动或半自动焊接的高性能铝合金焊丝。为此，本项专利技术的高性能铝合金自动焊丝，其化学成分按质量百分数是0. 01% O. 5% 的 Zr，O. 01% O. 5% 的 Sc，O. 06% 3. 0% 的 Li，O. 01 % O. 5% 的 Er2O3,0. 01% O. 5%的 Pr，O. 05% O. 20%的 Cr，O. 05% O. 20%的 Mn，O. 05% O. 25%的 Ti，4. 5% 6. 2%的Mg,余量为Al,满足了上述要求。本项专利技术的高性能铝合金自动焊丝，使用市售的铝锭、镁锭、氧化铒、金属Pr、金属Li、铝锆合金、铝钪合金，采用常规冶炼方式按设计成分配比，冶炼时加入经优化筛选确定的“覆盖剤”、“除气剂”冶炼、连铸，可得到棒(线)材。通过退火、剥皮拉拔，即得到丝材。经过清洗、上盘，即得到可用于自动焊接的焊丝。也可经过校直、切断，得到直丝。本专利技术产品可采用MIG焊、TIG焊、激光焊以及复合热源焊接方法，用于铝结构件的自动或半自动焊接。本专利技术基于铝焊丝是ー种柱状強度相对较差的柔软材料，并且在熔融时对氢溶解度极敏感的难题，添加稀土元素Er2O3和金属Pr解决了冶炼与焊接时的氢溶解问题，可将焊丝或焊缝中氢气含量控制在< O. 4ml/100g金属范围。通过对焊丝成分优化，在优化后的成分范围，新专利技术的铝焊丝表面抛光度、焊丝清洁度、焊丝直径控制以及焊丝翘距和螺旋问题均达到要求。具体实施方案本项专利技术主要解决了以下关键性问题I)通过同时添加微量稀土元素Er2O3和金属Pr，解决了铝合金焊丝在冶炼、焊接时的氢溶解问题，可将焊丝或焊缝中氢气含量控制在< O. 4ml/100g金属范围。在上述范围内，焊缝无气孔缺陷产生，保证了焊缝质量。2)经过10组约150个合金配方试验研究发现，在常规合金元素Cr、Mn、Mg的范围内，同时加入微量的Zr、SC、Li、Er203、Pr元素，可以提高并保证焊丝及焊缝具有较高的抗拉强度和较高的塑性，满足了 5356、5083、5087、6N01等高强铝合金焊接的要求。3)试验发现，本项专利技术的高性能铝合金自动焊丝，其Zr、Sc、Er2O3, Pr元素的含量必须控制在O. 01% O. 5%范围，且O. 01% O. 5%的加入量(质量百分数)必须控制在Zr Sc Er2O3 : Pr = I : I : I : I的含量水平；它们与Li元素的比例必须控制在Me : Li = I : 6的水平(Me = Zr、Sc、Er2O3、Pr)。在上述成分范围内，本项专利技术的高性能铝合金自动焊丝，具有最佳的抗气孔性能、焊缝力学性能和焊丝加工性能。与以往研究相比，本专利技术的创造性在于一、研究发现并证明了微量稀土元素Er2O3和金属Pr的抗气孔能力，解决了铝合金 焊丝在冶炼、焊接时的氢溶解问题，不仅可将焊丝或焊缝中氢气含量控制在< O. 4ml/100g金属(O. 4ml/100g金属，是目前国内外公认的高性能铝合金焊丝氢气含量的临界值)范围，从而确保焊缝无气孔缺陷产生，还研究确定了 Er2O3和金属Pr的最佳添加范围分别为O. 01% O. 5% (质量百分数)。需要特别指出的是，研究发现冶炼时加入的“氧化铒(Er2O3) ”、“金属镨(Pr) ”，必须分别满足GB/T 15678-2010《氧化铒》中的“ 121040”牌号品质、GB/T 19395-2003《金属镨》中的“034030”牌号品质，以保证氧化铒、金属镨中带入的其它杂质的量不影响本专利技术“高性能铝合金自动焊丝”的性能。ニ、研究发现了本专利技术的铝合金焊丝，其Zr、Sc、Er2O3, Pr元素的含量必须控制在0.01 % O. 5%范围，且0.01 % 0.5%的加入量(质量百分数)必须控制在Zr Sc Er2O3 : Pr = I : I : I : I的含量水平；它们与Li元素的比例必须控制在Me : Li = I : 6的水平(Me = Zr、Sc、Er2O3、Pr)。在上述成分范围内，本项专利技术的高性能铝合金自动焊丝，具有最佳的抗气孔性能、焊缝力学性能和焊丝加工性能。试验中尝试了 Zr Sc Er2O3 Pr的比例偏离I : I : I : I的幅度在5% 200%的情況。发现不仅焊缝力学性能会发生大幅度下降(下降幅度为10% 40%)，焊缝气孔发生率以及气孔数量提高50% 100%。试验还研究了Me : Li = I : 6 的比例(Me = Zr、Sc、Er2O3、Pr)偏离 I : 6 的幅度在5% 200%的情況。发现焊缝气孔发生率以及气孔数量提高20% 30%，但是焊缝力学性能下降幅度为20% 50%。根据本专利技术的“高性能铝合金自动焊丝”的质量配方比，叙述本专利技术的具体实施方式。实施例一ー种高性能铝合金自动焊丝，其化学成分按质量百分数是0. 01 %的Zr，0.01%的 Sc, O. 06% 的 Li, O. 01% 的 Er2O3,0. 01% 的 Pr, O. 20% 的 Cr, O. 20% 的 Mn，O. 05% 的 Ti,6. 2%的Mg，余量为Al，焊缝的力学性能优良。采用直径为2mm的焊丝，焊接厚度为IOmm的5083铝合金试板，焊接电流为280A、焊接电弧电压为24V、焊接速度为20m/h，氩气气体流量为22L/min.(升/分钟)，采用MIG自动焊对接单道焊接，焊缝抗拉强度为320MPa±40MPa。采用直径为2mm的焊丝，焊接厚度为IOmm的6N01铝合金试板，焊接电流为280A、焊接电弧电压为24V、焊接速度为20m/h，氩气气体流量为22L/min.(升/分钟)，采用MIG自动焊对接单道焊接，焊缝抗拉强度为310MPa±35MPa。实施例ニー种高性能铝合金自动焊丝，其化学成分按质量百分数是0. 5%的Zr，O. 5%的Sc, 3. 0% 的 Li，0. 5% 的 Er2O3,0. 5% 的 Pr，O. 05% 的 Cr，O. 05% 的 Mn，O. 25% 的 Ti，4. 5% 的Mg，余量为Al，焊缝的力学性能优良。采用直径为2mm的焊丝，焊接厚度为IOmm的5083铝合金试板，焊接电流为280A、焊接电弧电压为24V、焊接速度为20m/h，氩气气体流量为22L/min.(升/分钟)，采用MIG自动焊对接单道焊接，焊缝抗拉强度为320MPa±40MPa。采用直径为2mm的焊丝，焊接厚度为I本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高性能铝合金自动焊丝，属于金属材料类的焊接材料，其化学成分按质量百分数是0. 01% 0. 5%的 Zr，0. 01% 0. 5%的 Sc，0. 06% 3. 0%的 Li，0. 01 % 0. 5%...
【专利技术属性】
技术研发人员：林中强，
申请(专利权)人：浙江宇光铝材有限公司，
类型：发明
国别省市：
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