高強度鋁合金之銲接熱裂研究

Abstract

一般商用鋁及鋁合金的重量輕, 強度大且具有優越的抗腐蝕性, 製造容易成本低, 所 以在工業界及國防界的應用日漸廣泛。由於鋁材本身之特性, 所以在銲接上較一般鋼 材困難許多。 一般鋁材在銲接時常遇到的困難有 (1)熱膨脹係數大, 易生變形。(2) 表面易生氧化 膜。(3) 導熱係數大, 散熱快。(4) 由低溫至熔點無色澤變化, 工作者無法判斷其大 略作業溫度, 尤其熱處理型鋁合金的銲接更不易掌握, 使得業者避免使用鋁銲, 而限 制鋁及鋁合金之使用範圍。 除了銲接上的困難之外, 鋁銲接後亦有下列四種常見的銲接缺陷 (1)變型(Distorsi- on)(2)氣孔(Porosity) (3)熱裂縫 (4)母材熱影響區(Base Metal HAZ)強度降低。其 中熱裂縫是銲接中常遇到的問題, 也是銲接中嚴重的缺陷。 本文利用可調應變試驗與SICO試驗兩種試驗方法, 並輔以影像處理系統, 比較三種鋁 合金熱裂敏感性。可調應變熱裂敏感性測試結果顯示, 三種鋁合金中, 2024－T351抗 熱裂敏感性最差, 2219-T31次之, 6061－T651則有最佳之抗熱裂敏感性。此與SICO試 驗結果趨勢一致, 並以 SEM觀察與EDAX分析證明兩者所產生的熱裂縫型態都一致, 兩 種試驗方法可相互印證。在可調應變熱裂測試中, 外加應變愈大, 則三種鋁合金均呈 現愈多的裂縫。保護氣體的流量愈大, 則能略降低材料的熱裂敏感性, 一般而言, 熱 輸入量越高, 則材料的抗熱裂性越差。 由於影像處理系統應用於試片表面裂縫之檢測, 使得實驗頗具客觀性與準確性, 同時 能提高實驗效率。