吳海旭，楊 麗，李洪林，石 玲，屈玉石

（遼寧忠旺集團有限公司，遼陽111003）

0 前言

中國軌道客運交通正處于集中投資、集中建設(shè)、高速持續(xù)發(fā)展時期，無論是建設(shè)規(guī)模、發(fā)展速度、技術(shù)含量之高、舒適性之好、速度之快，在世界軌道交通發(fā)展與建設(shè)史上都是絕無僅有的[1]。隨著高速列車的快速發(fā)展，其高速性、輕量化以及對列車舒適性和安全性的要求使得其車體型材的截面尺寸和形狀復雜性進一步增加，呈現(xiàn)出大規(guī)格復雜截面形狀特點[2]。其目前生產(chǎn)工藝主要采用的是組合模擠壓，亦稱焊合擠壓法。組合模擠壓模具結(jié)構(gòu)特點是將模芯置于?？字信c模子組合成一個整體，?？椎男螤詈统叽鐩Q定了型材的外形和尺寸，而模芯的形狀和尺寸決定著型材內(nèi)孔的形狀和尺寸[3]。在焊合擠壓過程中，鋁料經(jīng)過模具分流后在模具焊合室重新焊合后流出模具成型。如果外觀模具和工藝設(shè)計不當?shù)纫蛩?，會使合金在擠壓成型后的焊縫部位易出現(xiàn)焊合不良，嚴重影響型材的力學性能[4]。

本文結(jié)合相關(guān)標準及實際工作經(jīng)驗，對大規(guī)格復雜截面鋁型材擠壓焊縫的破壞性折斷檢測方法和金相檢測方法進行了總結(jié)分析，以期為從事鋁及鋁合金加工產(chǎn)品相關(guān)檢測的人員提供參考。

1 擠壓焊縫形成及影響因素

模具的設(shè)計與制造是生產(chǎn)具有多個模芯的大規(guī)格復雜截面空心鋁型材的關(guān)鍵因素[5]，而分流組合模是生產(chǎn)大規(guī)格復雜截面空心型材的主要模具形式。使用分流組合模生產(chǎn)大規(guī)格復雜截面空心鋁型材的簡述工藝過程為：（1）將坯料放入擠壓筒中；（2）在填充擠壓和擠壓過程中，在擠壓桿通過擠壓墊片所傳遞的壓力作用下，坯料被模子的模橋分成幾股金屬流，流入焊合室；（3）這些金屬流在高溫高壓高真空的條件下在焊合室內(nèi)被重新焊合；（4）焊合后經(jīng)?？着c模芯（工頭）形成的縫隙之間流出而形成所需要形狀和尺寸的空心制品。

擠壓焊縫即形成于上述擠壓過程，鋁型材制品的焊縫數(shù)量與金屬流的股數(shù)相同。分流孔的大小、數(shù)量和形狀以及分布位置、焊合腔的形狀和尺寸、模芯的結(jié)構(gòu)等對制品的焊縫組織和力學性能方面起著決定性作用[6]。

圖1為常見的分流組合模形式，而圖2、圖3分別為采用分流組合模生產(chǎn)的某大規(guī)格復雜截面鋁型材截面及擠壓焊合縫位置示意圖。

圖1分流組合模常見形式

圖2某型號大規(guī)格復雜截面鋁型材

圖3某型號大規(guī)格復雜截面鋁型材擠壓焊縫位置

2 擠壓焊縫的質(zhì)量檢測

采用分流組合模（焊合擠壓法）生產(chǎn)的大規(guī)格復雜截面鋁型材是我國軌道交通與公路貨運行業(yè)輕量化快速發(fā)展的重要材料基礎(chǔ)，擠壓焊縫焊合質(zhì)量是否良好，對鋁合金型材的力學性能甚至交通運輸車輛的運行安全都有著至關(guān)重要的影響。因此，為確保檢測結(jié)果的準確性，筆者認為，日常檢測分析工作中，最好采用金相檢測和破壞性檢測方法相結(jié)合的方式進行。

金相檢測一般以低倍組織檢測為主，輔以顯微組織檢測，我國的參考標準分別為GB/T 3246.2-2012和GB/T 3246.1-2012。破壞性檢測我國的參考標準為GB/T 32790-2016，對于大規(guī)格復雜截面鋁合金擠壓型材，通常采用其中的折斷法。折斷法檢測結(jié)果及其評定方法，主要是根據(jù)擠壓焊縫是否斷裂和斷口分析進行判定。

2.1 金相檢測

2.1.1 低倍組織檢測

我國GB/T3246.2-2012低倍組織檢驗方法規(guī)定：用舌形模或分流組合模擠壓的制品，其焊合區(qū)出現(xiàn)連續(xù)或斷續(xù)的黑色縫隙，稱焊合不良。如出現(xiàn)白色或暗色細道，未破壞內(nèi)部組織連續(xù)性，應(yīng)屬于正常組織。實際生產(chǎn)中，擠壓焊縫的低倍組織特征如表1所示[7]。

表1擠壓焊縫低倍組織特征

2.1.2 顯微組織檢測

對于擠壓焊縫質(zhì)量檢測而言，顯微組織檢測有時用于輔助低倍檢測。圖4、圖5分別為某型號6005A鋁合金型材擠壓焊縫顯微組織檢測結(jié)果。其中，圖4為焊合不良、圖5為焊合良好。

圖4 6005A型材焊縫顯微圖（焊合不良）

圖5 6005A型材焊縫顯微圖（焊合良好）

2.2 破壞性折斷檢測

2.2.1 檢測方法

擠壓焊縫破壞性折斷檢測的原理是對鋁型材試樣擠壓焊縫進行連續(xù)彎曲加載，直至達到試樣最大變形量或發(fā)生斷裂。

試樣折斷后，根據(jù)斷裂位置和焊縫斷口評定是否焊合良好。圖6為折斷試驗裝置[8]。

圖6折斷試驗裝置示意圖

2.2.2 檢測結(jié)果評定

首先必須確定試樣的斷裂位置，既確認是否在擠壓焊縫處斷裂。如果試樣未沿著擠壓焊縫斷裂或在擠壓焊縫附近區(qū)域斷裂，即擠壓焊縫未斷裂，則可判定為焊合良好。如果試樣沿擠壓焊縫斷裂（或斷面即為擠壓焊縫），則需根據(jù)擠壓焊縫斷口判定是否焊合良好。若擠壓焊縫斷口呈凸凹纖維狀特征，即延性斷裂，可判定為焊合良好；若擠壓焊縫斷口呈平齊狀特征，即脆性斷裂，可判定為焊合不良。

圖7為焊合不良的擠壓焊縫典型斷口模型。圖8、圖9為擠壓焊縫折斷試樣斷口實物圖，其中圖8為焊合不良、圖9為焊合良好。

圖7焊合不良的擠壓焊縫典型斷口模型

圖8擠壓焊縫焊合不良試樣

圖9兩種擠壓焊縫焊合良好試樣

從圖中可以看出，圖8試樣擠壓焊縫斷口完全為脆性斷裂II區(qū)特征，呈平齊狀斷口，判定為焊合不良。圖9試樣擠壓焊縫斷口呈延性斷裂III區(qū)特征，判定為焊合良好。

3 結(jié)論

（1）大規(guī)格復雜截面鋁型材擠壓焊縫的質(zhì)量檢測，可以采用金相檢測和破壞性檢測兩種方法相結(jié)合進行。

（2）金相檢測以低倍檢測為主，輔以顯微組織檢測，破壞性檢測一般采用折斷方法。

（3）擠壓焊縫折斷檢測及其評定方法，主要是根據(jù)焊縫是否斷裂及其斷口分析進行判定。