鋁合金焊接常見缺陷及解決措施

1、強的氧化能力

? ? ?鋁與(yu)氧(yang)的(de)親和(he)力很強(qiang)，在(zai)(zai)空(kong)氣中**易(yi)與(yu)氧(yang)結(jie)(jie)合生成致密(mi)(mi)而結(jie)(jie)實的(de)AL2O3薄(bo)膜，厚度約(yue)為(wei)0．1μm，熔點(dian)高(gao)達2050℃，遠(yuan)遠(yuan)超過(guo)鋁及(ji)(ji)鋁合金(jin)的(de)熔點(dian)，而且密(mi)(mi)度很大，約(yue)為(wei)鋁的(de)1．4倍。在(zai)(zai)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)過(guo)程中，氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鋁薄(bo)膜會(hui)阻礙金(jin)屬之間(jian)的(de)良(liang)好結(jie)(jie)合，并易(yi)造成夾渣。氧(yang)化(hua)(hua)(hua)膜還會(hui)吸附水分，焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)時(shi)會(hui)促(cu)使焊(han)(han)(han)縫生成氣孔。這(zhe)些(xie)缺陷(xian)，都(dou)會(hui)降低焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)性(xing)能。為(wei)了(le)保(bao)證焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)質量，焊(han)(han)(han)前必(bi)須(xu)嚴格清(qing)理焊(han)(han)(han)件表面的(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物，并防止在(zai)(zai)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)過(guo)程中再氧(yang)化(hua)(hua)(hua)，對熔化(hua)(hua)(hua)金(jin)屬和(he)處于(yu)高(gao)溫下(xia)的(de)金(jin)屬進行有效的(de)保(bao)護，這(zhe)是鋁及(ji)(ji)鋁合金(jin)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)的(de)一(yi)個重要特點(dian)。

具體的保護措施是：

1）、焊(han)前用機械(xie)或化學方法(fa)清除工件坡口及周圍部分(fen)和焊(han)絲表面的氧化物(wu)；

2）、焊接過程(cheng)中要(yao)采用合(he)格的(de)保護氣體進行保護；

3）、在氣焊時，采(cai)用(yong)熔劑，在焊接過程中不斷用(yong)焊絲挑破熔池表面(mian)的氧化膜。

2、鋁的熱導率和比熱大，導熱快

? ? ?盡(jin)管鋁(lv)及(ji)鋁(lv)合金的(de)熔點遠比鋼(gang)低，但(dan)是鋁(lv)及(ji)鋁(lv)合金的(de)導(dao)熱系數(shu)、比熱容(rong)都很(hen)大(da)(da)，比鋼(gang)大(da)(da)一倍多，在焊(han)接(jie)過(guo)程中大(da)(da)量(liang)的(de)熱能(neng)被(bei)迅速傳導(dao)到基體(ti)金屬內部，為了(le)獲得高質(zhi)量(liang)的(de)焊(han)接(jie)接(jie)頭，必(bi)須采用能(neng)量(liang)集中、功率大(da)(da)的(de)熱源，有(you)時(shi)需采用預熱等(deng)工藝措施，才(cai)能(neng)實(shi)現熔焊(han)過(guo)程。

3、線膨脹系數大

? ? ? ?鋁(lv)及鋁(lv)合(he)(he)金(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)線膨脹系數約為鋼的(de)(de)(de)(de)(de)2倍，凝固時(shi)(shi)體積(ji)收縮率達6．5%－6．6%，因此(ci)(ci)易(yi)產(chan)生焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)變形(xing)(xing)。防(fang)止(zhi)變形(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)有效措施是(shi)(shi)除(chu)了選擇(ze)合(he)(he)理的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)藝參(can)數和焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)順(shun)序外(wai)，采(cai)用(yong)適宜的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)工(gong)裝也是(shi)(shi)非(fei)常(chang)重要的(de)(de)(de)(de)(de)，焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)薄板(ban)時(shi)(shi)尤其如(ru)此(ci)(ci)。另外(wai)，某些鋁(lv)及鋁(lv)合(he)(he)金(jin)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)時(shi)(shi)，在焊(han)(han)縫金(jin)屬中(zhong)形(xing)(xing)成結晶裂(lie)紋的(de)(de)(de)(de)(de)傾向(xiang)性和在熱(re)影響區形(xing)(xing)成液化裂(lie)紋的(de)(de)(de)(de)(de)傾向(xiang)性均較(jiao)大，往往由于過大的(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)應力(li)而在脆性溫度區間(jian)內(nei)產(chan)生熱(re)裂(lie)紋。這是(shi)(shi)鋁(lv)合(he)(he)金(jin)，尤其是(shi)(shi)高強鋁(lv)合(he)(he)金(jin)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)時(shi)(shi)**常(chang)見的(de)(de)(de)(de)(de)嚴重缺陷之一。在實(shi)際焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)現場中(zhong)防(fang)止(zhi)這類裂(lie)紋的(de)(de)(de)(de)(de)措施主(zhu)要是(shi)(shi)改進(jin)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭設(she)計(ji)，選擇(ze)合(he)(he)理的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)工(gong)藝參(can)數和焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)順(shun)序，采(cai)用(yong)適應母材(cai)特(te)點的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)填充材(cai)料等。

4、容易形成氣孔

? ? ?焊(han)(han)接接頭中的(de)(de)氣(qi)孔(kong)是(shi)鋁(lv)(lv)(lv)及(ji)鋁(lv)(lv)(lv)合(he)金焊(han)(han)接時(shi)**易產生的(de)(de)缺陷，尤其(qi)是(shi)純鋁(lv)(lv)(lv)和防(fang)銹鋁(lv)(lv)(lv)的(de)(de)焊(han)(han)接。氫是(shi)鋁(lv)(lv)(lv)及(ji)鋁(lv)(lv)(lv)合(he)金焊(han)(han)接時(shi)產生氣(qi)孔(kong)的(de)(de)主要原因，這已為實踐(jian)所證明。氫的(de)(de)來源，主要是(shi)弧柱氣(qi)氛中的(de)(de)水(shui)分、焊(han)(han)接材(cai)料及(ji)母材(cai)所吸附(fu)的(de)(de)水(shui)分，其(qi)中焊(han)(han)絲及(ji)母材(cai)表(biao)面(mian)氧化(hua)膜的(de)(de)吸附(fu)水(shui)分，以焊(han)(han)縫氣(qi)孔(kong)的(de)(de)產生，常(chang)常(chang)占(zhan)有(you)突出(chu)的(de)(de)地(di)位。

? ? ? 鋁及(ji)鋁合(he)金的液體熔池很容(rong)易吸(xi)收氣(qi)(qi)(qi)體，在(zai)高溫下(xia)溶入的大量氣(qi)(qi)(qi)體，在(zai)由(you)液態凝(ning)固時(shi)，溶解度(du)急劇下(xia)降，在(zai)焊(han)(han)(han)后(hou)冷卻凝(ning)固過程中來(lai)不(bu)及(ji)析出，而(er)聚集(ji)在(zai)焊(han)(han)(han)縫(feng)中形成氣(qi)(qi)(qi)孔。為(wei)了防止(zhi)氣(qi)(qi)(qi)孔的產(chan)生，以(yi)獲得良好的焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭，對氫(qing)的來(lai)源要加以(yi)嚴格控制，焊(han)(han)(han)前必須嚴格限制所使用(yong)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)料（包括焊(han)(han)(han)絲、焊(han)(han)(han)條、熔劑、保護(hu)氣(qi)(qi)(qi)體）的含水量，使用(yong)前要進行干燥處理。清(qing)理后(hou)的母材(cai)及(ji)焊(han)(han)(han)絲**好在(zai)2－3小(xiao)(xiao)時(shi)內焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)完畢(bi)，**多不(bu)超(chao)過24小(xiao)(xiao)時(shi)。TIG焊(han)(han)(han)時(shi)，選(xuan)用(yong)大的焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)電(dian)流配合(he)較高的焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)速度(du)。MIG焊(han)(han)(han)時(shi)，選(xuan)用(yong)大的焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)電(dian)流慢的焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)速度(du)，以(yi)提(ti)高熔池的存在(zai)時(shi)間。Al－Li合(he)金焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)時(shi)，加強正、背面保護(hu)，配合(he)坡口刮(gua)削，清(qing)除概(gai)況氧化膜，可有效地防止(zhi)氣(qi)(qi)(qi)孔。

5、焊接接頭容易軟化

? ? ? 焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)可熱(re)(re)處理強化的(de)(de)(de)(de)鋁(lv)(lv)合金(jin)(jin)時，由(you)于焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)熱(re)(re)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)，焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭中(zhong)熱(re)(re)影響(xiang)(xiang)區會(hui)出(chu)現軟(ruan)化，即(ji)強度(du)降(jiang)(jiang)低(di)，使基體金(jin)(jin)屬(shu)近縫區部位的(de)(de)(de)(de)一些(xie)力學性(xing)(xing)能變壞。對(dui)(dui)于冷作硬化的(de)(de)(de)(de)合金(jin)(jin)也(ye)是如此(ci)，使接(jie)(jie)(jie)(jie)頭性(xing)(xing)能弱化，并且(qie)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)線(xian)能量越大，性(xing)(xing)能降(jiang)(jiang)低(di)的(de)(de)(de)(de)程序也(ye)愈(yu)嚴重。針對(dui)(dui)此(ci)類問題，采取(qu)的(de)(de)(de)(de)措施(shi)主要是制定符合特定材料焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)工藝，如限制焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)條(tiao)件，采取(qu)適當的(de)(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)順序，控制預熱(re)(re)溫度(du)和層間(jian)溫度(du)，焊(han)后(hou)(hou)熱(re)(re)處理等。對(dui)(dui)于焊(han)后(hou)(hou)軟(ruan)化不能恢復的(de)(de)(de)(de)鋁(lv)(lv)合金(jin)(jin)，**好采用(yong)退(tui)火(huo)或在固(gu)溶狀態下焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)，焊(han)后(hou)(hou)再進行熱(re)(re)處理，若不允(yun)許(xu)進行焊(han)后(hou)(hou)熱(re)(re)處理，則應(ying)采用(yong)能量集中(zhong)的(de)(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)方法和小線(xian)能量焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)，以減(jian)小接(jie)(jie)(jie)(jie)頭強度(du)降(jiang)(jiang)低(di)。　　

6、合金元素蒸發和燒損

? ? ? 某些鋁合金(jin)含有低沸點的(de)合金(jin)元素(su)(su)，這些元素(su)(su)在高溫下容易蒸(zheng)發燒損，從而改(gai)變(bian)了焊(han)縫金(jin)屬的(de)化學成分(fen)，降低了焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)性能(neng)。為了彌補這些燒損，在調(diao)整工藝的(de)同(tong)時(shi)，常常采用含有這些沸點元素(su)(su)含量比母材(cai)高的(de)焊(han)絲或其他(ta)焊(han)接(jie)(jie)材(cai)料。

7、鋁在高溫時的強度和塑性低

? ? ? 鋁(lv)(lv)在(zai)370℃時強(qiang)度僅為10Mpa，焊接(jie)時會因為不(bu)能(neng)支撐住(zhu)液體金(jin)屬而使焊縫成形不(bu)良，甚至(zhi)形成塌陷或燒穿，為了解決這個問題，焊接(jie)鋁(lv)(lv)及鋁(lv)(lv)合金(jin)時常常要(yao)采用墊板。

8、焊接接頭的耐腐蝕性能低于母材

? ? ? ?熱(re)處(chu)理(li)強化鋁合金(jin)(jin)（如硬鋁）接頭(tou)(tou)的(de)(de)耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)的(de)(de)降(jiang)低很明顯(xian)(xian)，接頭(tou)(tou)組(zu)織(zhi)越(yue)不(bu)(bu)均勻，耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)越(yue)易降(jiang)低。焊(han)縫金(jin)(jin)屬的(de)(de)純度或(huo)致密性(xing)也(ye)影響接頭(tou)(tou)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)能。雜(za)質較多、晶(jing)粒粗(cu)大(da)以(yi)及脆性(xing)相析出(chu)(chu)等(deng)，耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)就會明顯(xian)(xian)下(xia)降(jiang)，不(bu)(bu)僅產生(sheng)局部(bu)表面腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)而且經常出(chu)(chu)現晶(jing)間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，此(ci)外對于鋁合金(jin)(jin)，焊(han)接應力的(de)(de)存在也(ye)是影響耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)的(de)(de)一個重要因(yin)素。

為了提高焊接(jie)接(jie)頭的耐蝕(shi)性，主要(yao)采取(qu)以下(xia)幾個措(cuo)施：

1）、改善(shan)接頭組織(zhi)成分(fen)的不(bu)均勻性。主要是通過焊(han)接材(cai)料使焊(han)縫合(he)金化，細(xi)化晶粒并防止缺(que)陷；同時調(diao)整(zheng)焊(han)接工(gong)藝以(yi)減小熱影響區，并防止過熱，焊(han)后熱處(chu)理。

2）、消(xiao)除焊接應(ying)力(li)，如局部(bu)(bu)表面拉應(ying)力(li)可以采用局部(bu)(bu)錘擊辦法來消(xiao)除。

3）、采取(qu)保(bao)護措施，如采取(qu)陽(yang)**氧化處理或(huo)涂(tu)層等。

9、無色澤變化，給焊接操作帶來困難

? ? ? 鋁(lv)(lv)及鋁(lv)(lv)合金焊接(jie)時(shi)由固態轉(zhuan)變為液態時(shi)，沒有(you)明(ming)顯(xian)的顏色變化(hua)，因(yin)此在(zai)焊接(jie)過程中給(gei)操作者帶來(lai)不少困難。因(yin)此，要求焊工掌握好(hao)焊接(jie)時(shi)的加熱溫度(du)，盡量采用平焊，在(zai)引(yin)（熄(xi)）弧板上引(yin)（熄(xi)）弧等。　

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