鋁合金焊接常見缺陷及解決措施

1、強的氧化能力

? ? ?鋁(lv)與氧(yang)的(de)(de)(de)(de)親和力很(hen)強，在(zai)(zai)(zai)空氣中**易與氧(yang)結合(he)生成致密而(er)結實的(de)(de)(de)(de)AL2O3薄膜(mo)，厚度約為0．1μm，熔(rong)點高達(da)2050℃，遠(yuan)遠(yuan)超(chao)過(guo)鋁(lv)及鋁(lv)合(he)金的(de)(de)(de)(de)熔(rong)點，而(er)且密度很(hen)大，約為鋁(lv)的(de)(de)(de)(de)1．4倍。在(zai)(zai)(zai)焊(han)接(jie)過(guo)程中，氧(yang)化(hua)鋁(lv)薄膜(mo)會(hui)(hui)阻礙(ai)金屬(shu)之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)良好結合(he)，并(bing)易造成夾渣。氧(yang)化(hua)膜(mo)還(huan)會(hui)(hui)吸附水分，焊(han)接(jie)時會(hui)(hui)促使焊(han)縫生成氣孔。這些缺陷(xian)，都會(hui)(hui)降(jiang)低焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)(de)性(xing)能。為了保證焊(han)接(jie)質量(liang)，焊(han)前必須嚴格(ge)清理(li)焊(han)件表面的(de)(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)物，并(bing)防止在(zai)(zai)(zai)焊(han)接(jie)過(guo)程中再氧(yang)化(hua)，對(dui)熔(rong)化(hua)金屬(shu)和處于高溫下(xia)的(de)(de)(de)(de)金屬(shu)進(jin)行有(you)效的(de)(de)(de)(de)保護，這是(shi)鋁(lv)及鋁(lv)合(he)金焊(han)接(jie)的(de)(de)(de)(de)一個重(zhong)要特點。

具體的保護措施是：

1）、焊前用機械或(huo)化學方法(fa)清除工(gong)件坡口及(ji)周(zhou)圍部(bu)分和(he)焊絲表面的氧化物；

2）、焊接過程中要采用合格的保護氣體進行(xing)保護；

3）、在氣焊(han)時，采用(yong)熔劑，在焊(han)接過程中不(bu)斷(duan)用(yong)焊(han)絲挑(tiao)破熔池表(biao)面(mian)的氧化膜。

2、鋁的熱導率和比熱大，導熱快

? ? ?盡管鋁及(ji)鋁合金的熔(rong)點遠比(bi)鋼低，但是(shi)鋁及(ji)鋁合金的導(dao)熱系數、比(bi)熱容都很(hen)大(da)，比(bi)鋼大(da)一(yi)倍多(duo)，在焊接過程中(zhong)大(da)量(liang)的熱能被(bei)迅速傳導(dao)到基體金屬(shu)內部(bu)，為了(le)獲(huo)得高質量(liang)的焊接接頭(tou)，必須采(cai)用能量(liang)集(ji)中(zhong)、功率(lv)大(da)的熱源，有時需采(cai)用預(yu)熱等工(gong)藝(yi)措施，才能實現熔(rong)焊過程。

3、線膨脹系數大

? ? ? ?鋁(lv)及鋁(lv)合(he)(he)(he)(he)金的(de)(de)線膨脹系數約為鋼的(de)(de)2倍(bei)，凝固時體積收縮率(lv)達6．5%－6．6%，因此易產(chan)生焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)變(bian)(bian)形。防(fang)止(zhi)變(bian)(bian)形的(de)(de)有效措(cuo)施是(shi)除了選擇合(he)(he)(he)(he)理的(de)(de)工(gong)藝參(can)(can)數和(he)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)順序外(wai)(wai)，采用適宜的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)工(gong)裝也是(shi)非常重要的(de)(de)，焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)薄板時尤其(qi)如此。另外(wai)(wai)，某些鋁(lv)及鋁(lv)合(he)(he)(he)(he)金焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)時，在(zai)焊(han)(han)(han)(han)縫金屬中形成(cheng)結(jie)晶裂(lie)紋的(de)(de)傾向(xiang)性和(he)在(zai)熱(re)(re)影響區形成(cheng)液化裂(lie)紋的(de)(de)傾向(xiang)性均較(jiao)大(da)，往往由于過大(da)的(de)(de)內應力而在(zai)脆性溫(wen)度(du)區間內產(chan)生熱(re)(re)裂(lie)紋。這(zhe)(zhe)是(shi)鋁(lv)合(he)(he)(he)(he)金，尤其(qi)是(shi)高強鋁(lv)合(he)(he)(he)(he)金焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)時**常見(jian)的(de)(de)嚴重缺陷之(zhi)一(yi)。在(zai)實際(ji)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)現(xian)場中防(fang)止(zhi)這(zhe)(zhe)類裂(lie)紋的(de)(de)措(cuo)施主(zhu)要是(shi)改(gai)進接(jie)(jie)(jie)頭設計，選擇合(he)(he)(he)(he)理的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)工(gong)藝參(can)(can)數和(he)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)順序，采用適應母材特(te)點的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)填(tian)充材料等(deng)。

4、容易形成氣孔

? ? ?焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭中(zhong)的(de)氣孔是(shi)鋁(lv)及(ji)(ji)(ji)鋁(lv)合(he)金(jin)焊(han)(han)接(jie)時(shi)**易產生(sheng)的(de)缺陷(xian)，尤其是(shi)純鋁(lv)和防銹(xiu)鋁(lv)的(de)焊(han)(han)接(jie)。氫是(shi)鋁(lv)及(ji)(ji)(ji)鋁(lv)合(he)金(jin)焊(han)(han)接(jie)時(shi)產生(sheng)氣孔的(de)主(zhu)(zhu)要(yao)原因(yin)，這已為實踐(jian)所證明。氫的(de)來源，主(zhu)(zhu)要(yao)是(shi)弧柱(zhu)氣氛中(zhong)的(de)水分(fen)、焊(han)(han)接(jie)材料及(ji)(ji)(ji)母材所吸(xi)附的(de)水分(fen)，其中(zhong)焊(han)(han)絲及(ji)(ji)(ji)母材表面氧化膜的(de)吸(xi)附水分(fen)，以焊(han)(han)縫氣孔的(de)產生(sheng)，常常占有突出的(de)地位。

? ? ? 鋁(lv)及鋁(lv)合金的(de)(de)液體(ti)熔池很容易吸收氣(qi)體(ti)，在(zai)(zai)(zai)高(gao)溫下溶(rong)(rong)入的(de)(de)大(da)(da)量氣(qi)體(ti)，在(zai)(zai)(zai)由液態(tai)凝固(gu)(gu)時(shi)，溶(rong)(rong)解度(du)急劇下降，在(zai)(zai)(zai)焊(han)(han)后冷卻(que)凝固(gu)(gu)過(guo)程中來不(bu)及析出，而聚集(ji)在(zai)(zai)(zai)焊(han)(han)縫中形成氣(qi)孔(kong)。為了防止(zhi)氣(qi)孔(kong)的(de)(de)產(chan)生，以獲得良好(hao)的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭，對氫的(de)(de)來源要加以嚴格(ge)控制(zhi)，焊(han)(han)前必須嚴格(ge)限制(zhi)所(suo)使(shi)用焊(han)(han)接(jie)材料（包括焊(han)(han)絲(si)(si)、焊(han)(han)條、熔劑、保護氣(qi)體(ti)）的(de)(de)含水量，使(shi)用前要進(jin)行干燥處(chu)理。清(qing)理后的(de)(de)母材及焊(han)(han)絲(si)(si)**好(hao)在(zai)(zai)(zai)2－3小(xiao)時(shi)內焊(han)(han)接(jie)完(wan)畢，**多不(bu)超過(guo)24小(xiao)時(shi)。TIG焊(han)(han)時(shi)，選用大(da)(da)的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)電(dian)流配合較高(gao)的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)速度(du)。MIG焊(han)(han)時(shi)，選用大(da)(da)的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)電(dian)流慢(man)的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)速度(du)，以提高(gao)熔池的(de)(de)存在(zai)(zai)(zai)時(shi)間(jian)。Al－Li合金焊(han)(han)接(jie)時(shi)，加強(qiang)正、背面保護，配合坡口刮削(xue)，清(qing)除概況氧化膜，可有(you)效地防止(zhi)氣(qi)孔(kong)。

5、焊接接頭容易軟化

? ? ? 焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)可熱處理強(qiang)化(hua)的(de)(de)(de)鋁合(he)金時，由于(yu)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)熱的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)，焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭中熱影(ying)響(xiang)區會出現軟(ruan)化(hua)，即(ji)強(qiang)度降低(di)，使基體金屬近縫區部位的(de)(de)(de)一些力學(xue)性能(neng)變壞。對于(yu)冷(leng)作硬化(hua)的(de)(de)(de)合(he)金也是(shi)如此(ci)，使接(jie)(jie)頭性能(neng)弱化(hua)，并且焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)線能(neng)量(liang)越大，性能(neng)降低(di)的(de)(de)(de)程序(xu)也愈嚴(yan)重。針對此(ci)類(lei)問題，采(cai)取(qu)的(de)(de)(de)措施(shi)主要(yao)是(shi)制定符合(he)特(te)定材料焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)的(de)(de)(de)工藝，如限制焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)條(tiao)件，采(cai)取(qu)適當的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)順(shun)序(xu)，控制預熱溫(wen)度和層(ceng)間溫(wen)度，焊(han)(han)(han)(han)后(hou)熱處理等(deng)。對于(yu)焊(han)(han)(han)(han)后(hou)軟(ruan)化(hua)不能(neng)恢(hui)復(fu)的(de)(de)(de)鋁合(he)金，**好采(cai)用(yong)退火或在(zai)固溶狀態下焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)，焊(han)(han)(han)(han)后(hou)再進行熱處理，若不允(yun)許進行焊(han)(han)(han)(han)后(hou)熱處理，則應采(cai)用(yong)能(neng)量(liang)集中的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)方法和小線能(neng)量(liang)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)，以減小接(jie)(jie)頭強(qiang)度降低(di)。　　

6、合金元素蒸發和燒損

? ? ? 某些(xie)(xie)鋁(lv)合金(jin)含有低沸(fei)點(dian)(dian)的合金(jin)元素(su)，這(zhe)(zhe)些(xie)(xie)元素(su)在高溫(wen)下容易(yi)蒸發燒損，從而(er)改變(bian)了焊(han)縫金(jin)屬的化學成分(fen)，降低了焊(han)接接頭的性(xing)能(neng)。為了彌補這(zhe)(zhe)些(xie)(xie)燒損，在調整工(gong)藝的同時，常(chang)常(chang)采用含有這(zhe)(zhe)些(xie)(xie)沸(fei)點(dian)(dian)元素(su)含量比(bi)母材(cai)高的焊(han)絲或其他(ta)焊(han)接材(cai)料。

7、鋁在高溫時的強度和塑性低

? ? ? 鋁(lv)在370℃時強度僅(jin)為10Mpa，焊(han)接時會因為不能支撐住液(ye)體(ti)金屬(shu)而使焊(han)縫成形不良，甚至(zhi)形成塌陷或燒穿，為了解決這個問(wen)題，焊(han)接鋁(lv)及(ji)鋁(lv)合金時常常要采用墊板。

8、焊接接頭的耐腐蝕性能低于母材

? ? ? ?熱處理強化鋁(lv)(lv)合金(jin)（如硬鋁(lv)(lv)）接頭(tou)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)腐蝕(shi)性的(de)(de)(de)降(jiang)低很(hen)明顯(xian)，接頭(tou)組織越不(bu)均(jun)勻，耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)性越易(yi)降(jiang)低。焊縫金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)純度或致密(mi)性也影(ying)響接頭(tou)耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)性能。雜質(zhi)較多、晶(jing)粒(li)粗大以及(ji)脆性相析(xi)出等，耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)性就會明顯(xian)下降(jiang)，不(bu)僅(jin)產生(sheng)局部表面腐蝕(shi)而且經常(chang)出現晶(jing)間腐蝕(shi)，此外對于(yu)鋁(lv)(lv)合金(jin)，焊接應(ying)力的(de)(de)(de)存在(zai)也是(shi)影(ying)響耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)性的(de)(de)(de)一(yi)個重要因素。

為了(le)提高焊接(jie)接(jie)頭的(de)耐蝕性，主要采(cai)取以下幾(ji)個措施：

1）、改善接(jie)頭組織成分(fen)的不均勻性。主(zhu)要是通過焊(han)接(jie)材料使焊(han)縫合金化(hua)，細(xi)化(hua)晶粒并(bing)防(fang)止缺(que)陷；同時調整焊(han)接(jie)工(gong)藝以減小(xiao)熱(re)(re)影響區，并(bing)防(fang)止過熱(re)(re)，焊(han)后熱(re)(re)處理(li)。

2）、消(xiao)(xiao)除焊接應力(li)，如局部表面拉應力(li)可以采(cai)用局部錘擊辦(ban)法來消(xiao)(xiao)除。

3）、采取(qu)保護措施，如采取(qu)陽**氧化(hua)處理或涂層(ceng)等。

9、無色澤變化，給焊接操作帶來困難

? ? ? 鋁及鋁合金焊接時由(you)固態轉變為液態時，沒(mei)有明顯的顏色變化，因此在焊接過程中給操作者(zhe)帶來不少困難(nan)。因此，要求(qiu)焊工(gong)掌(zhang)握好焊接時的加(jia)熱溫度，盡量采用平焊，在引（熄(xi)）弧板上引（熄(xi)）弧等(deng)。　

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