鋁合金焊接性能及焊接接頭性能

盛騰飛 寧永哲

摘要：鋁合金特點眾多，是工業(yè)中不可或缺的輕金屬材料。鋁合金的使用無法避免焊接過程。鋁合金的應用領域非常之廣，船舶，工廠，建筑，家具等等。這就需要嚴格鋁合金焊接規(guī)范，熟悉鋁合金焊接可能遇到的問題。

關鍵詞：鋁合金;焊接性能;焊接接頭性能

引言：這些年來，鋁合金的發(fā)展十分迅速，應用領域也十分廣泛遍及各個領域。鋁合金在實際應用過程中，避免不了需要焊接，這就對焊接性能和焊接街頭性能有十分嚴格的要求，否者會對鋁合金成體有非常大的危害影響。下面就鋁合金焊接性能及焊接接頭性能，展開討論。

一、鋁合金焊接裂紋和特征

鋁合金焊接接頭受焊接材料的影響所產生的接口有裂紋有會有較大的差異，同時焊接接頭還受其他因素的影響，比如說：焊接結構的差異等。因此形成的接頭千變萬化，按接頭形成的部位有兩大類：

（一）金屬焊接裂縫中的裂紋可以分為：橫豎向，發(fā)狀，弧坑和焊根裂紋等等。

（二）熱覆蓋區(qū)的裂紋種類包括：層狀，焊趾以及微熱裂紋。其中按照形成裂紋的形成溫度可以劃分為冷，熱裂紋，熱裂紋的形成的原因使由于焊接時的高溫形成， 由于合成金屬的成分偏析還有低熔點金屬物質的存在，焊接時由于溫度接近焊接金屬固相線，金屬凝固收縮，而剩余金屬液體不足以補充空缺。固相凝固時受到收縮應力的影響以及外界環(huán)境的影響下產生金屬開裂現(xiàn)象。 主要是因為雜質中碳和鋼的成分，小部分鋁合金成分占比比較大;液化裂紋則是由于被加熱到熱影響范圍內高溫金屬晶體臨界固體的時候，在收縮應力的影響下形成的。在實際操作過程中，需要被填充物體的表面沒有清理干凈，就有可能導致焊接表面以及焊接裂縫中存在較多的雜質成分和些許微小氣泡。在實際實驗操作過程中，鑄組織為焊接填補物質，里面含有熔點較高的材料，焊接完成后仍會留有焊縫;還因為鑄造組織過于稀疏，氣孔比較多，比價容易吸附外界環(huán)境中含有的油脂和結晶水組分，它們是形成氣孔的決定性因素。如果有拉伸應力作用于焊縫上之時，其含有的雜質和氣孔就是經常成為裂縫形成的部位。。在條件準許的情況下，我們可以利用顯微鏡觀察到，那些氣孔和雜質和裂縫之間相互有融合的趨勢。但是，夾雜物所表現(xiàn)出來負面作用還無法判斷到底是由于物質的應力集中緣還是脆性，還有待實驗探究。還有，通常認定，鋁鎂合金焊縫里面的氣孔對焊縫金屬的拉伸能力并不會造成嚴重影響。在實驗樣品中，我們可以發(fā)現(xiàn)焊縫試驗樣品中夾雜和氣孔現(xiàn)象同時存在，氣孔到底是不是決定微裂紋誘發(fā)的關鍵因素，還是寒焊縫強度減弱的關鍵因素之一，還需要深入調查。

二、焊接接頭的裂紋趨向和氣孔趨向

（一）裂紋趨向的決定因素

焊接材料的差異決定了裂紋趨向的不同。有大量的魚骨形變約束裂紋的實驗數(shù)據(jù)可以參考，這實驗過程中，采用相同焊接方式，操作步驟也完全一樣。

實驗數(shù)據(jù)表明，6061合金與7005合金與同樣的5356焊絲，4043焊絲焊接時，6061的合金在焊接時比7005合金裂紋趨向要小很多。從另一種角度來看，焊絲4043要比焊絲5356的裂紋趨向小得多，并且焊絲4043與6061合金，7005合金焊接時，兩者的裂紋趨向相差并不是很大，所以在特殊情況下兩者是可以進行替換的。

（二） 氣孔傾向的決定因素

利用X光線放大焊接部位內部的氣孔，用顯微鏡觀察細微的氣孔，觀察結果比較可以得出，焊絲4043與焊絲5356在同樣的焊接時，焊絲4043的微小氣孔較少，焊絲5356的內部較大氣孔較多。

三、鋁合金防止焊接時裂紋產生的措施

從鋁合金焊接時的焊接機理可知，對于熱烈恩的處理方法我們可以從兩方面著手進行改進：冶煉原因和工程工藝方面，降低熱裂紋產生的概率。

在冶煉原因方面，我們主要是通過改善冶煉系統(tǒng)，在里面加入變質劑。改善焊縫的著眼點，從其他角度上來看，像增強抗裂能力的話，可以從控制合適劑量的易熔共晶，并減小晶體發(fā)生結晶的溫度范圍。鋁合金的結構是最典型的共晶型，最大的裂紋趨向與合金凝固溫度范圍相互對應，而些許的易熔共晶晶體的會增大裂紋傾向。通常情況下，把變質劑中混合一些鈦，鋯，釩和硼等微量元素，可以通過細化晶體來改善金屬的在可塑性，柔韌性，以至于達到預防熱烈問的產生。例如：鋯的含量為0.15%，鈦+硼的含量為0.1%。可以明顯的看的出來加這些微量元素后，焊接時的抗裂能力得到了提高。其這些元素都可以與鋁發(fā)生一系列化學反應生成難溶性化合物質，在凝固的時候這些微小顆粒發(fā)揮自己的作用，細化晶體成為凝固時的晶核。

工藝方面主要是從焊接應力上進行預防，焊接操作，預熱操作，接頭形狀和焊接時操作順序，從這些方面著手改善裂紋。焊接操作工藝的數(shù)據(jù)可以表現(xiàn)出來凝固時的不平衡性以及實時的物質狀態(tài)，參數(shù)的選擇可以影響凝固時的應變的速度，導致裂紋的產生。當焊接方法的熱能比較集中的時候，有利于加快焊接速度，可以預防產生顆粒較大的粗壯柱晶，因而就能改變抗裂能力。在焊接時候采用小的焊接電流，放緩焊接速率，可以降低過熱，也可以改變抗裂能力。而焊接時速率的提高，增加焊接部位的應變能力，近而使熱裂的趨勢升高。綜上所述，增大焊接時的速度和焊接時候的電流都可以導致裂紋增大的趨勢。經過預熱，能夠減小焊接時候的膨脹量，焊接應力也隨之減小，降低了所受脆性溫度范圍應力;盡可能使用開坡口和間隙較小的對接焊，盡量不要發(fā)生采用十字型焊接接頭及其不恰當?shù)奈恢茫附臃绞剑附忧昂箜樞颉．敽附油Ｖ梗仨毩⒓窗鸦】犹钛a，隨后在移去熱源，不然的話很有可能形成弧坑裂紋現(xiàn)象。

結束語：

鋁合金的焊接看是簡單，但實際操作起來有很多不盡人意的地方，這就需要我們提前了解鋁合金的性質，熟悉鋁合金的焊接流程，熟練掌握鋁合金的操作工藝。提高操作人員自身的專業(yè)技能能力，對加工的鋁合金焊接性能及其焊接街頭的性能得到保證，生產的品質得到提升。

參考文獻：

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