鎂合金常見焊接缺陷及防止措施探討

邊文亮

（新疆石河子職業技術學院，新疆 石河子 832000）

焊接是工業生產中產品組合及裝配的重要工序，產品的材料和用途不同，對焊接就會有不同的要求和標準。鎂合金因優點較多，所以在航空工業座艙骨架、設備支架以及機輪輪轂等承載力較小的零部件中應用較廣。在鎂合金焊接作業中，受到焊材質量、焊接工藝參數、焊接作業環境、焊接手法以及焊后熱處理等因素的影響，會出現不同的焊接缺陷，不僅會降低生產效率，而且會影響到產品的應用性能。所以應該對鎂合金焊接中的常見缺陷進行原因分析，然后制定出相應的防止措施，從而提高鎂合金焊接質量。

1 鎂合金焊接中出現氣孔的原因及防止措施

1.1 出現氣孔的原因

氣孔是鎂合金焊接中比較常見的焊接缺陷，一般見于焊縫中，氣孔的存在會降低焊接的強度和剛度。氣孔一般是因為焊接熔池中的氣體在熔池凝固時沒有及時逸出而形成的，而這些氣體的來源與焊接形式相關。對于鎂合金焊接而言，在采用熔化焊時，氣孔中的氣體主要是熔池中的氫氣，母材、焊絲、弧柱的周圍會存在一定的水分，焊接過程中水分子中的氫就會進入熔池中，而鎂合金的導熱性較強，在熔池快速凝固時，氫無法及時逸出就會形成氣孔。在鎂合金的表面容易形成氧化鎂薄膜，如果鎂合金中鎂的含量越多，則更容易吸附水分而導致氣孔的產生。其中熔化極惰性氣體保護焊焊縫中的氣孔最多，因為焊絲中氧化膜吸附水分較多，所以導致熔池中氫的含量增加。

1.2 氣孔的防止措施

因為氣孔的形成主要是熔池中的氫無法及時逸出造成的，所以應該從源頭上控制氫的產生。為了減少焊絲和母材表面的水分，應該做好對焊絲的保存質量管理，盡量使其處于干燥的環境中，在焊接作業前，要對其進行烘干處理。在焊接作業開始前，做好對母材的清洗，可采用機械清理和化學清洗相結合的方式，盡量降低母材表面的水分。控制好焊接作業環境的濕度，利用有效手段加強對濕度的調節。通過調整焊接參數可對熔池中的氣體逸出和溶入進行控制，比如適當提高焊接電流和焊接速度，使熔池中氣體的逸出條件優于溶入條件，可減少氣孔的產生。此外，在焊接保護的惰性氣體中適當加入CO2或者O2可減少氫的溶入，從而降低氣孔的產生。

2 鎂合金焊接中出現熱裂紋的原因及防止措施

2.1 出現熱裂紋的原因

在鎂合金焊接中的熱裂紋主要有凝固裂紋和液化裂紋兩種形式，主要是焊縫金屬在凝固過程中，由于晶間殘存的液膜承受較強的應力而分離所產生裂紋。在焊接過程中，鎂合金中的鎂元素容易與鋁、銅、鎳等微量元素發生反應而生成低熔點的共晶化合物。在凝固的過程中，當溫度降至固相線附近時，生成的共晶化合物會以液體薄膜的形式分布于晶間，導致晶間結合力大大降低。而因鎂合金的熱膨脹系數較大，焊接時產生的熱變形在凝固過程中會受到較大的收縮應力，因晶間結合力降低，所以會開裂形成凝固裂紋。

2.2 熱裂紋的防止措施

為減少熱裂紋的產生，應該嚴格控制母材和焊絲的元素含量，盡量減少易偏析元素及有害雜質的含量，降低低熔共晶化合物的產生。通過調整焊接參數，亦可控制熱裂紋的產生。在焊接速度偏低時，橢圓形的熔池中柱狀晶會以人字紋的形式向焊縫中生長，偏析弱面形成概率較低，不易出現熱裂紋。而焊接速度教高時，淚滴形的熔池中柱狀晶就會垂直向焊縫中生長，容易形成偏析弱面，易出現熱裂紋。此外，通過調整焊接熱輸入以及焊接順序等措施，也可以降低熱裂紋的產生，可根據實際情況進行調整。

3 鎂合金焊接中出現變形的原因及防止措施

3.1 出現變形的原因

因為鎂合金的導熱性能好，熱膨脹系數大，所以在焊縫冷卻凝固的過程中，近縫區和母材在受到較強的收縮應力作用下而產生變形，最終導致焊縫處的形狀與尺寸都發生了改變。

3.2 變形的防止措施

對焊縫結構進行優化布局，控制好焊縫的位置以及焊縫之間的距離，保證焊縫周圍有足夠的空間進行散熱，減少焊接變形。根據焊件的用途和焊接位置，合理設計焊縫形狀和尺寸，最大程度降低收縮應力對焊縫和母材的影響。可在焊接前對母材進行預加熱，以此來降低焊縫金屬與母材的溫差，減少焊接收縮應力，控制變形。在焊接過程中，可以用專用工具和支撐桿等裝置固定鎂合金焊件，在焊縫溫度降至室溫后，再用錘擊法來釋放部分焊接應力。預測焊接變形的大小和方向，然后在焊接時采用方向相反、大小相等的人為變形，以此來抵消焊接變形。還可以先焊接構件的小單元，然后將小單元整體焊接的方式來降低焊縫收縮變形。

4 結 語

在鎂合金的焊接作業中，受到焊接操作人員或者外界因素的影響難免會出現氣孔、裂紋、變形、氣孔等焊接缺陷。為了保證焊接質量，避免這些缺陷的產生，應該做好充分的準備工作，加強對焊材和焊接作業環境的控制，加強對焊接操作人員的崗前培訓，強化其質量意識和安全意識，加強對焊接過程中的質量監督，切實保證焊接質量，提高工業生產效率。