鋁合金焊接常見缺陷及解決措施

1、強的氧化能力

? ? ?鋁(lv)(lv)與氧(yang)的(de)(de)親和(he)力很強，在(zai)空氣中(zhong)**易與氧(yang)結(jie)合(he)(he)生成(cheng)致密而(er)結(jie)實的(de)(de)AL2O3薄(bo)(bo)膜，厚度約為(wei)0．1μm，熔(rong)點(dian)高(gao)達2050℃，遠(yuan)遠(yuan)超過(guo)鋁(lv)(lv)及(ji)鋁(lv)(lv)合(he)(he)金(jin)的(de)(de)熔(rong)點(dian)，而(er)且密度很大，約為(wei)鋁(lv)(lv)的(de)(de)1．4倍。在(zai)焊(han)接(jie)過(guo)程中(zhong)，氧(yang)化鋁(lv)(lv)薄(bo)(bo)膜會阻礙金(jin)屬之間的(de)(de)良好結(jie)合(he)(he)，并易造成(cheng)夾渣。氧(yang)化膜還會吸(xi)附水分，焊(han)接(jie)時會促使焊(han)縫生成(cheng)氣孔。這些(xie)缺陷(xian)，都會降低焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)性能。為(wei)了保證焊(han)接(jie)質量，焊(han)前必(bi)須嚴格(ge)清理(li)焊(han)件表面(mian)的(de)(de)氧(yang)化物，并防(fang)止在(zai)焊(han)接(jie)過(guo)程中(zhong)再(zai)氧(yang)化，對熔(rong)化金(jin)屬和(he)處(chu)于高(gao)溫下的(de)(de)金(jin)屬進(jin)行(xing)有效的(de)(de)保護，這是(shi)鋁(lv)(lv)及(ji)鋁(lv)(lv)合(he)(he)金(jin)焊(han)接(jie)的(de)(de)一個重要特點(dian)。

具體的保護措施是：

1）、焊前(qian)用機械或化學方(fang)法清除工件坡口(kou)及周圍部分和(he)焊絲表面(mian)的氧化物；

2）、焊接過程(cheng)中要采用合(he)格的保(bao)(bao)護氣(qi)體進行(xing)保(bao)(bao)護；

3）、在(zai)氣(qi)焊時，采用(yong)熔劑，在(zai)焊接過程中不斷用(yong)焊絲挑破熔池表面的氧化(hua)膜。

2、鋁的熱導率和比熱大，導熱快

? ? ?盡管鋁(lv)及(ji)鋁(lv)合金的(de)熔點遠比鋼低(di)，但是鋁(lv)及(ji)鋁(lv)合金的(de)導(dao)熱(re)系數、比熱(re)容都(dou)很大，比鋼大一倍(bei)多，在焊接(jie)過(guo)程中(zhong)大量的(de)熱(re)能被(bei)迅速傳導(dao)到基(ji)體(ti)金屬內部，為了獲得(de)高質量的(de)焊接(jie)接(jie)頭，必須(xu)采用(yong)(yong)能量集中(zhong)、功(gong)率大的(de)熱(re)源，有(you)時需采用(yong)(yong)預熱(re)等工藝措施，才能實現熔焊過(guo)程。

3、線膨脹系數大

? ? ? ?鋁(lv)(lv)及鋁(lv)(lv)合(he)(he)金的(de)(de)(de)線膨脹系(xi)數(shu)約(yue)為鋼的(de)(de)(de)2倍，凝固時(shi)(shi)體積收(shou)縮率(lv)達6．5%－6．6%，因此(ci)易產生焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)變(bian)形(xing)(xing)。防(fang)止變(bian)形(xing)(xing)的(de)(de)(de)有(you)效措施是(shi)除了(le)選擇合(he)(he)理的(de)(de)(de)工藝參(can)數(shu)和焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)順(shun)序(xu)外，采用(yong)適宜的(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)工裝也是(shi)非常(chang)重要的(de)(de)(de)，焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)薄板時(shi)(shi)尤其如此(ci)。另外，某些鋁(lv)(lv)及鋁(lv)(lv)合(he)(he)金焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)時(shi)(shi)，在焊(han)(han)縫金屬中形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)結晶裂(lie)紋的(de)(de)(de)傾向(xiang)性(xing)和在熱影響區(qu)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)液化(hua)裂(lie)紋的(de)(de)(de)傾向(xiang)性(xing)均較(jiao)大(da)，往(wang)往(wang)由(you)于過大(da)的(de)(de)(de)內應(ying)力而在脆性(xing)溫度區(qu)間內產生熱裂(lie)紋。這(zhe)是(shi)鋁(lv)(lv)合(he)(he)金，尤其是(shi)高強鋁(lv)(lv)合(he)(he)金焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)時(shi)(shi)**常(chang)見的(de)(de)(de)嚴重缺陷之一。在實(shi)際焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)現場中防(fang)止這(zhe)類裂(lie)紋的(de)(de)(de)措施主(zhu)要是(shi)改進(jin)接(jie)(jie)(jie)頭設計，選擇合(he)(he)理的(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)工藝參(can)數(shu)和焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)順(shun)序(xu)，采用(yong)適應(ying)母材(cai)特點的(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)填充材(cai)料(liao)等。

4、容易形成氣孔

? ? ?焊接接頭中的氣孔是(shi)鋁(lv)(lv)(lv)及(ji)(ji)鋁(lv)(lv)(lv)合金焊接時**易(yi)產(chan)生(sheng)的缺陷(xian)，尤其(qi)是(shi)純鋁(lv)(lv)(lv)和防銹鋁(lv)(lv)(lv)的焊接。氫(qing)是(shi)鋁(lv)(lv)(lv)及(ji)(ji)鋁(lv)(lv)(lv)合金焊接時產(chan)生(sheng)氣孔的主要(yao)原因，這已為實踐(jian)所(suo)證明。氫(qing)的來源(yuan)，主要(yao)是(shi)弧(hu)柱氣氛中的水(shui)(shui)分(fen)、焊接材(cai)料(liao)及(ji)(ji)母(mu)材(cai)所(suo)吸附(fu)的水(shui)(shui)分(fen)，其(qi)中焊絲及(ji)(ji)母(mu)材(cai)表(biao)面氧化膜的吸附(fu)水(shui)(shui)分(fen)，以焊縫氣孔的產(chan)生(sheng)，常常占有突出的地位(wei)。

? ? ? 鋁及鋁合(he)金的(de)液(ye)體(ti)(ti)熔(rong)池很容易吸收氣(qi)(qi)體(ti)(ti)，在高溫下溶入的(de)大(da)(da)(da)量(liang)(liang)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)，在由液(ye)態凝固(gu)時(shi)(shi)，溶解度急劇下降，在焊(han)(han)(han)(han)后(hou)冷卻凝固(gu)過程中(zhong)來不及析出(chu)，而聚集在焊(han)(han)(han)(han)縫中(zhong)形成氣(qi)(qi)孔(kong)。為了防止氣(qi)(qi)孔(kong)的(de)產生(sheng)，以(yi)獲得良好的(de)焊(han)(han)(han)(han)接接頭，對氫(qing)的(de)來源要加以(yi)嚴格控制，焊(han)(han)(han)(han)前(qian)必須(xu)嚴格限(xian)制所使用(yong)焊(han)(han)(han)(han)接材(cai)料（包括焊(han)(han)(han)(han)絲(si)、焊(han)(han)(han)(han)條(tiao)、熔(rong)劑(ji)、保護(hu)(hu)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)）的(de)含水(shui)量(liang)(liang)，使用(yong)前(qian)要進(jin)行干(gan)燥處理(li)。清理(li)后(hou)的(de)母材(cai)及焊(han)(han)(han)(han)絲(si)**好在2－3小時(shi)(shi)內焊(han)(han)(han)(han)接完(wan)畢，**多(duo)不超(chao)過24小時(shi)(shi)。TIG焊(han)(han)(han)(han)時(shi)(shi)，選用(yong)大(da)(da)(da)的(de)焊(han)(han)(han)(han)接電流配合(he)較高的(de)焊(han)(han)(han)(han)接速(su)度。MIG焊(han)(han)(han)(han)時(shi)(shi)，選用(yong)大(da)(da)(da)的(de)焊(han)(han)(han)(han)接電流慢的(de)焊(han)(han)(han)(han)接速(su)度，以(yi)提(ti)高熔(rong)池的(de)存在時(shi)(shi)間。Al－Li合(he)金焊(han)(han)(han)(han)接時(shi)(shi)，加強正、背面保護(hu)(hu)，配合(he)坡口(kou)刮削(xue)，清除概況氧化膜，可有效地防止氣(qi)(qi)孔(kong)。

5、焊接接頭容易軟化

? ? ? 焊(han)(han)接(jie)(jie)可熱(re)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)強(qiang)化(hua)的鋁合(he)金(jin)時(shi)，由(you)于焊(han)(han)接(jie)(jie)熱(re)的影響(xiang)(xiang)，焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)中熱(re)影響(xiang)(xiang)區會出現軟(ruan)化(hua)，即強(qiang)度降(jiang)低(di)，使(shi)基(ji)體(ti)金(jin)屬(shu)近縫區部(bu)位的一(yi)些力(li)學性能變壞。對(dui)于冷作硬(ying)化(hua)的合(he)金(jin)也是如此，使(shi)接(jie)(jie)頭(tou)性能弱化(hua)，并且(qie)焊(han)(han)接(jie)(jie)線能量(liang)越大，性能降(jiang)低(di)的程序也愈(yu)嚴(yan)重。針對(dui)此類問題，采(cai)取的措(cuo)施主要(yao)是制定(ding)符合(he)特定(ding)材料焊(han)(han)接(jie)(jie)的工藝(yi)，如限制焊(han)(han)接(jie)(jie)條(tiao)件，采(cai)取適當的焊(han)(han)接(jie)(jie)順(shun)序，控制預熱(re)溫度和(he)層間溫度，焊(han)(han)后(hou)熱(re)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)等。對(dui)于焊(han)(han)后(hou)軟(ruan)化(hua)不(bu)能恢(hui)復的鋁合(he)金(jin)，**好(hao)采(cai)用(yong)退火(huo)或(huo)在固溶狀態下焊(han)(han)接(jie)(jie)，焊(han)(han)后(hou)再進行熱(re)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)，若不(bu)允許進行焊(han)(han)后(hou)熱(re)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)，則應(ying)采(cai)用(yong)能量(liang)集(ji)中的焊(han)(han)接(jie)(jie)方(fang)法(fa)和(he)小線能量(liang)焊(han)(han)接(jie)(jie)，以減小接(jie)(jie)頭(tou)強(qiang)度降(jiang)低(di)。　　

6、合金元素蒸發和燒損

? ? ? 某些(xie)鋁(lv)合金含(han)(han)有低沸點的合金元(yuan)素(su)，這(zhe)些(xie)元(yuan)素(su)在高(gao)溫下容易蒸發(fa)燒損，從而(er)改變了焊(han)縫金屬的化學成分，降低了焊(han)接接頭的性(xing)能(neng)。為(wei)了彌補這(zhe)些(xie)燒損，在調整工藝的同時(shi)，常常采用含(han)(han)有這(zhe)些(xie)沸點元(yuan)素(su)含(han)(han)量(liang)比母材(cai)高(gao)的焊(han)絲或其他焊(han)接材(cai)料。

7、鋁在高溫時的強度和塑性低

? ? ? 鋁(lv)(lv)在370℃時強(qiang)度(du)僅為10Mpa，焊接時會因為不(bu)能支撐住液體金屬(shu)而(er)使焊縫成(cheng)形不(bu)良，甚至形成(cheng)塌陷或(huo)燒穿(chuan)，為了解決這個問題，焊接鋁(lv)(lv)及(ji)鋁(lv)(lv)合金時常(chang)常(chang)要采用墊板。

8、焊接接頭的耐腐蝕性能低于母材

? ? ? ?熱處理(li)強化鋁(lv)合(he)金(jin)（如硬鋁(lv)）接(jie)頭(tou)的(de)耐腐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)的(de)降低很明(ming)顯，接(jie)頭(tou)組織越不均勻，耐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)越易降低。焊縫金(jin)屬的(de)純(chun)度或致密性(xing)(xing)也影響接(jie)頭(tou)耐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能。雜質較(jiao)多、晶粒粗大以及(ji)脆(cui)性(xing)(xing)相(xiang)析出等，耐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)就(jiu)會明(ming)顯下(xia)降，不僅(jin)產(chan)生(sheng)局部表面(mian)腐蝕(shi)(shi)而且經(jing)常(chang)出現晶間腐蝕(shi)(shi)，此外對(dui)于鋁(lv)合(he)金(jin)，焊接(jie)應力的(de)存在也是影響耐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)的(de)一個重要因素。

為了提高(gao)焊(han)接接頭的耐蝕性，主(zhu)要采取以(yi)下幾個(ge)措施：

1）、改善接頭組織成分(fen)的(de)不均勻性(xing)。主要是通過焊(han)(han)接材料使焊(han)(han)縫合金化(hua)，細化(hua)晶粒并防(fang)止(zhi)(zhi)缺陷；同時調整焊(han)(han)接工藝以(yi)減小熱(re)影響區，并防(fang)止(zhi)(zhi)過熱(re)，焊(han)(han)后熱(re)處理(li)。

2）、消(xiao)(xiao)除焊(han)接應力，如局部表(biao)面拉(la)應力可以采(cai)用局部錘擊(ji)辦(ban)法來消(xiao)(xiao)除。

3）、采取(qu)保護措施，如采取(qu)陽(yang)**氧化(hua)處(chu)理或(huo)涂層等。

9、無色澤變化，給焊接操作帶來困難

? ? ? 鋁及(ji)鋁合金(jin)焊(han)接(jie)(jie)時(shi)由固(gu)態(tai)(tai)轉(zhuan)變為液態(tai)(tai)時(shi)，沒有明顯的顏色變化(hua)，因此在(zai)(zai)焊(han)接(jie)(jie)過程中給操作者帶來不少困難。因此，要求焊(han)工掌握好(hao)焊(han)接(jie)(jie)時(shi)的加熱溫度(du)，盡(jin)量(liang)采用平焊(han)，在(zai)(zai)引(yin)（熄(xi)）弧板上引(yin)（熄(xi)）弧等。　

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