铝合金焊接缺陷的发现、分析与研究.doc

铝合金焊接缺陷的发现、分析与研究

铝合金焊接具有密度低、耐腐蚀以及优良的导热性和导电性等特点，在机械、航空以及电子产业中都有广泛的应用。但是，铝合金焊接也存在着裂痕和气孔等多种缺陷。本文针对这些缺陷产生的原因进行了分析和探讨，并针对特定的缺陷提出了具体的防止对策。
在机械制造行业中，焊接加工是一种应用广泛的加工方式，它不仅强度可靠，节省材料，还能加工出其它加工方式难以完成的产品。在焊接中，铝合金焊接具有耐腐蚀、比强度高以及优良的导热性和导电性。这些特点使铝合金焊接在机械、电力以及轨道车辆等多个领域中得到了广泛的应用。但是在铝合金焊接中也存在着裂痕、气孔以及咬边等各种缺陷，这对焊接产品的质量产生了严重的威胁。本文从铝合金的性能和焊接特性出发，对铝合金焊接存在的缺陷进行分析和介绍，并针对性的提出防止对策。
铝合金的性能及其焊接特性
铝合金中的铝是一种轻金属，它的密度非常小，利用它来焊接成的产品重量低，这在航天航空以及交通轨道等领域具有重要的意义。铝合金的耐腐蚀非常好，不容易受到环境的腐蚀，同时它的比强度也高，焊接成的产品质量好。铝合金的导电导热性能好，在低温下也能坚持优良的机械性能。
目前焊接所用铝合金用的比较多的是铝锰合金和铝镁合金两类。在航天航空等重要领域也会用到比强度和比刚度高的铝铜合金和铝锂合金。这些铝合金主要具有以下一些焊接特性。第一，铝合金的氧化能力特别强，在焊接过程中会生成氧化薄膜。第二，铝合金具有高导电性和导热率，不会因局部过热产生内应力，但也因此所需能量更多。第三，线膨胀系数和凝固体积收缩率比较大，容易形成热裂痕。第四，焊接时铝合金没有具体的颜色变化，这给焊接者的观察工作带来困难。第五，铝合金在高温中容易吸入气体，在焊接过程中会形成气孔。
铝合金焊接常见缺陷分析及研究
因为铝合金自身存在的一些焊接特性，以及其它各种原因，在铝合金焊接中容易出现裂痕、气孔、焊缝成型不良以及咬边等多种缺陷。下面本文将针对各个缺陷产生的原因进行分析，再提出具体的防止对策。

形成的原因有很多种，关于某些含共晶相及杂质相比较多的铝合金，在焊后冷却过程中，容易形成裂痕。因为铝合金的线膨胀系数和凝固体积收缩率比较大，在焊缝冷却时容易产生拉伸变形。此外，铝合金在冷却凝固的过程中，在一定的温度范围内存在液态和固态金属，此时的铝合金强度和塑性都很低。在这个温度范围内，容易产生裂痕，特别是在这几种状况共同存在的状况下，裂痕发生状况更加严重。裂痕的存在会产生应力集中，降低了整个焊接结构的强度。关于裂痕的检验方法，有经验的工作人员可以直接凭视觉进行评估。为了保险起见，还可以采纳量尺或者X光进行检测。
针对裂痕缺陷，我们可以采用以下措施：第一，选取合适的焊接铝合金，避免使用那些含共晶相及杂质相比较多的铝合金，铝合金中含有少量细化晶粒的变质剂可以有效防止产生热裂痕。第二，采纳熔化极自动氩弧焊等加热集中的焊接方法，该焊接方法有效防止裂痕产生。第三，在焊接时可以将焊缝开坡口或者采纳双面焊，还可以采用分段焊以及焊前预热等，这都可以降低焊缝产生裂痕的可能性。
2.2. 气孔
铝合金焊接中容易产生气孔，因为在铝合金焊缝中存在着氢，它的溶解度随着温度的下降会不断减少。当焊缝凝固时间短时，焊缝中的气泡就来不及排出，最终会形成气孔。气孔的存在降低了焊缝的强度和塑性，也降低了焊缝的冲击韧性。跟气孔形成相关的因素有很多，比如平均电弧电压、焊嘴高度以及焊接环境等。当平均电弧电压较低时，容易引起电弧失稳飞溅，从而破坏焊缝平衡，带入更多的氢进入焊缝中。焊嘴高度越大，焊丝端部温度越高，保护区域效果减弱，从而增加焊缝中氢的含量，易形成气孔。此外，外界环境湿度也会影响气孔的形成。关于气孔的检验方法，表面的气孔可以借助扩大镜等工具进行外观检验。关于焊缝内的气孔则需要借助致密性检验或者X光检验。
针对气孔缺陷，我们可以采用以下措施：第一，选择高的输入热量或者增加熔池的搅动，能够延长焊接时间，使氢气尽可能完全的排出焊缝。第二，可以采纳钨极双面同步氩弧焊法。一方面能够增加保护气体的保护效果，另一方面也能搅拌熔池，避免氢气的进入，同时排出焊缝中的氢气。第三，坚持焊接环境干燥，对焊接坡口进行清洗烘干，可以有效避免气孔的产生。
2.3.焊缝成型不良、咬边以及夹渣
焊接成型不良的主要表现是焊缝中心高于两边，整个焊缝面凹凸不平，比较粗糙。咬边会使焊缝的实际工作面积减小，容易产生应力集中，降低焊缝强度。焊接成型和咬边缺陷都是由于焊工操作不当造成的。比如焊接电压过高、焊接速度过快等都会引起上述缺陷。针对焊接成型和咬边缺陷，企业应当提升焊工的焊接技能和工作素养，对焊接产品要严格把关。焊接中出现夹渣缺陷主要是因为焊缝坡口清除不干净或者焊丝产生的氧化物污染物。针对夹渣缺陷，应当对焊接坡口进行及时清理，控制焊接环境，避免杂质进入焊缝。在对咬边进行检测时，先用主尺靠紧焊缝的一边，然后将高度尺移动到刚好接触焊缝的另一边。这个测量出来的高度值就是咬边量，要依据标准和实际需要对咬边量进行控制。
具有密度低、耐腐蚀以及高强度的铝合金焊接在各个领域中具有广泛的应用，但是也存在着一些缺陷。本文针对裂痕、气孔、焊缝成型不良以及咬边等缺陷产生的原因进行了分析，并提出了防止对策。如何进一步的改善铝合金焊接，保证焊接的质量，仍是一个重要的研究方向。