鋁合金焊接問題疑難解答

時(shí)間：2018-08-16作者：鄭州市船王焊材有限公司瀏覽：129

技術(shù) | 鋁合金焊接問答（一）

提問：我在使用鎢極氬弧焊和氣保護(hù)焊進(jìn)行碳鋼和低合金鋼的焊接時(shí)都沒有問題，但是為什么焊接鋁合金的時(shí)候就*出現(xiàn)問題，您能給我一些鋁合金焊接的建議么？尤其是如何解決鋁合金焊接時(shí)的氣孔、未熔合以及氣保焊下接頭質(zhì)量不佳的問題？

回答：正如你所說，與鋼相比鋁合金的焊接確實(shí)要難的多。那么到底如何才能實(shí)現(xiàn)鋁合金焊接的良好效果？答案聽起來似乎有些老生常談，即“鋁合金焊接并不難，難的只是材料的種類不同而已”。一旦我們了解了這種材料，我們就可以很*地進(jìn)行鋁合金焊接。采用焊接鋼的方法去焊接鋁合金是常見的錯(cuò)誤操作。在確定鋁合金的焊接方法和工藝之前，我們有必要先對(duì)鋼和鋁之間的差異進(jìn)行了解。   從你陳述的問題中，你已經(jīng)抓住了鋁合金焊接時(shí)較常見的兩個(gè)焊接問題。這兩個(gè)問題也主要是由于鋁和鋼材料的差異造成的。鋁與鋼相比較大的一個(gè)特點(diǎn)就是鋁的表面有一層氧化鋁，氧化鋁的存在是焊接過程中形成氣孔和未熔合的主要原因。   鋁合金表面的氧化鋁（Al2O3）質(zhì)地堅(jiān)韌，是鋁在大氣中快速氧化形成的產(chǎn)物，具有很高的熔點(diǎn)（2060℃），是純鋁（660℃）的三倍。氧化鋁不導(dǎo)電，硬度很高，易吸潮并形成含水化合物，為獲得高質(zhì)量的焊接，在焊前必須去除。   氣孔問題 鋁焊接中產(chǎn)生的氣孔主要是氫氣孔，由于氫在鋁合金熔融狀態(tài)下溶解度較高，而在固態(tài)下溶解度很低，因此導(dǎo)致焊縫凝固后易出現(xiàn)大量氣孔，如圖1所示。   在焊接區(qū)域內(nèi)，較*因周邊的污染物而引入氫氣。在焊接鋁合金遇到氣孔問題時(shí)，就說明在焊接區(qū)域周邊存在產(chǎn)生氫的物質(zhì)。有效解決鋁合金焊接氣孔問題的關(guān)鍵就在于識(shí)別產(chǎn)生氫的根源并將其去除。鋁焊接過程中較常見的兩個(gè)產(chǎn)氫的根源是碳?xì)浠衔锖退?/span>

碳?xì)浠衔?/span> 碳?xì)浠衔镉袝r(shí)存在于母材表面或焊絲表面。焊前應(yīng)徹底清洗試板表面，去除母材表面的切割液及油類等污物，以消除母材表面的碳?xì)浠衔铩?/span>   鋁焊絲也應(yīng)正確的處理和存放，以防止損壞或污染。如果焊絲本身質(zhì)量較差，那么獲得的焊縫也不會(huì)太好。   當(dāng)對(duì)焊接氣孔率有較高的要求時(shí)，不建議在焊接噴嘴或試板表面使用防飛濺劑。焊前使用刮刀刮削坡口會(huì)減少焊接過程中的缺陷問題，但是也要注意避免刮刀碎渣掉入坡口造成焊接氣孔問題。焊前要確保所有的工具及工件清潔，沒有碳?xì)浠衔锏奈廴尽?/span>

水 水也是焊接過程中氫的主要來源。焊接過程中水可能來自于焊接水冷系統(tǒng)的泄露或不純的保護(hù)氣體。保護(hù)氣體不純也可能與自身無關(guān)，而是在輸送過程中造成，如氣路發(fā)生損壞。同時(shí)外界環(huán)境及溫度的變化也會(huì)造成母材或焊絲表面出現(xiàn)水汽的凝結(jié)。在高濕度焊接環(huán)境下，較小的溫度波動(dòng)就會(huì)導(dǎo)致水汽卷入熔池。另外鋁合金母材及焊絲表面的多孔氧化層由于較易吸收水分，在焊接過程中也會(huì)產(chǎn)生氣孔問題。焊接過程周圍的空氣氣氛也可能導(dǎo)致氣孔產(chǎn)生，這主要是由于焊接過程氣體保護(hù)不當(dāng)造成。焊接過程中氣保護(hù)流量及噴嘴距母材的距離都是焊接的關(guān)鍵因素，采用合理的氣保護(hù)流量和噴嘴距離，保證保護(hù)氣體能夠?qū)θ鄢剡M(jìn)行保護(hù)的同時(shí)又不會(huì)對(duì)熔池產(chǎn)生紊亂可以有效地避免此類問題的發(fā)生。   采用Ar/He混合氣體進(jìn)行保護(hù)可以減少焊接氣孔，有時(shí)為較大減少焊接氣孔率，He氣比例甚至達(dá)到75%。但無論如何，降低氣孔率較好的方法還是消除焊接周邊環(huán)境的氫來源。

未熔合問題 鋁的導(dǎo)熱系數(shù)較高（約為鋼的5倍），這是鋁合金焊接過程中易出現(xiàn)未熔合的主要原因（如圖2所示）   未熔合是較常見的焊縫不連續(xù)問題，在教學(xué)生涯中我發(fā)現(xiàn)，鋁合金的焊接未熔合常出現(xiàn)在角焊縫的焊接。我曾經(jīng)親眼目睹許多優(yōu)秀的學(xué)員在T形接頭2F焊接位置焊接出良好的角焊縫，表面看上去成形良好，焊縫美觀，但當(dāng)我遵循AWS D.1.2-鋁結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范進(jìn)行破壞性檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，在內(nèi)部焊趾部位或一側(cè)焊腳處常常存在未熔合問題，這些缺陷在外側(cè)根本看不出來，只有在斷裂之后才能發(fā)現(xiàn)。因此對(duì)于鋁合金的焊接未熔合問題，需要針對(duì)鋁合金的高熱導(dǎo)系數(shù)，采取適當(dāng)?shù)暮附庸に嚭痛胧﹣斫鉀Q。    “鋁焊接要快而熱”是鋁合金焊接時(shí)約定俗成的規(guī)則。在抑制鋁合金焊接未熔合問題上，新設(shè)計(jì)的較成功的氣保焊技術(shù)都具備高電流密度和快速焊接的特點(diǎn)。除較少數(shù)的情況，鋁合金的氣保焊通常采用正手焊，方向上進(jìn)行的，有時(shí)也被稱為前進(jìn)焊，這種方式能夠確保焊絲和熔池在焊接方向連續(xù)形成電弧，同時(shí)電弧熱量也能夠較大程度供給母材，來緩解鋁合金高熱導(dǎo)率帶來的熱量損耗，從而形成良好的焊接熔合。   另外，千萬不要想當(dāng)然地認(rèn)為高溫預(yù)熱會(huì)防止未熔合問題，也不要以為采用高溫預(yù)熱后就可以使用不當(dāng)?shù)暮附庸に囘M(jìn)行焊接。首先，過度預(yù)熱會(huì)造成冶金不良，減弱鋁合金接頭的力學(xué)性能，損傷和/或嚴(yán)重減少許多鋁合金的力學(xué)性能，其次，即使采用焊前預(yù)熱，如果焊接工藝不當(dāng)，未熔合問題也不能有效解決。   我曾經(jīng)見別人焊過1英寸的鋁合金T形接頭的角焊縫，焊縫由多道厚度為0.03英寸的焊縫組成。焊趾兩側(cè)和接頭邊緣均熔合良好，焊前并沒有進(jìn)行預(yù)熱，焊接過程中采用正手焊，焊接電流也較大，為保證較高的焊接速度，焊接時(shí)采用自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行。在鋁合金的焊接中即使不預(yù)熱也能獲得良好的焊縫，這主要取決于正確的焊接工藝和訓(xùn)練有素的焊接操作工人。   鋁合金焊接的未熔合問題也可以通過選用帶有“熱啟動(dòng)特性”的氣保焊機(jī)來解決。許多氣保焊機(jī)系統(tǒng)配備了一個(gè)熱啟動(dòng)特性，允許操作者在開始焊接時(shí)使用較高的電流，從而減輕鋁合金在較初焊接時(shí)熱量的流損。

結(jié)論 綜上所述，為避免鋁合金焊接時(shí)氣孔和未熔合問題，應(yīng)遵循以下原則： 1.  焊接前正確清洗鋁合金部件（脫脂、去油，然后用干凈的不銹鋼絲刷除去水化的氧化鋁） 使用經(jīng)過驗(yàn)證的焊接   維護(hù)良好的焊接設(shè)備   合適的焊接環(huán)境   高質(zhì)量的保護(hù)氣體   不受污染高質(zhì)量的鋁焊絲   了解質(zhì)量要求的訓(xùn)練有素的焊接操作人員。 2.


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