铝合金及其焊接性综述.docx

铝合金及其焊接性
【摘要】
铝及铝合金材料密度低,强度高,热电导率高,耐腐蚀能力强,具有良好的物理特性和力学性能,因而广泛应用于工业产品的焊接结构上。铝合金在车辆部件中的应用情况、发展趋向及其在组焊中存在很多问题。对铝合金及其异种金属焊接接头进行了焊接性试验研究结果表明,其焊接接头有满意的力学性能、抗裂性及抗应力腐蚀性能,适合用于制造轻轨车辆,航空航天领域的广泛应用。
【关键字】
铝合金焊接性气孔热裂纹等强性
【正文】
虽然已经应用铝及其合金焊成许多重要产品,但实际上并不是没有困难,主要的问题有:焊缝中的气孔、焊接热裂纹、接头“等强性”【1】等
铝合金焊接中的气孔
氢是铝及其合金熔焊时产生气孔的主要原因,已为实践所证明。弧柱气氛中的水分、焊接材料以及母材所吸附的水分都是焊缝气孔中氢的重要来源。其中,焊丝及母材表面氧化膜的吸附水份,对焊缝气孔的产生,常常占有突出的地位。
弧柱气氛中水分的影响
弧柱空间总是或多或少存在一定数量的水分,尤其在潮湿季节或湿度大的地区进行焊接时,由弧柱气氛中水分分解而来的氢,溶入过热的熔融金属中,可成为焊缝气孔的主要原因。这时所形成的气孔,具有白亮内壁的特征。
氧化膜中水分对气孔的影响
在正常的焊接条件下,焊丝或工件的氧化膜中所吸附的水分将是生成焊缝气孔的主要原因。而氧化膜不致密、吸水性强的铝合金,主要是Al-Mg合金,要比氧化膜致密的纯铝具有更大的气孔倾向。因为Al-Mg合金的氧化膜中含有不致密的MgO,焊接时,在熔透不足的情况下,母材坡口端部未除净的氧化膜中所吸附的水分,常常是产生焊缝气孔的主要原因。
1. 3 减少焊缝气孔的途径
避免熔池吸氢是消除或减少焊接气孔的有效方法【2】。为防止焊缝气孔,可从两方面着手:第一,限制氢溶入熔融金属,或者是减少氢的来源,或者减少氢同熔融金属作用的时间;第二,尽量促使气孔自熔池逸出。为了在熔池凝固之前使氢以气泡形式及时排出,这就要改善冷却条件以增加氢的逸出时间Hidetoshi Fujii等在失重条件下进行焊接试验,发现气孔明显较重力下多【3】。
(1)减少氢的来源
所有使用的焊接材料(包括保护气体、焊丝、焊条、焊剂等)要严格限制含水量,
使用前均需干燥处理。一般认为,%时不易形成气孔【1】。
(2)控制焊接工艺
焊接工艺参数的影响比较明显,但其影响规律并不是一个简单的关系,须进行具体分析。焊接工艺参数的影响主要可归结为对熔池在高温存在时间的影响,也就是对氢的溶入时间和氢的析出时间的影响。焊接时,焊接工艺参数的选择,一方面尽量采用小线能量以减少熔池存在时间,从而减少气氛中氢的溶入,同时又要能充分保证根部熔合,以利根部氧化膜上的气泡浮出。所以采用大的焊接电流配合较高的焊接速度是比较有利的【4】。
2. 铝合金的焊接热裂纹
铝及其合金焊接时,焊缝金属和近缝区所发现的热裂纹主要是焊缝金属结晶裂纹,也可在近缝区见到液化裂纹。
铝合金焊接热裂纹的特点
铝合金属于典型的共晶型合金,最大裂纹倾向正好同合金的“最大”凝固温度区间相对应。但是由平衡状态图的概念得出的结论和实际情况是有较大出入的。因此,裂纹倾向最大时的合金组元均小于它在合金中的极限溶解度。这是由于焊接时的加热和冷却速度都很迅速,使合金来不及建立平