鋁合金焊接具有密度低、耐腐蝕以及良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性等特點(diǎn)，在機(jī)械、航空以及電子產(chǎn)業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用。但是，鋁合金焊接也存在著裂紋和氣孔等多種缺陷。本文針對這些缺陷產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析和探討，并針對特定的缺陷提出了具體的防止對策。
    在機(jī)械制造行業(yè)中，焊接加工是一種應(yīng)用廣泛的加工方式，它不僅強(qiáng)度可靠，節(jié)省材料，還能加工出其它加工方式難以完成的產(chǎn)品。在焊接中，鋁合金焊接具有耐腐蝕、比強(qiáng)度高以及良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。這些特點(diǎn)使鋁合金焊接在機(jī)械、電力以及軌道車輛等多個領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。但是在鋁合金焊接中也存在著裂紋、氣孔以及咬邊等各種缺陷，這對焊接產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生了嚴(yán)重的威脅。本文從鋁合金的性能和焊接特性出發(fā)，對鋁合金焊接存在的缺陷進(jìn)行分析和介紹，并針對性的提出防止對策。
    鋁合金的性能及其焊接特性
    鋁合金中的鋁是一種輕金屬，它的密度非常小，利用它來焊接成的產(chǎn)品重量低，這在航天航空以及交通軌道等領(lǐng)域具有重要的意義。鋁合金的耐腐蝕非常好，不容易受到環(huán)境的侵蝕，同時它的比強(qiáng)度也高，焊接成的產(chǎn)品質(zhì)量好。鋁合金的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好，在低溫下也能保持良好的機(jī)械性能。
    目前焊接所用鋁合金用的比較多的是鋁錳合金和鋁鎂合金兩類。在航天航空等重要領(lǐng)域也會用到比強(qiáng)度和比剛度高的鋁銅合金和鋁鋰合金。這些鋁合金主要具有以下一些焊接特性。第一，鋁合金的氧化能力特別強(qiáng)，在焊接過程中會生成氧化薄膜。第二，鋁合金具有高導(dǎo)電性和導(dǎo)熱率，不會因局部過熱產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，但也因此所需能量更多。第三，線膨脹系數(shù)和凝固體積收縮率比較大，容易形成熱裂紋。第四，焊接時鋁合金沒有具體的顏色變化，這給焊接者的觀察工作帶來困難。第五，鋁合金在高溫中容易吸入氣體，在焊接過程中會形成氣孔。
    鋁合金焊接常見缺陷分析及研究
    因為鋁合金自身存在的一些焊接特性，以及其它各種原因，在鋁合金焊接中容易出現(xiàn)裂紋、氣孔、焊縫成型不良以及咬邊等多種缺陷。下面本文將針對各個缺陷產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，再提出具體的防止對策。
    2.1.裂紋
    形成的原因有很多種，對于某些含共晶相及雜質(zhì)相比較多的鋁合金，在焊后冷卻過程中，容易形成裂紋。因為鋁合金的線膨脹系數(shù)和凝固體積收縮率比較大，在焊縫冷卻時容易產(chǎn)生拉伸變形。此外，鋁合金在冷卻凝固的過程中，在一定的溫度范圍內(nèi)存在液態(tài)和固態(tài)金屬，此時的鋁合金強(qiáng)度和塑性都很低。在這個溫度范圍內(nèi)，容易產(chǎn)生裂紋，特別是在這幾種情況共同存在的情況下，裂紋發(fā)生情況更加嚴(yán)重。裂紋的存在會產(chǎn)生應(yīng)力集中，降低了整個焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。對于裂紋的檢驗方法，有經(jīng)驗的工作人員可以直接憑視覺進(jìn)行評估。為了保險起見，還可以采用量尺或者X光進(jìn)行檢測。
    針對裂紋缺陷，我們可以采取以下措施：第一，選取合適的焊接鋁合金，避免使用那些含共晶相及雜質(zhì)相比較多的鋁合金，鋁合金中含有少量細(xì)化晶粒的變質(zhì)劑可以有效防止產(chǎn)生熱裂紋。第二，采用熔化極自動氬弧焊等加熱集中的焊接方法，該焊接方法有效防止裂紋產(chǎn)生。第三，在焊接時可以將焊縫開坡口或者采用雙面焊，還可以采取分段焊以及焊前預(yù)熱等，這都可以降低焊縫產(chǎn)生裂紋的可能性。
    2.2. 氣孔
    鋁合金焊接中容易產(chǎn)生氣孔，因為在鋁合金焊縫中存在著氫，它的溶解度隨著溫度的下降會不斷減少。當(dāng)焊縫凝固時間短時，焊縫中的氣泡就來不及排出，最終會形成氣孔。氣孔的存在降低了焊縫的強(qiáng)度和塑性，也降低了焊縫的沖擊韌性。跟氣孔形成相關(guān)的因素有很多，比如平均電弧電壓、焊嘴高度以及焊接環(huán)境等。當(dāng)平均電弧電壓較低時，容易引起電弧失穩(wěn)飛濺，從而破壞焊縫平衡，帶入更多的氫進(jìn)入焊縫中。焊嘴高度越大，焊絲端部溫度越高，保護(hù)區(qū)域效果減弱，從而增加焊縫中氫的含量，易形成氣孔。此外，外界環(huán)境濕度也會影響氣孔的形成。對于氣孔的檢驗方法，表面的氣孔可以借助放大鏡等工具進(jìn)行外觀檢驗。對于焊縫內(nèi)的氣孔則需要借助致密性檢驗或者X光檢驗。
    針對氣孔缺陷，我們可以采取以下措施：第一，選擇高的輸入熱量或者增加熔池的攪動，能夠延長焊接時間，使氫氣盡可能完全的排出焊縫。第二，可以采用鎢極雙面同步氬弧焊法。一方面能夠增加保護(hù)氣體的保護(hù)效果，另一方面也能攪拌熔池，避免氫氣的進(jìn)入，同時排出焊縫中的氫氣。第三，保持焊接環(huán)境干燥，對焊接坡口進(jìn)行清洗烘干，可以有效避免氣孔的產(chǎn)生。
    2.3.焊縫成型不良、咬邊以及夾渣
    焊接成型不良的主要表現(xiàn)是焊縫中心高于兩邊，整個焊縫面凹凸不平，比較粗糙。咬邊會使焊縫的實際工作面積減小，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，降低焊縫強(qiáng)度。焊接成型和咬邊缺陷都是由于焊工操作不當(dāng)造成的。比如焊接電壓過高、焊接速度過快等都會引起上述缺陷。針對焊接成型和咬邊缺陷，企業(yè)應(yīng)當(dāng)提高焊工的焊接技能和工作素質(zhì)，對焊接產(chǎn)品要嚴(yán)格把關(guān)。焊接中出現(xiàn)夾渣缺陷主要是因為焊縫坡口清除不干凈或者焊絲產(chǎn)生的氧化物污染物。針對夾渣缺陷，應(yīng)當(dāng)對焊接坡口進(jìn)行及時清理，控制焊接環(huán)境，避免雜質(zhì)進(jìn)入焊縫。在對咬邊進(jìn)行檢測時，先用主尺靠緊焊縫的一邊，然后將高度尺移動到剛好接觸焊縫的另一邊。這個測量出來的高度值就是咬邊量，要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和實際需要對咬邊量進(jìn)行控制。
    具有密度低、耐腐蝕以及高強(qiáng)度的鋁合金焊接在各個領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用，但是也存在著一些缺陷。本文針對裂紋、氣孔、焊縫成型不良以及咬邊等缺陷產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析，并提出了防止對策。如何進(jìn)一步的改進(jìn)鋁合金焊接，保證焊接的質(zhì)量，仍是一個重要的研究方向。