铝合金的弧焊接常见焊接缺陷分析和控制措施

文章出处: - 发布时间:2016-11-03 09:06

随着我国重工业的发展,由于铝合金的密度小、质量轻、强度比较高、耐腐蚀性好的缘故,越来越多的结构选择了铝合金材质加工制造,例如轨道车辆、铝制压力容器等。铝合金由于物理性能、化学性能的原因,在焊接制造往往容易出现一些焊接缺陷,给产品质量带来不利的影响。、


1铝合金焊接缺陷的种类

 根据ISO10042《铝及铝合金的弧焊接头—缺陷质量分级》,将铝合金焊接缺陷分为外部缺陷和内部缺陷两大类。外部缺陷位于焊缝表面,常见的有表面气孔、裂纹、未融合、根部未焊透、咬边、烧穿、焊缝超高等;内部缺陷位于焊缝内部,需要用无损探伤或破坏性性试验来确定的缺陷,即内部气孔、裂纹、夹渣、及未融合等。


2缺陷产生的原因

2.1气孔 

气孔是铝合金焊接过程中最容易出现的焊接缺陷,无论工艺措施多么严格到位,要想完全做到克服气孔是很难得,气孔从位置上可区分为表面气孔和内部气孔,从性质上可区分为密集气孔和离散气孔,气孔产生的原因有外部原因和内在原因,外在原因主要是操作、环境方面的因素,内在原因主要是材料、位置方面本身造成的结果。


1)外在原因导致的气孔

1环境湿度导致的气孔

铝合金表面的氧化膜有很强的吸水性,当环境湿度很大时,侵入铝合金表层的水很大,当电弧产生时,水分子会电离出氢,氢在熔池中来不及溢出而产生气孔,因此,铝合金焊接现场的湿度控制是非常必要的措施。


2焊接保护不当造成的气孔

当焊接保护气体流量过大、过小,均会造成气孔缺陷,这部分气孔主要是氮气孔或氧气孔,焊接过程中,外界风的干扰会使保护气流紊乱而产生气孔,焊接过程中,要加强防风措施。


3油污、灰尘、赃物导致的气孔

当工件表面有油污和有机赃物时,焊接过程会融入焊接熔池,有机碳水化合物分解会导致气孔产生。


4操作不当导致的气孔

当焊接前倾角度过小或操作不稳,均会导致焊接气孔的产生,在焊接操作中,避免气孔的技能需要必备的。


5焊接参数导致的气孔

当电弧电压较高时,很容易产生气孔,因此操作过程中适当的控制电压是必要的。


2)内在原因导致的气孔

1焊材含氢量高导致的气孔

焊丝(焊芯)在冶炼加工过程中,除氢不彻底,或焊材放置时间过久均会产生含氢量过高导致气孔。


2焊丝软管质量导致的气孔

焊丝软管质量会影响气体的纯度和效果,在实践过程中,发现不合格的软管会产生气孔,往往会发现质量不合格的软管增加了气孔的产生。


3操作位置导致的气孔

焊接位置对气孔的影响很大,PC横焊位置,由于在横焊位置上部,焊接保护较差,焊接保护氩气比重比空气大,保护气体过多地流向下方,造成焊缝上部气孔过多,PF、PC是导致气孔偏多的位置。


2.2热裂纹

    铝合金焊缝中的裂纹是在焊缝金属结晶过程中产生的,称为热裂纹,又称为结晶裂纹。其形式有纵向裂纹、横向裂纹(往往扩展到基体金属),还有根部裂纹、弧坑裂纹等等。裂纹将使结构强度降低,甚至引起整个结构的突然破坏,因此裂纹是完全不允许的。铝合金热裂纹产生的机理原因主要有以下几点:


(1)铝合金线膨胀系数大,是钢的2倍,其在拘束条件下会造成较大的焊接应力。


(2)铝合金是典型的共晶型合金,热裂纹敏感性随液—固相线温度区间的增大而增大,当铝合金中的低熔点共晶体或有杂质作用时,热裂纹的倾向增大。


3)当杂质较多时,晶界容易产生并存有低熔点共晶体薄膜,更加增大热裂纹倾向。


2.3夹渣

铝合金焊接后,在焊缝金属内部有时会存在一些黑点或白色亮点,即夹渣。在铝合金焊缝中的夹渣有金属的和非金属的两种形式。在钨极氩弧焊中,在给定的电极尺寸下,使用过大的电流,会使钨极产生熔化,而沉积在焊缝中造成夹渣。不适当地调整高频和交流电源的整流,熔池前方的飞溅球熔入熔池中,也均会造成夹渣。


2.4未熔合

未熔合通常表现为焊丝熔化,母材未熔化或同一焊缝上一侧母材熔化,另一侧母材未融化为形成的焊接接头。铝合金的导热系数大约是钢的2~3倍,其比热也非常大,若是焊接方法的热输入量不足,加上本身结构的形状、尺寸、位置、表面状态的差异,以及焊工操作的熟练程度的影响,都增加了未熔合的倾向。


2.5未焊透

 未焊透这种缺陷是:当焊接从一面进行时,焊缝没有把母材整个厚度上焊透,或者从两面进行焊接时,焊缝没有相互穿透,未焊透是一种严重的焊接缺陷。在铝合金对接焊缝中,这种缺陷通常是由于焊接电流太小,坡口或焊接间隙不够而形成的,或者对热输入而言,焊枪的移动速度过快造成的。在填角焊缝中,是由于填充金属跨接于接头的焊边而没有熔透底部造成的。


2.6咬边

咬边这种缺陷是在母材金属上沿着焊缝边棱形成一道沟槽或没有充满焊缝。产生咬边的主要原因是焊接规范参数过大,热输入量过大,焊接速度过快,焊丝还来不及将弧坑填充满就离开熔池,便会出现咬边,其次施焊时焊枪的角度过大,摆动没有到位也会引起咬边。


2.7下塌

铝合金焊接时,颜色无明显变化,缺乏实践经验很难判断熔池温度,并且铝合金强度随温度的升高而急剧下降,在350℃时,其强度大约只有10Mpa,这样往往会导致铝合金焊接时下塌。下塌影响接头的美观,导致应力集中,增加焊接工作量,要注意防止。


3铝合金焊接缺陷的防治措施

上述对铝合金焊接缺陷产生的原因进行了详细的分析,根据其产生的原因提出了对应的防治措施。


3.1气孔

气孔的治首先应注重母材上的氧化膜、油污、灰尘等杂质,应保证母材表面的清洁。选择合适的焊接方法,TIG焊比MIG焊产生的气孔要少。


选择合理的焊接规范,气孔的数量与焊接电流、电弧电压有很大的关系,气孔随电弧电压增高而增多,随焊接电流的增大而减少,这是由于焊接电流增大即焊接热输入量增多,熔池的冷却速度变慢,使气孔逸出。


控制保护气体的纯度和流量,选择适当的保护气体,清理喷嘴的飞溅,防止出现乱流,要注意焊枪的角度调整。施焊时,也应注意施焊环境的影响,空气的潮湿,自然风的流动,都会造成气孔的产生。


3.2裂纹

防止和消除裂纹缺陷的措施

热裂纹是不允许存在的焊接缺陷,必须杜绝。根据热裂纹敏感性的影响因素,我们可以通过改变焊接方法,调整工艺参数,匹配母材与焊材的合金成分,降低接头的拘束等措施来防止。


1防止裂纹产生的最主要的措施是选材

一般说来,在基体金属中,添加铜的合金的裂纹敏感性较高,镁、锌和硫等合金元素也有不同程度的影响。经验表明,对镁含量低的基体金属采用镁含量高的焊接材料(如5183、5356、5556等),是降低裂纹敏感性的有效办法。另外,通过添加微量元素(如Ti、Ti+B、Zr)来细化晶粒也可显著地减少裂纹。


2在设计和工艺上的考虑

 如果焊道薄,焊缝根部间隙大的接头容易产生纵向裂纹。此时应增加熔敷金属量(减小焊接速度或增大焊接电流),并采用降低拘束应力的焊接顺序。另外,对带永久性焊接衬垫的焊缝,一般来说采用先设置反变形或在衬垫上加工沟槽的方法,均能防止产生焊根(焊缝根部)裂纹。


 我们知道,弧坑裂纹是以最后凝固区为中心而产生的,因此息弧时必须处理弧坑。当焊枪停止运动时,应使电弧继续燃烧,待弧坑填满之后息弧。当进行连续焊时,要养


成先清理弧坑或接头而后进行连续焊的习惯。


3.3夹渣

防止和消除夹杂缺陷的措施是:

1焊接前应仔细清理母材、焊材表面的氧化物。

(2)焊接过程中注意熔池和焊缝的热态保护。

(3)使用TIG焊时,要注意钨极与熔池之间的距离;控制焊接电流,防止钨极的熔化造成焊缝局部夹钨形成夹杂。


3.4未熔合

1)焊前仔细清理待焊处表面;

2提高焊接电流、电弧电压,减小焊接速度;

3)焊接时要稍微采用运条方式,在坡口面上有瞬间的停歇,


3.5未焊透

1)适当的减慢焊接速度,压低电弧;

2)适当减小钝边或增大根部间隙:

3)使焊枪角度保证焊接时获得最大熔深,电弧始终保持在焊接熔池的前沿,要有正确的姿势;

4)增加焊接电流及电弧电压,保证母材足够的热输入获得量;


6咬边

通过矫正操作姿势,选用合理的规范,采用良好的运条方式都会有利于消除咬边。焊角焊缝时,用交流焊代替直流焊也能有效地防止咬边。


3.7下塌

防止和消除下塌和焊穿缺陷的措施有以下几点:

1焊缝背面加衬垫。

(2)焊接时不断地用焊丝划拨焊接处母材表面,注意温度变化,随时注意调整焊枪角度。

(3)注意焊接规范的控制,尤其是焊接电流不宜过大。

(4)注意熔池的形状和大小,防止高温侍留时间过长。


结束语

 在铝合金的焊接过程中,根据其产生焊接缺陷的原因采取防治措施,并严格按照措施进行操作,使铝合金的焊接质量得到了改善。



版权所有:无锡市华强焊接设备有限公司 销售热线:0086-510-85601700  传真:0086-510-85616008  手机:13506176592
技术支持:无锡可信网  网址: http://www.wxhqhj.com  备案号:苏ICP备05065693号-2 江苏无锡市滨湖区华庄镇苏锡西路7号
友情链接:雨水回收设备无锡缠绕膜变位机塑料磨粉机无酸洗剥壳除锈机