佛山鋁合金材料焊接性能無損探傷_廣東廣分質檢檢測有限公司

　　一、鋁合金材料種類性能及其用途

　　（一）工業純鋁；工業純鋁就是指鋁的含量接近的材料，這種材料因為除了雜質外沒有其他任何金屬，非常穩定，但是他的金屬性能非常差，強度低，硬度低。但是，其有一些合金材料沒有的特點，比如電阻小，導電率高；切削性好，加工性高還有導熱性好。因此，工業純鋁用來做導電材料，導熱材料和化工設備。（二）Al-Cu 係合金。這種材料的運用就比純鋁要廣泛了，因為他的強度比較高，因為，這種材料裏面除了添加銅之外，還添加了少量的Mn、Mg 等材料。當然其也有缺點，他的耐腐蝕度幾乎達不到工業使用的要求，而且，這種材料的可焊接性比較差，所以這種材料一般都採用鉚接結構。（三）Al-Mn 係合金。Al-Mn係合金是一種用特殊的非高溫的方法獲得的材料；因為是非熱處理方式得到的合金，其組織晶體沒太大的改變，所以，其無論是導電性還是抗腐蝕性都跟純鋁相差無幾，而且強度比純鋁高，所以這種鋁合金材料在工業上極為常見。Al-Mn 係合金其Mn的含量非常少只有1.5%左右。（四）Al-Si 係合金。這種鋁合金的結晶溫度的範圍比較大且其熔點比較低，而且，熔點會變化，隨著含Si量的增加會降低熔點，所以，其比較容易鑄造和焊接。正是因為其有不易產生熱裂紋的特性，故可以用來作為添加材料，添加在可熱處理強化合金中使用。（五）Al-Mg 係合金。這種鋁合金材料中的 Mg主要用作增加合金的拉伸強度，其拉伸強度不一樣的原因就是Mg的含量不一樣，這種材料一般情況下用來作來為焊接材料的結構件。

　　二、鋁合金材料的焊接特性分析

　　（一）熱脹冷縮方面。鋁材料的收縮性非常高，高能達到百分之七，同樣鋁合金的收縮率平均也達到百分之五；當然，其膨脹率也比一般其他金屬高了很多，更甚至是銅的200%左右，所以溫度對鋁的體積影響相當大，而鋁合金的主要成分就是鋁，雖然加入的合金能改善這種特性，但是，鋁合金材料的熱脹冷縮性能也還是要比其他一般的金屬材料要強不少。在鋁合金材料的焊接過程中，結晶鋁合金材料會時常發生裂紋現象，焊接變形也是十分正常的現象。（二）熱容量及融化溫度。在焊接加工工藝上有兩個特性要特別注意的，那就是鋁合金的低熔點和較高熱容量。先說第一個，低熔點。鋁合金的熔點溫度會隨著其他金屬的加入而變化，但不會太大，純鋁的熔點是六百攝氏度左右，所以鋁合金的熔點一般也在六百攝氏度左右，還是跟銅比，鋁合金的熔點就要比銅低太多了。這就是第一個特性，熔點低。再說第二個，熱容量高。熱容量就是想使其融化單位體積需要的熱量值，而鋁的熱容量比一般金屬又要高，所以想要熔化鋁需要較長時間的加溫，這就是鋁合金的第二個特性，熱容量高。（三）與氧氣易反應。鋁長時間暴露在空氣中會被氧化，在表面上生成一種氧化膜，而鋁合金也會，這層氧化鋁因為有的粘附能力，所以，可以保證內部的鋁合金不會被氧化，但是這層氧化膜還具體有耐高溫的特點，會嚴重影響到鋁合金的焊接結合的性能，這是鋁的化學性質所導致，所以只能在焊接前對這層氧化鋁進行處理後再進行焊接，才能保證鋁合金的焊接正常。（四）焊接熱量使局部性能改變。因為鋁合金的熱容量比較高，所以焊接的時候會提供更多的熱量讓鋁熔化，但是，過多的熱量就會相當於一次熱處理，改變材料的性能，熱量約多，同樣的影響越大。所以，不可避免的焊接部分的性能會跟其他地方的不太一樣，而這需要在設計產品的時候需注意，不能讓焊接帶來的性能改變影響到產品的性能。

　　三、鋁合金材料焊接的主要問題 gf86892

　　綜上所述，鋁合金的焊接會並不簡單，焊接過程中會出現一些問題，這裏歸納了幾個比較主要的問題。

　　（一）焊縫出現裂紋。前面說過，焊縫出現裂紋是很正常的，同時也是常見的缺陷的一種，而鋁合金的結晶溫度比較寬，讓出現這種問題的概率增大了。有實驗證明含鐵量的多少直接影響出現焊接裂紋的概率，含鐵量在百分之六以下的鋁合金焊接時基本不會出現裂紋。所以，材料才是焊接裂紋的大影響因素。純鋁的膨脹係數比較大，這是一個開裂的重要原因，而主要原因這是焊接的鋁合金成分不同。

　　（二）焊接結晶組織的出現。在焊接過程中，高溫會使得結晶組織發生變化從而開裂，這也是一個非常常見的問題。

　　（三）氣孔的產生。氣孔可以說是各種焊接共同的缺陷，出現的十分廣泛。鋁合金也是其中一種。氣孔的來源是氫氣，而氫氣大多來自水，無論是焊接合金絲上的水分，鋁合金板材上未處理幹凈的氧化膜上面的水分，氬氣中的水，空氣中混入的水，催化劑裏的水都會形成水蒸氣，和鋁液反應，生成三氧化二鋁，氫氣就被置換出來了，堆積形成氣泡，還未施放出來，鋁就凝固了。

　　（四）未焊透或未熔合。焊接電流過低這個是導致產品未被焊透的可能的原因，當然解決方法很簡單，只需要調整合適的電流即可，其他的原因，比如氧化膜未被除盡再比如鋁合金未被真正的熔化之類的都會導致未焊透或未熔合。而在填角的焊接工作中，則可能因為被填進去的金屬焊邊沒有被溶透所導致的。

　　（五）夾渣。在焊接過程中，因焊接環境，使得焊接時有些其他金屬或非金屬物質進入焊縫這種焊接缺陷是夾渣。如果用氣焊進行加工的話，主要可能是因為表面的氧化鋁沒能清楚幹凈而產生的夾渣，及焊藥的夾渣。如果是用TIG焊加工的話，氧化鋁的夾渣和鎢極電流的密度過大，產生高溫，讓鎢極熔化了或者是鎢極和熔池還有鎢極和焊絲之間的接觸，發生斷裂，鎢極掉入熔池後形成夾渣。如果用的是MIG焊來進行加工的話可能是因為氧化鋁未清除幹凈所導致的夾渣和被導電嘴澆溶的銅溶液進入熔池產生的夾渣。

　　四、鋁合金焊接缺陷的預防措施

　　（一）鋁合金板和焊絲的基本的成分要控制好。

　　（二）加入合適的催化劑，催化劑要保持幹燥。

　　（三）選用焊接方法的時候，盡可能的用加熱集中的方法，電流要大，焊速要高。

　　（四）焊接時如需要降低剛性，在焊接時可以用，分段焊接、預熱或者減緩焊接速度。

　　（五）避免用十字接頭，好採用開坡口和留小間隙的方法。

　　（六）如果焊接介紹或中斷時，應及時平坑，再移去熱源。

　　（七）盡可能的減少氫氣的進入，選擇正確的焊絲、催化劑，催化劑、焊條，應該經過除水措施。

　　（八）合理的制定焊接的工藝。

　　五、合金元素在焊接過程中的蒸發

　　Mg是保證焊縫是否結實的重要因素，所以，在焊接中Mg元素的含量也是一個非常值得注意的問題。首先看看Mg元素能否被蒸發。在鋁合金的焊接過程裏，如果使用激光焊接或者其他高溫焊接時，溫度可能會達到兩千度左右，而Mg的沸點（大約1107度）低於Al（大約2450度）；而且Al的熔點（大約660度）與Mg的沸點僅僅相差447度，所以，加工的時候，Mg蒸發的條件。Mg是焊縫強度的一個重要的保證，所以焊接時要注意Mg蒸發的量。有相關研究實驗表明，Mg含量約高的鋁合金蒸發率也就越高。當然在合金Mg被蒸發的同時一些Al也在被蒸發，如果焊接的時間過長，被蒸發的金屬變多，那麼焊接的表面就會下凹，所以應該在焊接前充分考慮添加金屬，保證平滑。被蒸發的這一缺陷沒法克服，只能通過控制焊接時的溫度，選擇合適的速度，增添補充量來避免因元素蒸發帶來的產品缺陷。