铝合金真空电子束焊接性能及缺陷分析
真空电子束焊接气孔缺陷诱发及平衡机制分析
第38卷第8期焊接学报Vol. 38 No. 8 2 0 1 7 年 8 月TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION August20 17真空电子束焊接气孔缺陷诱发及平衡机制分析罗怡1’2，韩静韬I2，朱亮1’2，张成洋U(1.重庆理工大学材料科学与工程学院，重庆400054 ; 2.重庆市特种焊接材料与技术高校工程研究中心，重庆400054)摘要：针对真空电子束焊接试验焊缝出现的气孔缺陷，从受力平衡的角度分析了气孔的诱发机制及热力学平衡 机理，提出了熔池中气孔的最小半径生存条件.结果表明，由气泡动力学的观点，加热面气化核心是诱发气泡的重 要因素.不满足最小半径生存条件的气泡不具备热力学平衡条件，因此是无法生存的，最终不能发展成为气孔.对 于产生于焊缝中部壁面的气泡的大小主要取决于气泡内的气体密度、表面张力以及气泡中气相成分的过热度.其 中，过热度不但是气泡稳定性的推动力，也是决定气泡大小的主要因素.关键词：真空电子束焊接；气泡；气孔；平衡机制；生存条件中图分类号：TG442 文献标识码：A doi：10.12073/j.hjxb.201508M002〇序言熔化焊接工艺中较为棘手的问题即为焊接中的 气孔问题，针对中碳钢、铝合金的激光焊接[1_2]、钛 合金、铝合金的真空电子束焊接[3_4]、镁合金、不锈 钢的鹤极氩弧焊[5_6]等焊接工艺，均暴露出大量的 气孔问题，这也是熔化焊接较为常见的一类焊接缺 陷，其产生机理存在一定差异，进而所采取的防治措 施也有所不同.对于真空电子束焊、激光焊等高能 束流焊接方法，虽然在实际应用中能够缓解传统钨 极氩弧焊和熔化极惰性气体保护焊所产生的较大残 余应力及热变形等问题，但其气孔等孔洞缺陷问题 却较为突出.Liu等人[7]研究了激光-T IG电弧复合焊接过 程中焊缝气孔的产生机制，发现产生的气孔主要为 宏观气孔，其产生原因主要与激光束作用区没有被 惰性气体良好保护有关，而滞后的激光束作用去保 护气体有利于消除这一类气孔.Chi等人[8]研究了 真空电子束焊接工艺参数与焊缝气孔形成之间的关 系，从焊接工艺参数设计的角度探索预防焊接气孔 的途径.单际国等人[9]研究了激光焊接气孔形成机 理，认为以高压形式存在的分子氢以及以过饱和固 溶形式存在的原子氢是导致压铸镁合金激光焊产生 大量气孔的原因.电子束焊接工艺在高能量密度的焊接热源作用收稿日期：2015 -08 -04基金项目：重庆市基础科学与前沿研究计划资助项目(cstc2015jcyjA60 009)下，材料中的低熔点元素将产生强烈的匙孔蒸发现 象，熔池及匙孔的瞬态热力学效应具有密切联系. 研究从受力平衡角度分析真空电子束焊接过程中的 气孔缺陷的形成机理，并提出深熔熔池中气泡的最 小半径生存条件，为研究真空电子束焊接气孔缺陷 的预防奠定理论基础.1气孔缺陷的诱发匙孔效应产生的强烈蒸发使熔池液态金属产生 强迫对流，焊接工艺为非完全穿透，在强迫对流下，液态金属中的气孔并不能在浮力作用下自由浮升，被迫与液态金属一起流动.这样，匙孔中产生的蒸 发金属气相、熔池液态金属、气孔将组成复杂的气- 液两相流动系统.真空电子束焊接熔池液态金属靠近加热面，即匙孔壁面的液层处于过热状态，其温度高于液态材料的沸点温度7；，从而产生低沸点元素的蒸发现 象.这里，将匙孔壁面附近液层的过热度定义为A T =TL-Tb(1)则匙孔壁面的过热度为7； - '，7；为匙孔壁面温 度，因匙孔壁面在匙孔周围的液层中具有最接近匙 孔中的高温金属蒸气的温度，因此过热度最大.真 空电子束焊接过程中，除匙孔壁面附近的一薄层液 态金属外，熔池中的大部分液态金属过热度很小或 处于非过热状态.显然，在匙孔前沿，由于电子束热 源的直接作用，匙孔壁面过热度较高，这种蒸发更为 显著.从起始蒸发点开始，在熔池匙孔壁面或熔池 壁面的某些特定点更容易由元素蒸发而诱发气孔，108焊接学报第38卷称这些特定点为产生气孔的气化核心.图1为试验中得到的AZ91D镁合金真空电子 束焊缝中典型的气孔缺陷.其中，图l a为分布于焊 缝中部的气孔，由于气泡在熔池液态金属对流作用 下自由浮升，该气孔已充分发育，具有较大的尺寸以 及较为圆润的形貌.在图l b所示的气孔壁面上均 能看到若干尺寸在1IJim左右或数微米左右的微气⑷焊缝中部分充分发育气孔孔，这种微气孔是熔池中气泡所依附的气化核心. 由气泡动力学的观点，加热面气化核心更容易产生 于匙孔壁面或熔池壁面的凹坑处.另外，疏松的组 织结构或铸造工艺产生的显微裂纹也为气化核心的 形核提供了条件，容易在熔池中附着气化核心诱发 产生微气孔，并在满足其它必要的生存条件下最终 发展成为气孔缺陷.(b)气孔壁面上分布的微气孔图1真空电子束焊缝中的气孔及其中分布的微气孔Fig. 1Pore and micro-pores distributed in vacuum electron beam weld图2为非完全穿透的电子束焊接熔池中产生气 孔的示意图，其产生于焊缝中部靠近匙孔加热壁面 的液相熔池.对于这种类型的气孔，其初生气泡在 焊接熔池的气-液两相系统中平衡存在，充分发展 并最终形成气孔，必须同时满足热学平衡和力学平 衡.以下分别分析这种类型气孔的平衡机制.电子束丨图2真空电子束焊接熔池中的气孔示意图Fig. 2 Schematic diagram of pores in molten pool of VE- BW2气孔缺陷的平衡机制对于焊缝中部靠近匙孔加热壁面的液相熔池中 产生的气孔，假设其为半径^的球形气泡.气泡的受力如图3所示，影响熔池中气泡内外稳定性的平 衡力可分为三项，包括熔池金属的液相静压力心，其产生的压强为/\;气泡内包括金属蒸气在内的各 种气相分压的总和 '，其产生的压强为PB;以及气 泡周围气液界面的表面张力其附加压强为图3靠近匙孔加热壁面液态熔池中的气泡力学平衡Fig. 3 Mechanical balance around pores near heated liquid pool wall in keyhole按照在半径为K的气泡等效作用面积上的力 学效应，各项压力可分别采用式（2)〜式（4)计算，即F L:=⑵f b:~-^R2p,(3)K:=2tt R c t(4)根据气泡的力学稳定性条件，气泡内的蒸气压 力与气泡外界液相静压力之压差，应与作用在气- 液界面上的表面张力达成平衡，即jt R2(P b -P l) =2^Ra(5)可化简为第8期罗怡，等：真空电子束焊接气孔缺陷诱发及平衡机制分析109P^~PL=Y⑻式中:〇■为气-液界面的表面张力.位于匙孔后沿熔池部分由于电子束热源的作 用，靠近加热壁面上的极薄液相金属层处在高于材 料沸点的过热状态，容易形成该类型气孔的气化核 心.气泡周围气-液两相流系统的压力与温度具有 对应关系，即金属液相温度八与液相静压'对应，气泡内的蒸气温度:rB与气泡内的蒸气压p B对应. 在气泡周围的熔池液相金属凝固形成焊缝前，由于 表面张力的存在，气泡内的蒸气压力应大于周围液 体的静压，即P B>/V因此，r B >7\成立，即气泡内 的蒸气相将向周围液相环境传热.因此，气泡内的 蒸气相组成如为高温金属蒸气，由于热损失,部分金 属蒸气将重新凝结为液相金属，并伴随着气泡体积 的缩小.由此推断，对于某些高温金属蒸气形成的 初生气泡，体积微小，在气-液两相流系统的对流传 热过程中将趋于消逝，并不会最终发展成为焊缝中 的气孔.同样，可以推断，在靠近匙孔加热面的过热 金属液相层，若^ < 7\成立，过热液相将向气泡内 部传热，使气泡内部气-液界面上处于过热的金属 成分继续蒸发，气泡体积不断增大.可见，气泡体积 维持不变的热平衡条件是:rB = 7V—旦气泡周围液 相凝固形成焊缝，气泡即形成焊缝内的气孔.从以上讨论可以看出，对于该类型气泡，压差 p b -/\是克服表面张力，在有利条件下形成气化核 心，维持初生气泡稳定，并最终发展成为气孔的关键 因素.而足够压差的获得必须依靠匙孔周围过热液 态金属来实现.因此，过热度A71是诱发气孔及平衡 气泡稳定性的推动力.假设这里讨论的初生气泡及 其平衡状态处于过热的液态金属层，即7Y >r b，用 来表示过热液态金属层的临界点.相应地，由于 压力与温度的对应关系，压差PB的临界点为P B-'，这里'为沸点金属的饱和蒸气压.两个压力项，即气泡内的蒸气压力和沸点金属饱和蒸气压 力均与温度相关.因此，式(6)可以表示为P(TB) -P(Tb)(7)将该式左端用泰勒公式展开，可得~Pb=p'(Tb)(T-T b) +P^-(T-T b)2+ p卜）（71 )-+n\ (T-T b) +R d(T)(8)式中为余项.若略去式（8)右端的高阶项，根据过热度的定义，式(8)可以简化为Ap=P'(Tb)AT(9)这里的/(7；)具有实际的物理意义，即金属沸 点处的蒸气压对温度的一阶导数.根据Clausius-Clapeyron方程的推导结果为(1〇)dp ^v P l P bd T^(P l-P b)式中:为气化潜热;p为密度；角标分别表示液相和气泡内的气相.由于如果将金属蒸气相看作是理想气体，则近似有dp _Lypg因此，由式（i i)可得(ID\P=L^\T(12)由式(7)与式（12)可推得R(13)2<rTbL v P b( 丁 - T b)由此可见，能够在液态金属熔池中存在，并最终 发展成为气孔的气泡的大小主要取决于气泡内的气 体密度、表面张力以及气泡中气相成分的过热度.其中，过热度不但是气泡稳定性的推动力，也是决定 气泡大小的主要因素.对于匙孔壁面，由于受到电 子束热源的直接作用，因此在液相层中具有最高温 度，该区域的过热度也最大，等于7；- 7；.将其带入 式（13)，可以得到在匙孔壁面附近生存的气泡尺寸最小为(14)2<rTb[v P b(T w- T b)满足最小尺寸要求的初生气泡总是首先出现在 匙孔的加热壁面上，半径小于的气泡由于不具备热力学平衡条件，因此是无法生存的，最终不能发 展成为气孔.从气泡的最小半径生存条件可以看 出，当材料一定的前提下，增大匙孔加热壁面过热度 以及减小熔融金属表面张力的工艺行为，均可能使 U咸小，从而使蒸发过程中的气化核心增加，增大气孔倾向.为了验证上述结论，针对AZ91D镁合金设计了 焊接试验.试验参数如表1所示.保持加速电压不 变，对1号试验减小聚焦电流，使电子束处于离焦状表1真空电子束焊接参数表Table 1Welding parameters编号加速电压U/kV电子束流I/mA聚焦电流/{/mA焊接速度v/ ( mm • s _ 1 ) 16012.63295 26018.33405 36012.6340 3.4110焊接学报第38卷态，同时加大焊接速度;对2号试验增大电子束流和 聚焦电流，在增大焊接输入能量的同时使电子束处 于表面聚焦状态;对3号试验使电子束处于表面聚 焦状态，同时减小焊接速度.当聚焦状态为表面聚 焦时，电子束作用在材料表面的束斑直径最小，作用 在材料上的能量密度最大，而焊接速度减小可以增 大焊接热输入.这样增加2，3号试验中匙孔加热壁面过热度.图4为试验得到的焊缝成形的宏观形貌，由图4可以看出，增大匙孔加热壁面过热度对焊缝气孔倾向的影响.在较小的匙孔加热壁面过热度下，图4a 中无气孔缺陷；而增大匙孔壁面过热度后，图4b ，c 中在非穿透型焊缝的中部和完全穿透型焊 缝的底部均出现气孔缺陷.因此，增大匙孔加热壁 面过热度，使匙孔内的蒸发效应增强，气化核心增加，使其满足最小半径生存条件，从而使气孔倾向增加.(a ) 1号焊缝 （b ) 2号焊缝 （c ) 3号焊缝图4增大匙孔加热壁面过热度对气孔倾向的影响 Fig. 4 Influence of improving superheat degree on porestendency3结 论(1) 由气泡动力学观点，加热面气化核心是诱 发气泡的重要因素.针对产生于真空电子束焊缝中 部的气孔，提出了熔池中气泡的最小半径生存条件.不满足最小半径生存条件的气泡不具备热力学平衡条件，因此是无法生存的，最终不能发展成为气孔.(2) 对于产生于焊缝中部壁面的气泡的大小主要取决于气泡内的气体密度、表面张力以及气泡中 气相成分的过热度.其中，过热度不但是气泡稳定性的推动力，也是决定气泡大小的主要因素.(3) 当材料|定的前提下，增大加热壁面过热 度以及减小熔融金属表面张力的工艺行为，均可能使U 小，从而使气化核心增加，进而增大焊缝中的气孔倾向.参考文献：[1] 壬文权，马凯，孙大千，等.Nd: YAG 激光焊接800 MPTRIP 钢的接头组织~性能[J ].焊接学报，2010 , 31(6): 29 - 32. Wang Wenquan, Ma Kai, Sun Daqian, et al. Microstructure and properties of Nd ： YAG laser welded 800 MPa TRIP steel [ J ]. Transactions of the China Welding Institution, 2010, 31(6) ： 29 - 32.[2] 张伟华，邱小明，孙大千，等.ZL109铝硅合金C02激光焊接义组织。
铝真空钎焊缺陷分析和解决方案（可编辑）
铝真空钎焊缺陷分析和解决方案铝真空钎焊缺陷分析和解决方案铝合金换热器的生产是在真空状态下,对换热器结构件进行加热和保温,使钎料在适宜的温度和时间范围内熔化,在毛细力作用下与固态金属充分浸润、溶解、扩散、焊合,从而达到焊接目的的一种先进焊接方法。
换热器真空钎焊的突出优点是可连接不同的金属、实现复杂结构的同时焊接,换热器钎焊后的产品焊接头光洁致密、变形小且具有优良的力学性能和抗腐蚀性能。
然而真空钎焊下对换热器的结构设计、装配质量,铝合金复合板以下简称复合板的化学成分、钎料层厚度,换热器真空钎焊工艺制度、换热器装配环境的温度、相对湿度等的要求甚为严格,否则极易出现换热器翅片弯曲倒伏、钎缝不连续、虚焊、熔蚀、直至泄漏等其他质量缺陷。
其中:换热器泄漏属重大真空钎焊质量缺陷。
换热器产品生产工艺的流程1产品领料:按生产计划填写领料单到零件库领零件,并仔细核对换热器零件名称数量。
搬运过程中不准磕碰以免损伤零件。
对复合板、翅片、封条等进行定型、按照尺寸加工。
翅片成形工序内容1.准备根据图纸或油冷器用《铝翅片成型参数附表》选择正确宽度和厚度的铝带,装夹在翅片成形机料架上,检查电源确保正常。
2.调整1)根据图纸或附表调整所需高度,打开电源,轧制3段翅片,检查高度是否在附表规定的尺寸公差范围5 ,且开窗清晰, 表面平整,无-0.05毛刺。
否则要调整设备直至达到要求。
3.加工首件合格后开启自动电源按钮,批量轧制。
注:要不间断滴翅片专用油于铝带上以保证其润滑,防止翅片沾在刀具上。
4 检验 1)高度尺寸每小时自检3件,作《高度尺寸折线图》 2)翅片长度尺寸必须完全自检,对于自动切断尺寸大于长度公差上限的,用剪刀修剪至长度要求,并连同长度合格的翅片一同整齐排放翅片机右侧的合格零部件的料筐里。
对于长度尺寸小于公差下限的翅片则放入翅片机左侧的红色料筐里(标识清楚,以备长度尺寸较小规格产品修剪后使用)。
3)要求所有翅片的开窗对称度、毛刺全部自检,出现毛刺过高,开窗不对称的翅片时,需调整或修理刀具。
铝及铝合金焊接的缺陷与检验(doc 7页)
第五节：铝及铝合金焊接缺陷与检验铝及铝合金焊接时，由于其特殊的物理和化学特性以及焊接过程操作的难度，容易出现焊接缺陷。
作为焊工，必须了解焊接缺陷产生的原因，掌握防止和消除焊接缺陷的对策和方法，才能实现保证焊接质量、制造优良焊件的目的。
相比钢铁的焊接，铝及铝合金焊接缺陷也存在同样多的种类，导致缺陷产生的原因也更复杂。
铝及铝合金焊接缺陷主要为未熔合、气孔、下塌、热裂纹、夹杂等。
一、未熔合1.导致产生未熔合的原因未熔合通常表现为焊丝熔化、母材未熔化或是同一焊缝上一侧母材熔化、另一侧母材未熔化而形成的焊接接头。
铝及铝合金的导热系数大，约是钢的2～3倍；其比热也很大。
这样，要使铝及铝合金接头熔化后焊到一起，必须使用能量集中、功率大的热源。
在焊接方法确定的条件下，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都可以产生未熔合的缺陷。
未熔合的产生与焊件的坡口形状和焊接规范有很大关系。
尤其当采用MIG 焊进行厚板多层焊时，常常会在图2-5-1所示的部位产生未熔合，即：图2-5-1 MIG多层焊时易产生未熔合的典型情况a一坡口侧面的未熔合b一清根后的焊道根部未熔合（1）在焊根或第二层焊道以下的坡口面上，由于焊接规范的变化而产生未熔合。
（2）清根处理后在封底焊的根部焊道金属中产生未熔合。
焊接规范对产生未熔合的影响，首先取决于焊件的坡口根部形状和尺寸，焊接电流的影响也很大。
通过对厚度为50 mm的板材在不同大小坡口根部半径和焊接电流下产生未熔合的影响的研究可知：未熔合随坡口根部半径和焊接电流的增大而减小。
U形坡口比V形坡口产生未熔合的可能性要小，横焊时的实测结果是这样，立焊时也可以得到同样的结果。
电弧电压对产生未熔合的影响没有焊接电流和坡口根部半径变化对其的影响那么明显。
焊接电流对焊缝熔深的影响非常直接，熔深随坡口根部半径和焊接电流的增大而增大。
通过用断面检验法我们掌握了未熔合与熔深的关系。
当熔深小于1 mm时，很容易产生未熔合；当熔深大于l mm时，则不产生未熔合。
电子束焊接焊接质量不良报告
电子束焊接工位焊接质量不良报告一、电子束焊焊接质量不良的基本情况电子束焊接工位焊接时，有较多NG不合格品出现,即电子束焊接后产生焊缝探伤值超差，大于技术要求的0-12%，同时焊缝上产生飞溅较多。
对探伤值超差的工件焊缝进行切割检查发现焊缝深度不够，焊接偏心，偏宽，影响焊接强度；焊缝周围产生的飞溅，有的在后续的热处理工序中很难去除，该问题对后工序加工、定位以及装配有直接的影响，同时在热后磨削加工中容易造成与砂轮干涉，飞溅容易在开始磨削接触时打坏砂轮，存在较严重的安全隐患，为了搞清楚不合格品产生的原因，从影响产品质量的各个因素着手进行了调查和对操作者作业前、中、后的行为规范进行了观察，通过全面调查、分析、试验，并予以解决，较好地解决了这一质量问题。
二、电子束焊简介电子束焊接与普通的焊接原理存在较大的差异，它是通过电子枪产生电子束聚焦成束使工件结合处表面的金属熔化而连接在一起，焊接位置非常精确。
电子束通过无数的电子的复合作用，产生强烈的局部加热，每一个电子本身都各自穿透很短的距离，并以热的形式释放出它的能量，从而熔化材料。
电子束有四个基本参数——加速电压，电子束焦点，焊接速度和电子束电流。
通过对所有的焊接参数采用高灵敏度闭环回路，如伺服控制系统就能高质量的控制熔深。
真空工作室提供了高质量的焊接环境，避免了杂质和污染。
电子束焊可以有很高的焊接速度，而且一般不需要填充金属，焊剂或保护气体。
电子束的线能量小，因此大大减小了焊接变形和收缩，可以焊接精加工后的工件。
电子束焊一般在高真空（压强为3*10-5Torr或更低以下）中进行，但也能在低真空（0.13-13Torr）或者大气压中进行，但随着气体压强的增高，熔深和深宽比都将缩小。
根据电子束焊的原理可知,电子束焊几乎可以焊接任何金属。
电子束焊机的基本结构（见下图）1.电子枪为阴极方式，电子束焊机为电子冲击棒状阴极，最大电子束加速电压60KV，额定电子束功率6KW，电子束电流5-100mA，2.聚束极对电子束进行聚束，使之成为电子细束。
铝合金焊接常见缺陷的产生原因及质量控制分析
铝合金焊接常见缺陷的产生原因及质量控制分析摘要：铝合金材料在现代装备制造业中应用广泛，铝合金材料的可焊性较差，焊接过程中会出现很多缺陷，主要是气孔和裂纹较多。
分析了铝合金焊接过程中造成气孔和裂纹的因素，提出减少气孔和裂纹的质量控制措施。
关键词：铝合金；焊缝；缺陷；措施1 焊接性能简介（1）氧化能力强。
Al与O2在空气中结合生成致密的Al2O3薄膜，厚度约为0.1μm，熔点高达2050℃，密度大，在焊接过程中氧化膜会阻碍金属之间的良好结合，并且容易造成夹渣，氧化膜还会吸附水分，焊接时易生成焊缝气孔。
（2）铝的比热大，导热速度快。
因导热快，散热也快，焊接一般采用能量集中功率大的焊接热源，有时还需预热，才能获得高质量的焊接接头。
（3）线膨胀系数大。
铝及铝合金线膨胀系数大，金属凝固时体积收缩率也大，易产生焊接变形。
（4）容易形成气孔。
H2是铝及铝合金焊接时产生气孔的主要原因，H2主要来源于焊接材料（母材、焊丝、保护气体）吸附的水分。
（5）合金元素蒸发和烧损。
铝合金的某些合金元素，在高温下容易蒸发烧损，从而改变了焊缝金属的化学成份，降低了焊接接头的性能。
（6）铝及铝合金熔化时无色泽变化。
铝及铝合金焊接时，由固态转变为液态时，没有明显的颜色变化，给焊接操作带来一定困难。
2 TIG焊常见缺陷及防止措施铝及铝合金TIG焊的各种缺陷，既有与其他电弧焊相同的，也有一些是其特有的。
铝及铝合金TIG焊的焊接质量与焊前准备情况、保护气体纯度、焊接参数的正确性、电极材料的质量、操作技术的熟练程度、焊接电源等因素有关。
其常见缺陷产生原因及对策阐述如下。
2.1气孔在焊接过程中，熔池中的气体未在金属凝固前逸出，残存于焊缝中的空穴被称为气孔。
气孔是比较多见的焊接缺陷，在焊缝的各个位置都可能发现气孔。
铝合金焊接时生成气孔的气体主要是氢气，氢气主要来自电弧周围的空气，母材和焊丝表面的杂质，如油污，水分等的分解燃烧。
气孔是铝合金焊接时最容易出现的一种体积型缺陷，气孔的存在减少了焊缝的受力截面，有些针形气孔会使焊缝疏松，从而降低了接头的强度，还有就是降低了焊缝的力学性能。
铝合金焊接缺陷的分析与研究
铝合金焊接缺陷的分析与研究铝合金焊接具有密度低、耐腐蚀以及良好的导热性和导电性等特点，在机械、航空以及电子产业中都有广泛的应用。
但是，铝合金焊接也存在着裂纹和气孔等多种缺陷。
本文针对这些缺陷产生的原因进行了分析和探讨，并针对特定的缺陷提出了具体的防止对策。
在机械制造行业中，焊接加工是一种应用广泛的加工方式，它不仅强度可靠，节省材料，还能加工出其它加工方式难以完成的产品。
在焊接中，铝合金焊接具有耐腐蚀、比强度高以及良好的导热性和导电性。
这些特点使铝合金焊接在机械、电力以及轨道车辆等多个领域中得到了广泛的应用。
但是在铝合金焊接中也存在着裂纹、气孔以及咬边等各种缺陷，这对焊接产品的质量产生了严重的威胁。
本文从铝合金的性能和焊接特性出发，对铝合金焊接存在的缺陷进行分析和介绍，并针对性的提出防止对策。
铝合金的性能及其焊接特性铝合金中的铝是一种轻金属，它的密度非常小，利用它来焊接成的产品重量低，这在航天航空以及交通轨道等领域具有重要的意义。
铝合金的耐腐蚀非常好，不容易受到环境的侵蚀，同时它的比强度也高，焊接成的产品质量好。
铝合金的导电导热性能好，在低温下也能保持良好的机械性能。
目前焊接所用铝合金用的比较多的是铝锰合金和铝镁合金两类。
在航天航空等重要领域也会用到比强度和比刚度高的铝铜合金和铝锂合金。
这些铝合金主要具有以下一些焊接特性。
第一，铝合金的氧化能力特别强，在焊接过程中会生成氧化薄膜。
第二，铝合金具有高导电性和导热率，不会因局部过热产生内应力，但也因此所需能量更多。
第三，线膨胀系数和凝固体积收缩率比较大，容易形成热裂纹。
第四，焊接时铝合金没有具体的颜色变化，这给焊接者的观察工作带来困难。
第五，铝合金在高温中容易吸入气体，在焊接过程中会形成气孔。
铝合金焊接常见缺陷分析及研究因为铝合金自身存在的一些焊接特性，以及其它各种原因，在铝合金焊接中容易出现裂纹、气孔、焊缝成型不良以及咬边等多种缺陷。
下面本文将针对各个缺陷产生的原因进行分析，再提出具体的防止对策。
铝合金焊接缺陷分析及预防
铝合金焊接缺陷分析及预防铝合金焊接缺陷分析及预防1、焊缝尺寸不符合要求主要是指焊缝宽窄不一、高低不平、余高不足或过高等。
焊缝尺寸过小会降低焊接接头的强度；尺寸过大将增加结构的应力和变形，造成应力集中，还增加焊接工作量。
焊接坡口角度不当或装配间隙不均匀，焊接电流过大或过小，运条方式或速度及焊角角度不当等均会造成焊缝尺寸不符合要求。
2、咬边由于焊接参数选择不当，或操作工艺不正确，沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凹陷即为咬边。
咬边使母材金属的有效截面减小，减弱了焊接接头的强度，而且在咬边处易引起应力集中，承载后有可能造成在咬边处产生裂纹，甚至引起结构的破坏。
产生咬边的原因主要有操作方式不当，焊接规范选择不正确，如焊接电流过大、电弧过长、焊条角度不当等。
咬边超过允许值应予以补焊。
3、焊瘤焊接过程中，熔化的金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上，所形成的金属瘤即为焊瘤。
焊瘤不仅影响焊缝外表的美观，而且焊瘤下面常有未焊透缺陷，易造成应力集中。
对于管道接头来说，管道内部的焊瘤还会使管内的有效面积减小，严重时使管内产生堵塞。
焊瘤常在立焊和仰焊时产生，焊缝间隙过大，焊条角度和运条方法不正确、焊条质量不好、焊接电流过大或焊接速度太慢等均可引起焊瘤的产生。
4、烧穿焊接过程中，熔化的金属自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷称为烧穿。
烧穿常发生于打底焊道的焊接过程中。
发生烧穿，焊接过程不能继续进行，是一种不能允许存在的焊接缺陷。
造成烧穿的主要原因是焊接电流太大焊接速度过低、坡口和间隙太大或钝边太薄以及操作不当等。
为了防止烧穿，要正确设计焊接坡口尺寸，确保装配质量，选用适当的焊接工艺参数。
单面焊接可采用加铜板或焊剂垫等办法防止熔化金属下塌及烧穿。
手工电弧焊接薄板时，可采用跳弧焊接法或续灭弧焊接法。
5、未焊透焊接时接头根部未完全熔透的现象称为未焊透，未焊透常出现在单面焊的根部和双面焊的中部。
未焊透不仅使焊接接头的机械性能降低，而且在未焊透处的缺口和端部形成应力集中点，承载后会引起裂纹。
铝合金电子束焊接工艺分析
铝合金电子束焊接工艺分析摘要6082-T6铝合金属于AI-Mg-Si系可热处理强化铝合金，由于具有轻质高强、良好的挤压成型性和耐腐蚀性等特点，近年米在轨道交通行业尤其是在高速列车车体上得到了广泛应用。
由于该铝合金在实际生产中大多作为焊接结构使用，采纳传统的焊接方法如TIG、MIG等进行焊接时，易造成接头焊缝组织粗大、焊缝气孔率高以及产生热裂纹等缺陷，导致难以获得高质量的焊接接头，在一定程度上限制了其使用。
相比较而言，真空电子束焊(EBW)具有能量密度高、热输入小、焊接变形小等特点，用于6082-T6等铝合金的焊接具有较大优势。
基于此，本文对厚度分别为8mm和15mm的6082-T6铝合金的EBW焊接工艺及其接头的组织与性能进行研究，并与厚度为8mm的MIG焊接头的组织与性能进行对比,分析研究在不同焊接工艺条件下获得接头的微观组织、力学性能及耐蚀性能的差别及其原因。
接头显微组织观察表明，EBW接头焊缝组织为细小的等轴晶和树枝晶，具有明显的二次枝品，在晶界和枝晶界分布着大量的共晶组织，且分布均匀:电子束焊接时采纳圆形扫描方式能够明显细化晶粒，这是由于圆形扫描对熔池金属具有猛烈的搅拌作用，可提高熔池金属中溶质元素的流动性，减少合金元素的偏析:MIG焊接头焊缝组织为较粗大的等轴晶和树枝晶，二次枝晶不明显。
对接头焊缝进行XRD物相分析，所获接头焊縫金属主要为a-Al基体相,同时含有少量的β(Mg2Si强化相及单质Si,在相结构组成上EBW接头和MIG焊接头基本相同。
进一步通过TEM观察分析，证明了接头焊缝中的强化相主要为β(MgzSi)相。
接头显微硬度分布测试表明，EBW接头焊缝的硬度值低于热影响区和母材本身，热影响区的宽度较窄，其软化程度较轻，并且采纳圆形扫描方式获得接头焊缝区的硬度值最高，直线扫描的次之，未添加扫描方式获得接头焊缝的硬度值最低。
而MIG焊接头的热影响区宽度相对较大，存在一个明显的软化区域，是焊接接头最薄弱的区域。
AL6061铝合金厚板电子束焊接性能分析
Ｑ Ｉ ＡＯ Ｈ ｏ ｎ ｇ － ｃ ｈ ａ ｏ ， Ｚ ＨＡ Ｏ Ｊ ｉ － ｂ ｉ ｎ
（ Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ， Ｌ ｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ １ １ ０ ０ １ ６ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
第 ２期 ２ ０ １ ４年 ２月
机 械 设 计 与 制 造
Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎｅ ｒ ｙ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ＆ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ９１
Ａ Ｌ ６ ０ ６ １ 铝合金 厚板 电子柬焊接性 能分析
乔红 超 ， 赵 吉宾
（ 中国科学院 沈阳 自动化研究所 ， 辽宁 沈阳 １ １ ０ ０ １ ６ ）
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｔ ｈ ｅ ｖ ａ ｃ ｕ ｕ ｍ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｂ ｅ ａ ｍ ｗ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆａ ｌ ｕ ｍｉ ｎ ｕ ｍ ｌｌ ａ ｏ ｙ ｓ ｌ ａ ｂ ， ａ ｎ Ａ Ｌ ６ ０ ６ １ － Ｔ ６ ｌ ａ ｌ ｏ ｙ ｓ ｍｐ ａ ｌ ｅ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｅ ｄ ｂ ｙ Ｔ ＨＤ Ｗ－ ６ ｖ ｃｕ ａ ｕ ｍ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｂ ｅ ａ ｍ ｗ ｅ ｌ ｄ ｅ ｒ ｗ ｅ ｒ ｅ ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎ ｅ ｄ ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｃｃ ａ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ，ｗ ｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｄ ｉ ｓ ｔ ｎｃ ａ ｅ ， ａ ｎ ｄ ｗ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ｔ ａ ｉ ｏ ｆｄ ｏ ｅ ｐ ｔ ｈ ｔ ｏ ｗ ｉ ｄ ｔ ｈ ｗ ｅ ｒ ｅ ｅ ｘ ａ ｍｉ ｅｄ ｎ ． Ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｌ ａ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｎｄ ａ ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｗ ｅ ｒ ｅ
铝焊常见缺陷及原因
精心整理铝焊常见缺陷原因及措施(一)焊接缺陷种类常见的缺陷主要有焊缝成形差、裂纹、气孔、烧穿，未焊透、未熔合、夹渣等。
1、焊缝成形差产生原因：焊接规范选择不当；焊枪角度不正确；焊工操作不熟练；导电嘴孔径太大；焊接电弧没有严格对准坡口中心；焊丝、焊件及保护气体中含有水分。
焊缝成形差主要表现在焊缝波纹不美观，且不光亮；焊缝弯曲不直，宽窄不一，接头太多；焊缝中心突起，两边平坦或凹陷；焊缝满溢等。
2、气孔产生原因：氩气纯度低或氩气管路内有水分、漏气等；焊丝或母材坡口附近焊前未清理干净或清理后又被污物、水分等沾污；焊接电流和焊速过大或过小；熔池保护欠佳，电弧不稳，电弧过长，钨极伸出过长等。
焊接时熔池中的气孔在凝固时未能逸出而留下来所形成的空穴称为气孔。
在MIG焊接过程中，气孔是不可避免的，只能尽量减少它的存在。
在培训的过程中，仰角焊、立向上焊气孔倾向尤为明显，根据DIN30042标准规定，单个气孔的直径最大不能超过0.25α（α为板厚），密集气孔的单个直径最大不超过0.25+0.01α（α为板厚）。
氢是铝及铝合金熔化焊产生气孔的主要原因。
氮不溶于液态铝，铝又不含碳，因此铝合金中不会产生氮气孔和一氧化碳气孔；氧和铝有很大的亲和力，总是以氧化铝的形式存在，所以也不会产生氧气孔；氢在高温时大量的溶于液态铝，但几乎不溶于固态铝，所以在凝固点溶于液体中的氢几乎全部析出，形成气泡。
但铝和铝合金的比重轻，气泡在熔池中的上升的速度较慢，加上铝的导热能力强凝固，不利于气泡的浮出，故铝和铝合金易产生气孔，氢气孔在焊缝内部一般呈白亮光洁状。
氢的来源比较多，主要来自弧柱气氛中的水、焊丝以及母材所吸附水分对焊缝气孔的产生常常占有突出的地位。
厂房空气中的湿度也影响弧柱气氛。
MIG焊接时，焊是以细小熔滴形式通过弧柱而落入熔池的，由于弧柱温度最高，熔滴比表面积很大，故有利于熔滴金属吸收氢，产生气孔的倾向也更大些。
弧柱中的氢之所以能够形成气，与它在铝合金中的溶解度变化有。
铝合金焊接常见缺陷及解决措施
铝合金焊接常见缺陷及解决措施一、强的氧化能力铝与氧的亲和力很强，在空气中极易与氧结合生成致密而结实的AL2O3薄膜，厚度约为0．1μm，熔点高达2050℃，远远超过铝及铝合金的熔点，而且密度很大，约为铝的1．4倍。
在焊接过程中，氧化铝薄膜会阻碍金属之间的良好结合，并易造成夹渣。
氧化膜还会吸附水分，焊接时会促使焊缝生成气孔。
这些缺陷，都会降低焊接接头的性能。
为了保证焊接质量，焊前必须严格清理焊件表面的氧化物，并防止在焊接过程中再氧化，对熔化金属和处于高温下的金属进行有效的保护，这是铝及铝合金焊接的一个重要特点。
具体的保护措施是：1、焊前用机械或化学方法清除工件坡口及周围部分和焊丝表面的氧化物；2、焊接过程中要采用合格的保护气体进行保护；3、在气焊时，采用熔剂，在焊接过程中不断用焊丝挑破熔池表面的氧化膜。
二、铝的热导率和比热大，导热快尽管铝及铝合金的熔点远比钢低，但是铝及铝合金的导热系数、比热容都很大，比钢大一倍多，在焊接过程中大量的热能被迅速传导到基体金属内部，为了获得高质量的焊接接头，必须采用能量集中、功率大的热源，有时需采用预热等工艺措施，才能实现熔焊过程。
三、线膨胀系数大铝及铝合金的线膨胀系数约为钢的2倍，凝固时体积收缩率达6．5%－6．6%，因此易产生焊接变形。
防止变形的有效措施是除了选择合理的工艺参数和焊接顺序外，采用适宜的焊接工装也是非常重要的，焊接薄板时尤其如此。
另外，某些铝及铝合金焊接时，在焊缝金属中形成结晶裂纹的倾向性和在热影响区形成液化裂纹的倾向性均较大，往往由于过大的内应力而在脆性温度区间内产生热裂纹。
这是铝合金，尤其是高强铝合金焊接时最常见的严重缺陷之一。
在实际焊接现场中防止这类裂纹的措施主要是改进接头设计，选择合理的焊接工艺参数和焊接顺序，采用适应母材特点的焊接填充材料等。
四、容易形成气孔焊接接头中的气孔是铝及铝合金焊接时极易产生的缺陷，尤其是纯铝和防锈铝的焊接。
氢是铝及铝合金焊接时产生气孔的主要原因，这已为实践所证明。
W12的真空电子束焊接工艺研究及缺陷分析
4.I
4.6
I<6
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8./K8450
用以上参数焊接后经 : 射线探伤检测， 焊 缝 中 发 现 84 个
)$ ・工艺与新技术・
直径不大于 #%& ’’ 点状气孔，部分接头出现未焊透的情况。 焊接接头力学性能和金相组织见表 ( 、图 ) 。
表! 试验 序号 接头力学性能
焊接技术
第 !" 卷第 ! 期 "##! 年 $ 月
电子束焊接在工业上有着极其广泛的应用。通过高压加速 装置形成的高功率电子束流，经过磁透镜汇聚，得到很小的焦 点 （ 其功率密度可达 847<84= ! > )?0） ，轰击置于真空或非真空 中的焊件时，电子的动能迅速转变为热能，熔化金属，实现焊 接过程。由于焦点小、电子速度很高，因而产生的热量相当集 中，且具有相当的穿透能力，故可得到焊缝深宽比较大、热影 响区狭小的高质量焊缝。另一方面，在真空状态下焊接时，可 以基本杜绝空气对焊缝的影响，使焊缝内部质量大大优于在非 真空状态下的焊接质量。 基于以上特点，真空电子束焊接方法常常用来焊接一些焊 接性较差的高熔点和极易氧化的特种 材 料 。 (@5!80 材 料 熔 点 高 达 / 494 A ， 加 热 到 044</44 BC 时 开 始 轻 微 氧 化 ， 加 热 到
$
5.:
工作距离 > @@
504
放大倍数
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幅度 EFG
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焊速 > E@@ ・ H75G
（ 0）电子束焊接 (97!50 材料时，产生的主要焊接缺陷是 气孔，气孔产生的原因主要是金属杂质的部分气化以及材料自 身所含有的气体杂质共同形成的。若采用的焊接参数不当，焊 缝中会出现大量并较为集中的气孔缺陷。 （ /） 适 当 调 整 焊 接 参 数 并 合 理 组 合 ， 可 以 避 免 气 孔 的 产
航空铝合金机箱真空钎焊缺陷分析
航空铝合金机箱真空钎焊缺陷分析摘要：航空机载电源机箱由于其特殊的工作环境，因此要求有散热、减重、防电磁干扰、抗振动、耐蚀等一些特殊要求。
防锈铝合金3a21具有成熟和良好的钎焊性能，目前一般采用3a21铝合金的真空钎焊工艺对箱体进行制造，其主要生产工艺为钎焊一次成形。
而钎焊过程中难以避免缺陷的产生，这往往会影响产品的质量和交付。
因此，对生产中产生的缺陷及产生原因进行分析，对减少和消除缺陷具有重要的意义。
关键词：航空；铝合金；真空钎焊；缺陷分析一、主要缺陷航空机载电源机箱在真空钎焊生产过程中，由于钎焊材料、工艺和环境等多种复杂因素的综合作用，接头中往往会产生各种各样的缺陷。
按缺陷出现位置和性质主要分为外部缺陷和内部缺陷。
外部缺陷主要有钎料熔化不充分、未钎着、溶蚀、钎料流失等；内部缺陷主要有夹杂、气孔和组织偏析。
钎焊接头缺陷的存在直接影响着产品的钎焊质量和使用可靠性。
（一）外部缺陷（1）钎料熔化不充分钎料熔化不充分一般表现为一部分钎料组分熔化而部分高熔点的组分未熔化，其产生的根本原因是钎焊温度过低或者钎焊时间过短，钎料尚未完全熔化。
同时，若工件装炉量大，夹具吸热量大也会使焊件在钎料固一液相线区间升温速度慢，钎料的低熔点组分在真空环境中大量气化，余下的钎料熔点升高，最终产生钎料熔化不充分的缺陷。
此外，产品表面质量不佳也会导致接合面去膜不彻底，钎料与母材的浸润性不佳，二者无法发生物理化学作用，最终钎缝中留存未完全熔化的钎料。
（2）未钎着在钎焊过程中，熔化后的液态钎料润湿母材，会在钎缝内形成一个凹液面，液体的表面张力会在凹液面处形成附加压力，液态钎料正是在这种附加压力的作用下自动向钎缝里流动。
附加压力pa的计算公式为：pa=2σ/r式中：σ为液态钎料的表面张力；r为液面的曲率半径。
由于液面在小端间隙中形成的曲率半径较小，使得液体表面张力产生的附加压力较大，对于一片液态钎料来说，其各方向的附加压力的总和将指向小端间隙处，液体就会自动向小端间隙方向运动（毛细作用），这样就会使在钎焊间隙较大的地方得不到充足的钎料，从而形成未钎着缺陷。
铝及铝合金焊接中常见焊接缺陷及其对策
铝及铝合金焊接中常见焊接缺陷及其对策摘要：铝及铝合金的应用范围随着社会经济的发展在不断扩大，在轨道交通、建筑、桥梁、船舶中都有被应用。
又随着近些年来更高效率和更高想能的焊接技术的推广，铝及铝合金被运用得越来越广泛，相应的技术也得到了一定的发展。
不过，在铝及铝合金的实际运用过程中，由于其存在着容易氧化、熔点低、导热性高、热容量大以及膨胀系数大的特点，也给其焊接工艺造成了一定的影响，容易出现一些焊接缺陷。
本文主要对铝及铝合金焊接中的常见缺陷进行分析，并提出相应的解决措施。
希望能够对铝及铝合金的焊接行业有所帮助，提高焊接效率与焊接质量。
关键词：铝及铝合金；焊接缺陷；对策引言：铝及铝合金耐腐性较好，并且轻度较高，还具有导电性以及导电性好的特点，因此，铝及铝合金在工业中得到了广泛应用。
因此，相关焊接人员在进行铝及铝合金焊接时，对其性能、焊接方式、焊接材料、焊接缺陷等都需要有充分的把握。
只有对相应的焊接知识熟练掌握之后才能够更好的开展铝及铝合金的焊接工作。
1铝及铝合金的焊接性能要想充分掌握铝及铝合金的焊接技巧，就需要对其的焊接性能有所掌握。
铝及铝合金具有以下焊接性能：1）比热大、导热快。
由于铝及铝合金导热较快，其散热速度也相对较快，在进行焊接工作时，一般使用功率较大的焊接热源，有时候焊接热源的热度不够，还需要对热源进行预热。
2）膨胀系数大。
由于具有膨胀系数大的特点，在焊接之后，金属凝固后的收缩率也较大。
因此，在焊接中容易出现变形的情况。
3）容易形成气孔。
氢气是铝及铝合金焊接时容易出现气孔的主要原因，其中主要来自于焊接材料中含有的水分。
2铝及铝合金中常见焊接缺陷铝及铝合金在我国工业中被应用得十分广泛，虽具有许多的优势，但是也有一些常见的焊接缺陷，要想提高铝及铝合金的焊接效率和焊接质量，就需要对相应的焊接缺陷进行充分的把握，在把握相应焊接缺陷的基础上，再提出相应的解决措施。
铝及铝合金焊接中的常见缺陷主要有裂纹、凹陷、烧穿、气孔凹陷等，以下是对这些缺陷的分点阐述。
AlSi12CuMgNi铝合金的真空电子束焊接接头组织及性能
200 μm
2．2 显微组织
图 2 焊缝形貌 50×
图 3 为 AlSi12CuMgNi 铝合金挤压铸造母材微观
50 μm 图 3 挤压铸造组织
50 μm 图 4 金属型重力铸造组织
图 5 为 AlSi12CuMgNi 铝 合 金 锻 造 基 体 组 织 [8]， 其微观组织为： α－Al 合金基体上均匀地弥散分布着 细小均匀的 Si 相 （灰色） 和强化相粒子 （黑色）。 同 铸造组织相比， 其组织更加致密， 晶粒更加细化， 呈 流线型分布， 消除了微孔等铸造缺陷， 使夹杂物得到 破碎并沿流线均匀分布。
由于活塞顶圈内部结构复杂， 且要求有较高的耐 热性能， 所以只能采用铸造工艺制造。 挤压铸造是对 进入型腔内的液态金属施加一定的压力， 使金属成形 并凝固， 从而获得铸件的一种工艺方法。 挤压铸造可 消除铸件内部气孔、 缩松和缩孔等缺陷， 并且可以细 化晶粒， 加速凝固， 均匀组织， 有利于铸件的补缩和 防止铸件裂纹产生， 力学性能高于重力铸造， 接近于 锻造水平。 活塞裙部要求有足够高的强度、 好的耐磨 性等性能。 目前， 只有电子束焊接工艺能够实现铝合
Welding Technology Vol．40 No．11 Nov. 2011
修复焊， 其工艺参数与第 1 次焊接工艺参数相同。 焊 接后采用线切割方法在焊接区域进行取样， 按照 GB/ T 2651—2008 采 用 CMT－4105 型 微 机 控 制 电 子 万 能 拉伸试验机进行接头拉伸试验； 用 Axio Imager 型 金 相显微镜对焊接接头的微观组织进行观察； 用 QUANTA FEG250 型扫描电镜分析断口的形貌； 采用 MH－500 型显微硬度计测试焊接接头的硬度分布， 载 荷 0.98 N， 加载时间 10 s。
电子束焊接缺陷研究
2019.30科学技术创新组在停机的时候，转速很难下降到机械制动设定的标准值，导致机组停机时间相对延长或者是完全跳过了停机这个环节，导致整个机组设备的安全性相对较低，水电站的正常运行也会受到影响。
为了进一步调查问题的出现原因，故障修理人员对整个机组的流程进行全面的检查，通过调查发现在投入电气制动的时候，60%至15%转速时间都在80s 左右，但是在机组停机的时候，时间高达120s 以上，即使机组的转速下降到0，机械制动还没有投入。
再加上吸出高度设置的是正值，当尾水位发生变化的时候，机组的停机时间也会受到影响。
针对这种情况，维修人员对整个机组的制动流程进行了优化。
通过相应的设定，使得转速在35%以上的时候的时候不需要投入机械制动，而如果转速没有达到35%的时候，就需要投入机械制动，保证机组可以正常的停机，使得机组设备的稳定性和水电站的正常运行都不会受到影响。
2.2电制动过程中负序过负荷保护动作负序电流的存在需要依托于其他的电气设备，如果其他的电气设备运行出现异常，负序滤波器受到影响，负序电流就会出现异常，从而出现保护动作[5]。
为了有效的解决这个问题，在投制动时闭锁掉会发生误动的保护，可以保护负序电流，还能通过引入制动状态继电器接点进行闭锁。
结束语水轮发电机组在整个水电站运行中起到非常重要的作用，并且在整个系统中担负着非常重要的责任。
许多水电站的建厂时间都非常久，很多设备都存在老化的情况，并且各种系统也有十几年的使用历史，制动器也不例外。
制动器是整个系统的核心，如果制动器发生故障，整个系统都可能出现瘫痪的情况，除了要注重制动器日常的定期维护和保养，维护人员还要充分的了解制动器故障的处理措施，如果制动器的发生故障的时候，维护人员要立即对故障进行分析，分析故障的发生原因，然后对故障进行有效的解决，保证制动器可以稳定、正常的运行，才能维持水轮发电机组以及水电站的正常运行，推动水电站更好的发展。
参考文献[1]何燕玲.水轮发电机机械制动装置存在的问题及改进[J].科学技术创新，2018，11(23):152-153.[2]王焕，程玺.一起260MW 水轮发电机组电制动失败原因分析及改进措施[J].科技尚品，2015，10(9):48-49.[3]牟玉雷.水轮发电机组高转速制动的危害及防范措施[J].科技创新与应用，2014，9(30):65.[4]徐成林.水轮发电机组制动系统故障及消除措施探讨[J].科技与企业，2014，8(19):170.[5]张金辉，周二保，杨勇，等.水轮发电机电气制动停机结束机组瞬动原因分析[J].水电厂自动化，2013，4(1):42-44.电子束焊接缺陷研究乔玉祥（中核北方核燃料元件有限公司压水堆元件厂，内蒙古包头014035）电子束焊接技术作为工业制造的重要技术，如今已经广泛应用于汽车工业、电子工业、航空航天和核电领域等制造产业中。
真空电子束焊机典型故障的分析与处理
真空电子束焊机典型故障的分析与处理摘要：真空电子束焊机在工业生产中被广泛应用，但是可能会出现多种故障情况，影响设备的正常工作和性能。
本文主要从设备组成部分、故障现象和解决方案等方面分析真空电子束焊机的典型故障，并提出一些解决方法和改进建议。
关键词：电子束焊机；工作原理；故障分析引言真空电子束焊机是一种高精度、高效率的焊接设备，其使用范围从航空航天到汽车制造等行业广泛应用。
然而，在使用过程中可能会出现各种故障，如焊缝不良、电源故障、电子束不能聚焦等。
这些故障将会直接影响设备的工作效率和焊接质量，因此对真空电子束焊机的故障进行研究和解决，具有重要意义。
一、真空电子束焊机工作原理真空电子束焊机是利用真空条件下电子束加热焊接材料的一种焊接设备。
它通过加速器将电子加速到极高速度后，通过真空管道将电子束定向照射到焊接部位，使得焊接部位迅速升温并融合。
其工作原理如下：通过电子枪，高电压电源向钨丝发射电子，利用电子的高能量进行聚束，形成电子束。
在电子束焊机焊接过程中，必须保持严格的真空环境以避免电子束与空气中的氧气等分子相互作用而导致能量的损失。
将工件放置在电子束的焦点位置，利用电子束的高能量将工件加热至熔点，并使工件表面融合，形成均匀的焊缝。
二、真空电子束焊机的焊接特点如下：（一）高能量密度高能量密度是真空电子束焊机的一大特点。
电子束照射至焊接部位，其能量密度远高于其他焊接工艺，可达到10^9W/cm2以上，可以焊接材料的表面和内部，同时焊点的深度和宽度可以通过调整电子束的能量和焦点尺寸来控制。
电子束同时还可以通过电流、脉冲和重复频率的改变来控制焊接过程，因此可以满足不同材料和焊接条件的要求，从而实现高精度、高质量的焊接。
（二）高焊接质量真空电子束焊接产生的焊缝外观光洁度高，熔合区无明显气孔、裂纹等缺陷，使得焊接质量得到提升，焊接接头的强度和韧性等力学性能要好于其他的焊接工艺，可满足高强度、高要求的焊接应用。
2A12铝合金真空电子束焊工艺研究及气孔缺陷的防止
夹 渣 等 缺 陷 。从 而 降 低 了焊接 接 头 的力 学 性 能 。而
少 量 的 气 体 杂质 会 对 它 的组 织结 构 和力 学 性 能 产 生 强 烈 的 影 响 ，对 该 材 料 的 焊接 十分 不 利 ，故 选 用 焊 接 质 量 高 ．杂质 气 体 少 的真 空 电 子束 焊 接 方 法 进 行
・ 艺 与 技 术 ・ ３ 工 ３
种 焊接零 件 焊接 表面 零接 触 ，没 有坡 口。图 ２为 实 际
焊接 零 件 图片 ，从 图 中可 以清 楚 地看 到上 下 ２个 焊接 零件 以及 焊缝 。
调整 焊 接工 艺参 数 ，并将 焊缝 质 量好 的参 数作 为焊 接 工艺 参 数 。
试 验研 究 。
是 运用 ２ ２铝 合金 旋压 而成筒 形零件 。 Ａ１
２ 真 空电子束 焊 焊接工 艺参数 的选 择
２１ ２ ２铝 管真空 电子束 焊 焊接样 图 ． Ａ１ 图 １为 ２ １ Ａ ２焊接 铝 管 三维 立体 建模 通 过轴 心 的
剖面样 图 ，焊缝 为 图中 ２种 颜色 的交接 处 ，焊缝厚度 为 ８１ｍ，该 管 用 于 某 型 号 火 箭 弹 。在 此 焊 接 中 ，２ ｉ Ｔ
经对 ２ １ Ａ ２材 料进 行较 长 时 间 的真空 电子 束 焊研
收 稿 日期 ：２ ０ — ０ ０ ０ ８ １— ９
基 金 项 目 ：山西 省先 进 制造 技 术重 点 实验 室基 金 资助 项 目（Ｚ ０ ０ ） Ｓ Ｚ ８ ２
Ｗｅ ｉｇＴ ｅ ｎ ｌｇ ｏ．７ ｏ Ｄ ｅ ２ ０ ｌ ｎ ｅ ｈ ｏｏｙ Ｖ １ Ｎ ． ｄ ３ ６ ｅ． ０ ８
铝及铝合金焊接中的缺陷及原因分析.doc改
目录摘要 (2)绪论 (3)一铝及铝合金特性 (4)（一）铝及铝合金具有特殊的物理化学性能 (4)二铝及铝合金的焊接工艺方法 (4)（一）铝合金的焊接方法 (4)（二）铝及铝合金的焊接工艺方法 (5)三铝及铝合金常见焊接缺陷及原因 (8)（一）铝合金常见焊接缺陷种类 (8)（二）铝及铝合金焊接缺陷的原因分析 (10)四铝及铝合金缺陷的防治措施和解决方法 (12)五总结 (14)六致谢 (15)内容摘要随着焊接技术的飞速发展,铝及铝合金的焊接也得到了广泛的应用,由于材料本身的特殊性,也给焊工带来较大的困难,要想掌握铝及铝合金的焊接技术,在了解铝合金的基本性能、焊接特点、焊接材料、焊接设备、焊接操作方法的基础上,还要掌握避免在焊接过程中出现焊接缺陷的技能。
关键词：铝及铝合金焊接特点焊接缺陷绪论铝及铝合金是工业中应用最广泛的一类金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。
随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，焊接结构件的需求日益增多，使铝及铝合金的焊接性研究也随之深入。
铝及铝合金的广泛应用促进了铝及铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝及铝合金的应用领域，因此铝及铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。
而焊接缺陷在焊接施工过程中，做到完全避免是不可能的，缺陷来自工艺缺陷和设计缺陷两部分，工艺缺陷需要在生产过程中，进行严格的质量控制、装备和人员配置要合理化、试验和培训要按着规程去执行，如气孔、咬边、起楞、裂纹、未焊透等均定义为工艺缺陷。
设计缺陷是指结构产生的缺陷，如焊缝过密、交叉过多、焊缝板厚差过大、材料匹配不良等导致的裂纹属于设计缺陷。
工艺缺陷可以通过优化施工条件和增加工艺装备解决，设计缺陷可以通过优化结构来完成，对于结构特殊的要求和限制，可能会有一些焊缝很难焊好，如需要盲焊等操作，在这种条件下，需要进行大量的模拟培训，实现合格的焊接质量。
一、铝及铝合金特性（一）合金具有特殊的物理化学性能合金的外观呈银白色,密度小、电阻率低,热膨胀系数和导热系数大。