铝焊常见缺陷及原因

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。如前段所说，在凝固点时氢的溶解度从0.69突降到0.036ml/100g，相差约20倍（在钢中只相差不到2倍），这是氢容易使焊缝产生气孔的重要原因之一。

控制了弧柱气氛中的水分后，母材和焊丝所带的氧化膜所吸附的水分成为生成焊缝气孔的主要原因。在培训期间所使用的焊丝材料为R5087，焊接所用的板材为5083和6082，都是氧化膜不很致密、吸水性强的铝合金，并且母材表面通常会有少量油脂、灰尘等杂。通过经焊前母材清理和未经清理的焊缝对，清理过的焊缝气孔明显少于未经清理的焊缝气孔。因此如果焊前没有仔细清理母材表面，产生气孔的倾向将加大。

另外，保护气体流量不足或过量也会引起气孔的出现。保护气体流量不足不能排除弧柱气氛中的空气，空气中的水分将分解成氢进

入熔池中产生氢气孔；反之保护气体流量过大又会将空气卷入弧柱区和熔池，同样会使焊缝气孔趋势增。提前送气和焊后延时送气的时间设置对焊接接头气孔的产生也有很大关系。

3、裂纹

产生原因：焊丝合金成分选择不当；当焊缝中的镁含量小于3%，或铁、硅杂质含量超出规定时，裂纹倾向增大；焊丝的熔化温度偏高时，会引起热影响区液化裂纹；结构设计不合理，焊缝过于集中或受热区温度过高，造成接头拘束应力过大；高浊停留时间长，组织过热；弧坑没填满，出现弧坑裂纹等。在焊接应力及其他因素共同作用，焊接接头中局部区域的金属原子结合力遭到破坏形成新界面而产生的

缝隙称为焊接裂，铝合金焊接裂纹通常都是热裂纹。根据DIN30042标准规定，所有裂纹都是不允许存在的。

MIG焊中产生裂纹的主要原因有焊接工艺选择不当，焊缝熔合不良，焊缝深宽比太大，焊缝太窄和焊缝末端弧坑冷却过快等。尤其是在仰角焊和向下立焊的时候，过窄的焊缝容易产生裂纹，若收弧的时候没有把弧坑填满，同样容易在弧坑处产生裂纹。在组合接头焊接的时候，拐弯处由于熔合不好也容易出现裂纹。

4、未焊透

产生原因：焊接速度过快，弧长过大，焊件间隙、坡口角度、焊接电流均过小，钝边过大；工件坡口边缘的毛刺、底边的污垢焊前没有除净；焊炬与焊丝倾角不正确。

5、未熔合

焊接时，焊道与母材之间或焊道与焊道之间未能完全熔化结合的部分称为未熔合。未熔合的存在减小了焊缝有效工作面积，使得焊缝的承载通过降低，并易在未熔合处引起应力集中。在DIN30042标准中规定，未熔合在部件生产中是不允许的。

焊接区表面有氧化膜，焊接的时候热输入量不足未能将其打破，容易引起未熔合现象；焊接的时候焊丝没有走在熔池前沿的1/3处容易引起未熔合；焊接接头处接头打磨的夹角不够大，焊丝伸出长度太大也引起接头处未熔合。

6、咬边

产生原因：焊接电流太大，电弧电压太高，焊炬摆幅不均匀，填丝太少，焊接速度太快。由于焊接参数选择不当，或操作技术不正确，沿焊趾的母材部位产生沟槽或凹陷称为咬边。咬边使母材金属的有效工作截面减小，减弱了焊接接头的强度，并且在咬边处会引起应力集中，承载后有可能在咬边处产生裂纹，甚至引起结构破坏。

根据DIN30042标准规定，咬边长缺陷（100mm内长度>25mm 的一个或多个缺陷）的深度不能>0.2mm，短缺陷（100mm风长度

<25mm的一个或多个缺陷）的深度不能>0.5mm。产生咬边的原因主要是焊接规范参数过大，热输入量过大，速度过快，焊丝还来不及将弧坑填充满应离开熔池，便会出现咬边；其次，施焊时焊枪角度太大，摆动没有到位同样会引起咬边；如果没有控制好速度和摆动位置都会出现咬边。咬边是铝合金焊接中比较常见的缺陷。

(二) 铝及铝合金焊接缺陷的原因分析

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，在焊接培训过程中，焊接操作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时必要的。