铝合金焊接裂纹产生的原因和预防措施
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结 晶速度 也快 。另外 ， 其线膨胀 系数大 （ 为钢 的 ２ ） 倍 ，
凝 固时 的 体积 收 缩 率 为 ６ ％左 右 ，易 产 生焊 接 变 ． ５
形 。所 以 ， 铝合 金 焊缝 的 内应 力及 焊 接 接头 刚性 拘
时， 只有 很少 数 量 的晶 核存 在 。随 着温 度 的 降低 和
成 的焊 缝 ， 到拉 应 力 时 ， 受 就会 表 现 出较好 的强 度
和塑 性 ，在这 一 阶段 产生 裂纹 的可 能性 相对 较 小 。
一
般情况下 ， 杂质 较 少 的金 属 （ 括 母 材 和 焊 接材 包
作者简介 ： 魏兆 中（９９ ）男 ， １６ 一 ， 河南西平人 ， 工程师 ， 硕士 ， 主要从事机械制造专业的教学与研究工作 。
第 ２ ２卷 第 ３期
２ １ ０ ０年 ７月
黄河 水 利 职 业技 术 学 院学 报
Ｊ ｕ ａ ｆＹｅｌｗ Ｒ ｖ ｒＣ ｎ ｅｖ ｎ ｙ Ｔ ｃ ｎ ｃ ｌ ｎ ｔ ｕ ｅ ｏ ｒ ｌ ｌ ｉ ｅ ｏ ｓ ｒ ａ ｃ ｅ ｈ ｉａ Ｉ ｓｉ ｔ ｎ ｏ ｏ ｔ
Ｖ０ ．２ ｏ ３ １ Ｎ ． ２
向裂 纹 、 向裂 纹 、 坑 裂 纹 、 状 或 弧状 裂 纹 、 横 弧 发 焊 根裂 纹 和 显 微 裂 纹 （ 其 在 多 层 焊 时 ） （ ） 尤 。２ 热影 响 区 的裂 纹 。包 括 焊趾 裂纹 、 状 裂纹 和 熔合 线 附 近 层
的显微 热裂 纹 。
投 稿 日期 ：０ ０ ０ — ４ ２ １— ３ ２
机 械制 造业 中应 用 十分 广泛 ， 尤其 是 在 空气分 离 设
如果 按裂 纹产 生 的 温度 区 间 ， 铝合 金 焊接 裂缝
又可 分为热 裂纹 和冷裂 纹 。铝合金焊 接焊缝 中冷 裂
纹几 乎很难 看到 ， 最常见 的是 焊接热 裂纹 。
备 中 ， 种 容器 、 器 、 热 器 、 却 器 、 槽 、 道 各 塔 换 冷 贮 管 等 大多 都采 用铝 合 金材 料 。 由于铝合 金 的导 热 系 】
冷 却时 问 的延 长 ， 晶核 逐渐 长大 ， 出现新 的 晶核 。 并
束 力 都 比较 大 ， 相 对 应力 过 大 ， 杂 的受 力 状 态 若 复 会使 焊缝产 生热 裂纹 。 铝 合 金 材 料 的 这 些 特 点 以及 空分 设 备 生 产 工 艺 的特 殊性 ，使 铝 合金 材料 在 脱 脂加 工 、组 装 、 焊 接 、 伤等 工艺 中的要 求 与一 般碳 钢 材料 不 同 。本 探
文 从 热 裂 纹形 成 的机 理 和 焊 接 工艺 的角 度 分 析 铝
但是 ， 这个 过 程 中 ， 相 始终 占有 较 多 的份额 ， 在 液 且 相邻 晶粒 之 问不 接触 ， 还 未凝 固的液 态 铝合 金 的 对 自由流 动没 有 阻碍 。在 这种 情 况下 ， 即使 有 拉 伸应 力存 在 ， 拉 开 的缝 隙 也能 及 时地 被 流 动着 的液 态 被
在 铝 合 金焊 接 过 程 中 ， 由于 材 料 的 种类 、 质 性 和焊接结 构不 同 ， 接接 头中可能出现各种裂 纹 。裂 焊 纹 可使 结 构强 度 降低 ， 至 引起 整个 结 构 的突 然破 甚 坏 。 因此 ， 焊缝 中是 绝对 不允许存 在裂 纹 的。
温 度 降低 到某 一数 值 时 ， 已经凝 固 的铝合 金金 属 晶
关 键词 ： 铝合 金 ； 接裂纹 ； 因分析 ； 防措 施 焊 原 预
中图分 类号 ：Ｇ１５２ Ｔ ．８ １ 文 献标识 码 ： Ｂ 文章编 号 ：０ ８ ４ ６ （０ ００ — ０ ０ ０ １０ — ８ Ｘ ２ １）３ ０ ５ — ２
Βιβλιοθήκη Baidu
０ 引 言
铝 合金 材料 是 一种 较 常用 的工艺 材 料 ， 目前 在
温 度 区” 。 （ ） 全凝 固阶段 。 池金属 完全凝 固之后 所形 ３完 熔
１１ 铝合 金焊 接裂纹 的种 类 ．
裂 纹 的形 态 和分布特 征都很 复 杂 。根据 裂纹产
生 的部位 ， 合金 焊 接裂 缝可 分 为 以下 两种 形式 ： 铝
（ ） 缝金 属 中 的裂 纹 。焊缝 金 属 中 的裂 纹包 括纵 １焊
体 就 会 相 互 发 生 接 触 ， 且 不 断倾 轧 在 一起 。 并 这时 候 ， 态铝 合 金 的流动 受 到阻 碍 ， 液 也就 是说 ， 熔池 结 晶进入 了固液 阶段 。此 时 ， 由于液 态 铝合 金 金 属较 少 ， 体本 身 的变 形 可 以 强烈 发 展 ， 体 间残 存 的 晶 晶 液 相 则很难 流 动 ， 在拉 伸 应力 作 用下 产 生 的微 小缝 隙都无 法填 充 。这 时 ， 只要 稍有拉 伸应 力的存 在 ， 就 有 产生裂 纹 的可能性 。因此 ， 这个 阶段 又叫做 “ 脆性
Ｊ １２ ０ ｕ ． ０１
铝合金焊接裂纹产 生的原 因和预 防措施
魏兆中
（ 开封大学， 河南 开封 ４５０） ７０４
摘 要 ： 对铝 合金 焊接 过程 中产 生裂 纹 的类型 、 针 特征和 机理 ， 冶金 因素 、 艺 因素 两个 方 面 ， 从 工 提
出了在实施铝合金焊接时应该采取的措施， 以预防焊接裂纹的出现。
金属 所填满 。因此 ， 在液 固阶段基本 不会产 生裂纹 。
（） ２ 固液 阶段 。在焊接 熔池结 晶继续 进行 时 ， 熔
池 中 固相不 断 增多 、先 前 结 晶的 晶核 不 断长 大 ， 当
合金 焊接 裂纹产 生 的原 因 ， 并提 出 防止 措施 。
１ 铝合金焊接裂纹 的种类及产生机理
１２ 热 裂纹产 生 的机理 ＿ 为 了准确 研究 铝 合金 焊 接热 裂 纹 产生 的机 理 ， 将其 焊接熔 池 的结 晶过 程分 为 ３个 阶段［ ３ １ 。
（）液 固阶段 。焊接熔 池在 高温 冷却开 始结 晶 １
数 大（ 为钢 的 ４倍）冷 却速 度快 ， 接 熔池 的一 次 约 、 焊
凝 固时 的 体积 收 缩 率 为 ６ ％左 右 ，易 产 生焊 接 变 ． ５
形 。所 以 ， 铝合 金 焊缝 的 内应 力及 焊 接 接头 刚性 拘
时， 只有 很少 数 量 的晶 核存 在 。随 着温 度 的 降低 和
成 的焊 缝 ， 到拉 应 力 时 ， 受 就会 表 现 出较好 的强 度
和塑 性 ，在这 一 阶段 产生 裂纹 的可 能性 相对 较 小 。
一
般情况下 ， 杂质 较 少 的金 属 （ 括 母 材 和 焊 接材 包
作者简介 ： 魏兆 中（９９ ）男 ， １６ 一 ， 河南西平人 ， 工程师 ， 硕士 ， 主要从事机械制造专业的教学与研究工作 。
第 ２ ２卷 第 ３期
２ １ ０ ０年 ７月
黄河 水 利 职 业技 术 学 院学 报
Ｊ ｕ ａ ｆＹｅｌｗ Ｒ ｖ ｒＣ ｎ ｅｖ ｎ ｙ Ｔ ｃ ｎ ｃ ｌ ｎ ｔ ｕ ｅ ｏ ｒ ｌ ｌ ｉ ｅ ｏ ｓ ｒ ａ ｃ ｅ ｈ ｉａ Ｉ ｓｉ ｔ ｎ ｏ ｏ ｔ
Ｖ０ ．２ ｏ ３ １ Ｎ ． ２
向裂 纹 、 向裂 纹 、 坑 裂 纹 、 状 或 弧状 裂 纹 、 横 弧 发 焊 根裂 纹 和 显 微 裂 纹 （ 其 在 多 层 焊 时 ） （ ） 尤 。２ 热影 响 区 的裂 纹 。包 括 焊趾 裂纹 、 状 裂纹 和 熔合 线 附 近 层
的显微 热裂 纹 。
投 稿 日期 ：０ ０ ０ — ４ ２ １— ３ ２
机 械制 造业 中应 用 十分 广泛 ， 尤其 是 在 空气分 离 设
如果 按裂 纹产 生 的 温度 区 间 ， 铝合 金 焊接 裂缝
又可 分为热 裂纹 和冷裂 纹 。铝合金焊 接焊缝 中冷 裂
纹几 乎很难 看到 ， 最常见 的是 焊接热 裂纹 。
备 中 ， 种 容器 、 器 、 热 器 、 却 器 、 槽 、 道 各 塔 换 冷 贮 管 等 大多 都采 用铝 合 金材 料 。 由于铝合 金 的导 热 系 】
冷 却时 问 的延 长 ， 晶核 逐渐 长大 ， 出现新 的 晶核 。 并
束 力 都 比较 大 ， 相 对 应力 过 大 ， 杂 的受 力 状 态 若 复 会使 焊缝产 生热 裂纹 。 铝 合 金 材 料 的 这 些 特 点 以及 空分 设 备 生 产 工 艺 的特 殊性 ，使 铝 合金 材料 在 脱 脂加 工 、组 装 、 焊 接 、 伤等 工艺 中的要 求 与一 般碳 钢 材料 不 同 。本 探
文 从 热 裂 纹形 成 的机 理 和 焊 接 工艺 的角 度 分 析 铝
但是 ， 这个 过 程 中 ， 相 始终 占有 较 多 的份额 ， 在 液 且 相邻 晶粒 之 问不 接触 ， 还 未凝 固的液 态 铝合 金 的 对 自由流 动没 有 阻碍 。在 这种 情 况下 ， 即使 有 拉 伸应 力存 在 ， 拉 开 的缝 隙 也能 及 时地 被 流 动着 的液 态 被
在 铝 合 金焊 接 过 程 中 ， 由于 材 料 的 种类 、 质 性 和焊接结 构不 同 ， 接接 头中可能出现各种裂 纹 。裂 焊 纹 可使 结 构强 度 降低 ， 至 引起 整个 结 构 的突 然破 甚 坏 。 因此 ， 焊缝 中是 绝对 不允许存 在裂 纹 的。
温 度 降低 到某 一数 值 时 ， 已经凝 固 的铝合 金金 属 晶
关 键词 ： 铝合 金 ； 接裂纹 ； 因分析 ； 防措 施 焊 原 预
中图分 类号 ：Ｇ１５２ Ｔ ．８ １ 文 献标识 码 ： Ｂ 文章编 号 ：０ ８ ４ ６ （０ ００ — ０ ０ ０ １０ — ８ Ｘ ２ １）３ ０ ５ — ２
Βιβλιοθήκη Baidu
０ 引 言
铝 合金 材料 是 一种 较 常用 的工艺 材 料 ， 目前 在
温 度 区” 。 （ ） 全凝 固阶段 。 池金属 完全凝 固之后 所形 ３完 熔
１１ 铝合 金焊 接裂纹 的种 类 ．
裂 纹 的形 态 和分布特 征都很 复 杂 。根据 裂纹产
生 的部位 ， 合金 焊 接裂 缝可 分 为 以下 两种 形式 ： 铝
（ ） 缝金 属 中 的裂 纹 。焊缝 金 属 中 的裂 纹包 括纵 １焊
体 就 会 相 互 发 生 接 触 ， 且 不 断倾 轧 在 一起 。 并 这时 候 ， 态铝 合 金 的流动 受 到阻 碍 ， 液 也就 是说 ， 熔池 结 晶进入 了固液 阶段 。此 时 ， 由于液 态 铝合 金 金 属较 少 ， 体本 身 的变 形 可 以 强烈 发 展 ， 体 间残 存 的 晶 晶 液 相 则很难 流 动 ， 在拉 伸 应力 作 用下 产 生 的微 小缝 隙都无 法填 充 。这 时 ， 只要 稍有拉 伸应 力的存 在 ， 就 有 产生裂 纹 的可能性 。因此 ， 这个 阶段 又叫做 “ 脆性
Ｊ １２ ０ ｕ ． ０１
铝合金焊接裂纹产 生的原 因和预 防措施
魏兆中
（ 开封大学， 河南 开封 ４５０） ７０４
摘 要 ： 对铝 合金 焊接 过程 中产 生裂 纹 的类型 、 针 特征和 机理 ， 冶金 因素 、 艺 因素 两个 方 面 ， 从 工 提
出了在实施铝合金焊接时应该采取的措施， 以预防焊接裂纹的出现。
金属 所填满 。因此 ， 在液 固阶段基本 不会产 生裂纹 。
（） ２ 固液 阶段 。在焊接 熔池结 晶继续 进行 时 ， 熔
池 中 固相不 断 增多 、先 前 结 晶的 晶核 不 断长 大 ， 当
合金 焊接 裂纹产 生 的原 因 ， 并提 出 防止 措施 。
１ 铝合金焊接裂纹 的种类及产生机理
１２ 热 裂纹产 生 的机理 ＿ 为 了准确 研究 铝 合金 焊 接热 裂 纹 产生 的机 理 ， 将其 焊接熔 池 的结 晶过 程分 为 ３个 阶段［ ３ １ 。
（）液 固阶段 。焊接熔 池在 高温 冷却开 始结 晶 １
数 大（ 为钢 的 ４倍）冷 却速 度快 ， 接 熔池 的一 次 约 、 焊