陳 亮， 鐘廣軍， 茅寅敏

(1.海軍駐江南造船(集團(tuán))有限責(zé)任公司 軍事代表室， 上海 201913； 2. 江南造船(集團(tuán))有限責(zé)任公司， 上海 201913；3.上海船舶工藝研究所， 上海 200032)

鋁合金焊接焊縫氣孔產(chǎn)生的原因分析及預(yù)防措施

陳 亮1， 鐘廣軍2， 茅寅敏3

(1.海軍駐江南造船(集團(tuán))有限責(zé)任公司 軍事代表室， 上海 201913； 2. 江南造船(集團(tuán))有限責(zé)任公司， 上海 201913；3.上海船舶工藝研究所， 上海 200032)

鋁及鋁合金焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生各種缺陷，一類為工藝性缺陷，如未焊透、咬邊等；另一類為冶金性缺陷，如焊接裂紋、焊縫氣孔等；氣孔是鋁及鋁合金焊縫內(nèi)的常見缺陷。各種鋁及鋁合金牌號(hào)不同，焊接時(shí)產(chǎn)生氣孔的敏感程度不同，但都具有焊接時(shí)產(chǎn)生氣孔的敏感性。本文針對(duì)某產(chǎn)品鋁合金系留軌道焊接中產(chǎn)生較多氣孔的現(xiàn)象，從氣孔產(chǎn)生的原因著手進(jìn)行分析，從人、機(jī)、料、法、環(huán)等生產(chǎn)因素分別考慮并提出了相應(yīng)的預(yù)防措施，以期發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并最終解決問題。

鋁合金 焊縫氣孔 原因分析 預(yù)防措施

1 氣孔的分類

按氣孔在焊縫長度方向的分布特征，焊縫內(nèi)的氣孔可分為單個(gè)氣孔、密集氣孔、鏈狀氣孔。按其在焊縫截面內(nèi)的分布特征，可分為彌散氣孔、根部氣孔、熔合區(qū)氣孔。

分布的氣孔，其危害程度不同，允許容限不同：

單個(gè)氣孔是指呈單個(gè)狀，任何兩相鄰氣孔的間距不小于此兩氣孔直徑平均值三倍(或四倍)的氣孔。

密集氣孔是指呈聚集狀，數(shù)量眾多，任何兩相鄰氣孔的間距小于此兩氣孔直徑平均值三倍(或四倍)的小氣孔群。

鏈狀氣孔是指大體上分布在一條近似的直線上，數(shù)量不小于三個(gè)，線上任何兩相鄰氣孔的間距均小于此兩氣孔直徑平均值三倍(或四倍)的氣孔。

2 氣孔產(chǎn)生的原因分析

從氣孔中直接抽取氣體分析的結(jié)果證實(shí)，氣孔內(nèi)的氣體主要為氫。

鋁合金在焊接時(shí)的氫源很多，如零件及焊絲表層的含水氧化膜及油污、汗跡等類碳?xì)浠衔?；工業(yè)大氣及惰性氣體內(nèi)所含的雜質(zhì)和水分；附著在焊絲輸送系統(tǒng)內(nèi)的水分；母材及焊絲自身所含的氣體(氫)等。

焊接時(shí)，氫進(jìn)入焊接熔池。氫在液態(tài)金屬熔池內(nèi)的熔解度大，但冷凝時(shí)氫在低溫液態(tài)金屬及固態(tài)金屬內(nèi)的溶解度小。當(dāng)熔池凝固時(shí)，氫的溶解度突然減小，遂通過氣泡成核、長大、上浮三個(gè)步驟而逸出熔池表面或殘留于凝固的焊縫金屬內(nèi)，視焊縫的冷卻速度和氫氣泡的上浮速度而定。如焊接速度和焊縫的冷卻速度較低，熔池存在時(shí)間較長，氫氣泡即可能得以上浮并逸出熔池表面，否則氫氣泡將滯留在焊縫內(nèi)部，形成焊縫氣孔[1～3]。

圖1 大氣壓下氫在鋁-鎂合金中的溶解度

在焊縫截面內(nèi)彌散分布的氣孔和接近焊縫表面的單個(gè)氣孔，在掃描電鏡下放大觀察其斷口時(shí)，可見氣孔壁呈樹枝狀結(jié)晶的枝晶端頭緊密排列的球狀形貌，氣孔壁表面光滑、潔凈、無氧化痕跡，可以認(rèn)為此類氣孔是來自氫源的氫在焊接熔池內(nèi)溶解、冷卻時(shí)析出上浮但未及逸出熔池表面的產(chǎn)物(見圖1)。為預(yù)防此類氣孔，必需嚴(yán)格控制氫源并減慢焊接時(shí)的熔池冷卻速度。

圖2 掃描電鏡上拍攝的微觀氣孔照片

圖3 宏觀氣孔照片

鏈狀氣孔一般大體上沿焊縫中心線分布，恰與對(duì)接間隙位置相吻合，有時(shí)就位于焊縫根部，在掃描電鏡下觀察其斷口，可見氣孔壁上有一層極薄的薄膜，看不到樹枝狀枝晶端頭的形貌。此類氣孔多與氧化膜夾雜物伴生，氣孔壁與氧化膜夾雜物具有相同的形態(tài)，有時(shí)兩者聯(lián)生在一起，如圖2、圖3所示。焊接試驗(yàn)證明，此類氣孔與鋁材對(duì)接間隙處表面殘存的潮濕、含水氧化膜、碳?xì)浠衔镂廴居嘘P(guān)。為預(yù)防此類氣孔，必須在焊前徹底清理坡口對(duì)接表面，或?qū)?duì)接接頭制成反面V型坡口(亦稱“倒V型”坡口)，使此類鏈狀氧化膜氣孔移至墊板槽內(nèi)或焊縫有效厚度以外，以便不影響焊接強(qiáng)度。

熔合區(qū)氣孔位于熔合線焊縫一側(cè)，多呈孔洞形態(tài)，在掃描電鏡下觀察斷口，其氣孔壁形貌與彌散氣孔壁形貌相似，亦屬氫氣孔性質(zhì)。此類氫多來自母材。焊接時(shí)，固態(tài)母材與液態(tài)熔池瞬間共存，由于存在溶解度差異，固態(tài)母材所含的氫向熔池?cái)U(kuò)散和溶解，熔池快速結(jié)晶時(shí)，氫未及析出，即形成熔合區(qū)氣孔。為預(yù)防此類氣孔，需控制母材自身的含氫量，高質(zhì)量鋁材自身含氫量應(yīng)為每100 g鋁材內(nèi)含氫不超過0.4 mL。

3 氣孔預(yù)防措施

焊縫氣孔是鋁及鋁合金焊接時(shí)常見的、多發(fā)性的缺陷，預(yù)防氣孔是一個(gè)復(fù)雜的難題。根據(jù)一些研究成果及生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)制造技術(shù)條件對(duì)氣孔容限的寬嚴(yán)程度及具體生產(chǎn)條件，可從以下幾個(gè)方面考慮氣孔的預(yù)防措施。

3.1 生產(chǎn)準(zhǔn)備

鋁材、焊絲、零件、惰性氣體、工業(yè)大氣、送絲機(jī)構(gòu)、焊接操作人員的手套及手跡等都可以提供氫源，主要的氫源是水分、含水氧化膜、油污等。

鋁材及焊絲自身的含氫量宜控制為每100 g金屬內(nèi)含氫不超過0.4 mL。普通鋁焊絲表面有油封及自然生長的氧化膜，焊接時(shí)易引起焊縫氣孔。使用前需對(duì)其進(jìn)行表面機(jī)械清理或化學(xué)清洗，即除油、堿腐蝕、酸中和、冷熱水反復(fù)沖洗、風(fēng)干或烘干，但是在化學(xué)清洗后的存放待用時(shí)間內(nèi)，鋁焊絲表面又將自然生長新的氧化膜，經(jīng)放大觀察，其表面疏松、不致密，甚至有較多孔洞，易吸收水分，經(jīng)實(shí)測(cè)，其表面含氫量較高，存放待用時(shí)間越長，表面氧化膜的厚度及水化程度越大，即使在8～24 h內(nèi)用于焊接，此種焊絲表面狀態(tài)亦難以保證焊接時(shí)不致引發(fā)焊縫氣孔。現(xiàn)在國內(nèi)外已生產(chǎn)出一種表面拋光的鋁及鋁合金焊絲。在焊絲制造廠內(nèi)，鋁焊絲經(jīng)拉伸、定徑并經(jīng)化學(xué)清洗后，再用化學(xué)方法或電化學(xué)方法拋光其表面，從而制成表面光潔、光滑、光亮的焊絲成品，雖然其表面仍留有拋光過程中生成的薄層氧化膜，但其厚度僅為幾個(gè)微米，且不再生長變化，焊絲表面組織致密，不易吸潮，經(jīng)拋光后若干小時(shí)、1年、2年測(cè)試，其表面含氫量低且較穩(wěn)定。還有一種同心刮削的機(jī)械拋光方法，也可以制成表面更為光潔、光滑、光亮的鋁焊絲成品。拋光焊絲使用前無需再進(jìn)行化學(xué)清洗，可直接用于焊接生產(chǎn)，開封存放待用時(shí)間允許延長，在真空或惰性氣體保護(hù)下封裝在干燥潔凈環(huán)境條件下的儲(chǔ)存有效期可以年計(jì)。對(duì)拋光焊絲的焊接工藝性能試驗(yàn)鑒定及生產(chǎn)使用實(shí)踐結(jié)果表明，拋光焊絲的工藝特性及其生成焊縫氣孔、氧化膜夾雜物的敏感性與經(jīng)化學(xué)清洗的同型號(hào)焊絲無異，使用效果甚至更好[1～3]。

零件表面應(yīng)經(jīng)機(jī)械清理或化學(xué)清洗，以去除油污及含水氧化膜。零件清理或清洗后，用干燥、潔凈、不起毛的織物或聚乙烯薄膜膠帶將坡口及其鄰近區(qū)域覆蓋好，防止其隨后沾污。必要時(shí)臨焊前再用潔凈的刮刀刮削坡口及焊絲表面，繼而用焊槍向坡口吹氬，吹除坡口內(nèi)刮屑，然后施焊。零件表面清洗后，存放待焊時(shí)間不能超過4～24 h，否則需再行清洗。

普通焊絲表面制備過程與零件相同。拋光焊絲可不經(jīng)任何清理而直接用于焊接，焊絲拆封后存放待用時(shí)間可放寬限制，但不要長期拆封存放，拆封但未用完的焊絲可再封存于干燥環(huán)境內(nèi)。

惰性氣體(保護(hù)氣體)的純度一般應(yīng)大于99.8%，其內(nèi)含氮量應(yīng)小于0.04%，含氧量應(yīng)小于0.03%，含水量應(yīng)小于0.07%。當(dāng)含氮量超標(biāo)時(shí)，焊縫表面上會(huì)產(chǎn)生淡黃色或草綠色的化合物——氮化鎂及氣孔。當(dāng)含氧量超標(biāo)時(shí)，在熔池表面上可發(fā)現(xiàn)密集的黑點(diǎn)、電弧不穩(wěn)、飛濺較大。含水量超標(biāo)時(shí)，熔池將沸騰，焊縫內(nèi)生成氣孔。

惰性氣體管路應(yīng)采用不銹鋼管或銅管，從管路末端至焊槍之間應(yīng)采用硬質(zhì)聚四氟乙烯管或聚三氟氯乙烯塑料管，由于其吸水性強(qiáng)，不宜采用橡膠和乙烯樹脂管路。要確保惰性氣體管路(包括管接頭)不滲露，否則無內(nèi)壓時(shí)夾帶潮氣的工業(yè)大氣將滲入管路內(nèi)。由于焊槍結(jié)構(gòu)內(nèi)尚需接冷卻水管，應(yīng)確保其管接頭不會(huì)漏水。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境內(nèi)濕度大時(shí)，可用經(jīng)加熱的氬氣通吹氣體管路，以去除管壁上可能附著的水分。也可采用試板進(jìn)行電弧焊接試驗(yàn)，根據(jù)焊道的外觀和陰極霧化區(qū)的寬窄來定性檢查惰性氣體的純度、露點(diǎn)和保護(hù)效果，同時(shí)也藉以清除焊槍和氣體管路中的冷凝水。

焊絲輸送機(jī)構(gòu)內(nèi)不能有油或油污，送絲套管也應(yīng)采用聚四氟乙烯管，同時(shí)應(yīng)注意清除套管壁上可能附著的冷凝水。

鋁及鋁合金焊接生產(chǎn)廠房?jī)?nèi)環(huán)境溫度不宜超過25℃，相對(duì)濕度不宜超過50%。如果難以控制整體環(huán)境，可考慮在大廠房?jī)?nèi)為焊件創(chuàng)造能開空調(diào)或去濕的局部小環(huán)境。焊接工作地應(yīng)遠(yuǎn)離切割、鈑金、加工等工作地，焊接工作地禁放雜物，應(yīng)保持現(xiàn)場(chǎng)整齊清潔。

從事裝配及焊接的工人身上的油污及手跡、汗跡含有碳?xì)浠衔?，也是氫源。接觸、加工、焊接鋁件時(shí)，必須穿戴白色工作衣、帽及手套，選擇白色穿戴的目的即在于發(fā)現(xiàn)和清除臟污。

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮避免采用橫焊、仰焊及可達(dá)性不好的接頭，以免焊接時(shí)易于發(fā)生突然斷弧，以致斷弧處滋生氣孔。焊接接頭應(yīng)便于實(shí)施自動(dòng)焊，以代替引弧、熄弧、接頭頻繁的手工焊。凡可實(shí)施反面坡口的部位可設(shè)計(jì)成反面V型坡口。

3.3 焊前預(yù)熱、減緩散熱

焊前預(yù)熱、減緩散熱有利于減緩熔池冷卻速度，延長熔池存在時(shí)間，便于氫氣泡逸出，免除或減少焊縫氣孔，是適用于鋁及鋁合金結(jié)構(gòu)定位焊、焊接、補(bǔ)焊時(shí)預(yù)防焊縫氣孔的有效措施。預(yù)熱方法最好是在夾具內(nèi)設(shè)置電阻加熱或遠(yuǎn)紅外局部加熱。對(duì)于退火狀態(tài)的鋁合金，預(yù)熱溫度可選用100～150℃，對(duì)于固溶時(shí)效強(qiáng)化的鋁合金，預(yù)熱溫度一般不超過100℃。減緩散熱的方法為選用熱導(dǎo)率小的材料制造胎夾具(如鋼)及焊縫墊板(不銹鋼或鈦及鈦合金)。

3.4 優(yōu)選焊接方法

鎢極交流氬弧焊和鎢極直流正極性短弧氦弧焊時(shí)，電弧過程穩(wěn)定，環(huán)境大氣混入弧柱及熔池的幾率較小，因而焊縫對(duì)氣孔的敏感性較低。極性及參數(shù)非對(duì)稱調(diào)節(jié)的變極性鎢極方波交流氬弧焊和等離子弧焊立焊時(shí)，陰極霧化充分，焊接過程中可排除氣孔和夾雜物，對(duì)焊縫氣孔的敏感性亦較低，甚至可獲得無缺陷焊縫。

與鎢極氬弧焊相比，熔化極氬弧焊存在溶滴過渡過程，過程穩(wěn)定性較差，環(huán)境大氣難免混入弧柱區(qū)，熔池溶氫較多，焊接速度及熔池冷卻速度較大，因而生成氣孔的敏感性較強(qiáng)，宜選用亞射流過渡及粗絲焊接。

3.5 優(yōu)選焊接參數(shù)

減低電弧電壓、增大焊接電流、降低焊接速度，有利于減小焊接熔池溶解的含氫量，延長液態(tài)熔池存在時(shí)間，減緩熔池冷卻速度，便于氫氣泡逸出，減少焊縫氣孔。

3.6 焊接操作技藝

始焊及定位焊接時(shí)，零件溫度低、散熱快，熔池冷卻速度大，易產(chǎn)生焊縫氣孔，宜采用引弧板。定位焊起弧后稍滯留，然后填絲焊接，以免該部位產(chǎn)生未焊透及氣孔。

單面焊時(shí)，背面焊根處易產(chǎn)生根部氣孔。最好實(shí)行反面坡口雙面焊，正面焊后，反面清根，去除根部氣孔及氧化膜夾雜物，然后施行背面封底焊。

多層焊時(shí)，宜采用薄層焊道，每層熔池熔化金屬體積較小，便于氣泡逸出。

補(bǔ)焊時(shí)，必須先檢測(cè)原有缺陷的準(zhǔn)確位置，確保缺陷完全排除，最好隨即安排一次工藝性X射線透視，驗(yàn)證缺陷排除程度。補(bǔ)焊時(shí)，焊件溫度低，補(bǔ)焊焊縫短，起弧熄弧間距小，補(bǔ)焊操作不便，熔池冷卻速度大，極易產(chǎn)生氣孔，因此補(bǔ)焊難度較大，必要時(shí)可施行局部預(yù)熱。

焊接及補(bǔ)焊過程中對(duì)氣孔的預(yù)防在很大程度上取決于焊工的操作技藝。焊工應(yīng)善于觀察焊接熔池狀態(tài)轉(zhuǎn)化過程和氣泡產(chǎn)生及逸出情況，切忌盲目追求高焊接速度，應(yīng)善于通過操作手法，作前后適當(dāng)攪動(dòng)，以利氣泡逸出。

自動(dòng)焊時(shí)，可采用適當(dāng)?shù)臋C(jī)械或物理方法攪拌熔池，如超聲攪拌、電磁攪拌、脈沖換氣(氬、氦)、脈沖送絲等[4、5]。

4 鋁合金鎢極氬弧焊的氣孔預(yù)防措施

鋁合金鎢極氬弧焊產(chǎn)生氣孔的原因主要包括：焊件或焊絲焊前表面清理不徹底；供氣系統(tǒng)不干燥或漏氣漏水；焊件或焊絲清理后的待焊時(shí)間過長或發(fā)生新的沾污；厚大焊件缺預(yù)熱；焊接速度過高；多層焊層間表面清理不徹底；焊接時(shí)氣體保護(hù)不良；母材或焊絲材質(zhì)內(nèi)含氫量過高等。

控制焊縫氣孔，可主要從兩方面著手：一是盡量減少氫在焊接過程中溶入熔池，另一方面是采取合適的工藝措施，使已經(jīng)進(jìn)入熔池中的氫得以逸出。

在盡量減少氫的來源方面，主要是做好焊前清理工作，零件及焊絲需經(jīng)過表面清理，并在4～8 h內(nèi)進(jìn)行焊接，如清理后存放時(shí)間過長，則需重新清理；臨焊時(shí)，需利用刮刀將焊件連接面上的氧化膜及臟物仔細(xì)刮去，然后用直徑0.15 mm不銹鋼絲刷將連接面刷凈，直到露出金屬光澤為止。采用純度不低于99.99%的氬氣作為TIG焊的保護(hù)氣體。

在上述措施基礎(chǔ)上，還可以結(jié)合實(shí)際情況采取下列工藝技術(shù)措施[4、5]：

(1) 改連續(xù)送絲為斷續(xù)(脈沖)送絲。焊絲熔滴的表面積比熔池大；熔滴進(jìn)入熔池前熔入的含氫量較熔池大，因此將連續(xù)送絲方式改為斷續(xù)送絲方式可減少熔池熔入的含氫總量，同時(shí)，熔滴間斷加入熔池提供了某種熔池?cái)嚢璧臋C(jī)會(huì)；熔滴間斷加入熔池又提供了延長熔池存在時(shí)間的機(jī)會(huì)。因此，間斷送絲有利于氫的逸出和焊縫氣孔的減少。

(2) 合理選擇焊接夾具。為了減少熱傳導(dǎo)，減小熔池的冷卻速度，以利于減少氣孔，應(yīng)盡可能減小夾具結(jié)構(gòu)夾持器與焊件的接觸面積，因此，氣動(dòng)的琴鍵式壓板夾具較為理想，其單位面積壓力大，容易夾緊，同時(shí)接觸面小，焊件散熱少，熔池冷卻速度小。

(3) 焊縫墊板預(yù)熱。焊前，墊板上應(yīng)事先銑出沿焊縫縱向的圓弧形槽。雖然薄壁結(jié)構(gòu)不宜實(shí)施預(yù)熱，但焊縫體積小，可預(yù)熱焊縫墊板，使其溫度達(dá)到50～60℃，以減小熔池冷卻速度。此外，為避免焊縫與墊板槽間的空氣受熱膨脹，可沿墊板凹槽中心線鉆若干Ф1.5 mm的排氣孔。

(4) 當(dāng)焊件厚度大(超過10 mm)、尺寸大時(shí)，可考慮實(shí)施焊前預(yù)熱。預(yù)熱溫度視具體情況而定，預(yù)熱區(qū)域一般局限于鄰近焊縫的母材區(qū)。有時(shí)為了減小焊接應(yīng)力和變形，及預(yù)防焊縫生成氣孔而對(duì)焊接區(qū)預(yù)熱，例如在夾具上安置電加熱裝置并對(duì)鄰近焊縫區(qū)域的母材實(shí)施預(yù)熱。

(5) 通過焊接工藝試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)選，合理選擇焊接參數(shù)。

(6) 手工鎢極氬弧焊時(shí)，鋁焊絲標(biāo)準(zhǔn)長度為1 m，因此經(jīng)常需要熄弧換絲，熄弧處易形成弧坑，且易過熱，弧坑內(nèi)易生成氣孔或裂紋。因此熄弧時(shí)必須精心操作，決不可突然斷弧。一般有兩種熄弧操作方法，一種方法可稱為空拉熄弧法，另一種方法可稱為堆高熄弧法。

(7) 采用雙槍交流TIG自動(dòng)焊可有效減少氣孔的產(chǎn)生。焊接機(jī)頭上裝兩只氬弧焊槍，其中之一為主槍，另一為副槍，副槍裝在主槍前方。副槍電弧超前于主槍電弧，對(duì)工件進(jìn)行逐點(diǎn)均勻預(yù)熱，陰極清理及凈化工件坡口，因此焊縫外形美觀、焊透性好、氣孔少、焊接變形小。在氣動(dòng)的琴鍵式夾具上裝配焊接，可以獲得單面焊雙面成形的優(yōu)質(zhì)焊縫。

(8) 采用鎢極脈沖交流氬弧焊可有效減少氣孔的產(chǎn)生。隨著脈沖電流頻率的提高，電弧壓力隨之增大，高頻電弧的穿透力強(qiáng)，有利于深熔。高頻電弧的振蕩作用有利于晶粒細(xì)化，消除焊縫氣孔，獲得優(yōu)質(zhì)焊縫。

(9) 為了增大鎢極交流氬弧焊的熔透能力，可實(shí)施氬氦混合氣體保護(hù)，即采用鎢極氬氦混合氣體保護(hù)電弧焊，也可在一定程度上緩解氣孔的生成。

5 鋁合金熔化極氬弧焊的氣孔預(yù)防措施

鋁合金熔化極氬弧焊產(chǎn)生氣孔的原因主要包括：工件清理質(zhì)量低(表面有氧化膜、油污、水分)、焊絲清理質(zhì)量低(表面有氧化膜、油污、水分)、保護(hù)氣體保護(hù)效果不好、電弧電壓太高、噴嘴與工件距離太大等。

若電池組內(nèi)部單體電池的電壓出現(xiàn)異常，則可能直接導(dǎo)致整車的高壓斷電，踩加速踏板車輛就不會(huì)有反應(yīng)，同時(shí)整車警告燈、低壓及高壓電池警告燈會(huì)點(diǎn)亮。對(duì)單體電壓的檢測(cè)，涉及到其單獨(dú)充放電測(cè)試，需要一定的檢測(cè)設(shè)備，一般維修廠可能尚不具備檢測(cè)能力。

控制焊縫氣孔，也主要應(yīng)從兩方面著手：一是盡量減少氫在焊接過程中溶入熔池，另一方面是采取合適的工藝措施，使已經(jīng)進(jìn)入熔池中的氫得以逸出。

在盡量減少氫的來源方面，主要是做好焊前清理工作(要求同TIG焊)，采用純度不低于99.99%的氬氣作為MIG焊的保護(hù)氣體。MIG焊時(shí)生成焊縫氣孔的敏感性較TIG焊大，因此MIG焊前零件及焊絲表面清理的質(zhì)量對(duì)焊接過程及焊接質(zhì)量(主要是焊縫氣孔)影響很大，其清理工作尤其重要。

在上述措施基礎(chǔ)上，還可以結(jié)合實(shí)際情況采取下列工藝技術(shù)措施：

(1) 合理選擇焊接夾具；

(2) 焊縫墊板預(yù)熱；

(3) 當(dāng)焊件厚度大(超過10 mm)、尺寸大時(shí)，可考慮實(shí)施焊前預(yù)熱；

(4) 通過焊接工藝試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)選，合理選擇焊接參數(shù)。

MIG焊時(shí)，焊絲直徑與焊接電流及其范圍有一定的關(guān)系。細(xì)絲可采用的焊接電流較小，電流范圍也較窄，焊接時(shí)主要采用短路過渡方式，主要用于焊接薄件。但細(xì)絲比表面積大，隨細(xì)絲進(jìn)入熔池的污染物較多，出氣孔的幾率比粗絲大。粗絲允許采用較大電流，電流范圍也比較大，適用于焊接中厚板。

MIG焊時(shí)，焊接電流主要取決于零件厚度。當(dāng)所有其他焊接參數(shù)保持恒定時(shí)，增大焊接電流，可增大熔深和熔寬，增大焊道尺寸，提高焊絲熔化速度及其熔敷率。MIG焊時(shí)應(yīng)盡量選取較大的焊接電流，但以不致燒穿工件為度，根據(jù)零件厚度并配合焊接電流，選取適中的電弧電壓、焊接速度及保護(hù)氣體流量，這樣既能提高生產(chǎn)效率，也有助于抑制焊縫氣孔。

多道焊時(shí)，減小每個(gè)焊道所需的熱輸入，增大道次間隔時(shí)間，防止金屬過熱，每個(gè)道次的熔池體積較小，也有利于氫氣泡在熔池凝固前得以逸出，減少氣孔的產(chǎn)生。單面多道焊時(shí)，打底焊前應(yīng)細(xì)心刮削坡口表面，每焊完一條焊縫，必須清理焊道表面。熔敷焊道寧可寬而淺，以便氣孔逐層逸出，可采用焊槍擺動(dòng)方式，控制焊道成形及氣孔逸出。

(5) 采用熔化極脈沖氬弧焊可便利地以粗焊絲取代細(xì)焊絲，較粗的焊絲較有利于減少氣孔類焊接缺陷。脈沖MIG焊能控制熱輸入及焊縫成形，有利于預(yù)防對(duì)熱敏感的鋁合金焊接時(shí)發(fā)生過熱、晶界熔化、液化裂紋、焊縫氣孔等類缺陷。

(6) 在焊接大厚度鋁合金零件時(shí)，可采用熔化極大電流氬弧焊，采用較粗焊絲，并改善其保護(hù)條件，采用雙層噴嘴，實(shí)行雙層氣流保護(hù)。大電流MIG焊所要求的坡口加工量及焊絲消耗量比普通MIG焊明顯減少，由于以粗絲取代細(xì)絲，也有利于減少焊縫氣孔。

(7) 采用熔化極雙絲氬弧焊(雙絲MIG焊槍，見圖4)熔敷速度和焊接速度高，可減小熱輸入，可延長熔池中氣體逸出時(shí)間，有利于減少焊縫氣孔。

圖4 雙絲MIG焊槍

6 結(jié)語

總而言之，預(yù)防鋁及鋁合金焊縫氣孔是一個(gè)復(fù)雜的難題，實(shí)際生產(chǎn)中常需結(jié)合生產(chǎn)條件，采取綜合防治技術(shù)措施。

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Analysis of Causes & Precautionary Measure for Gas Hole in Aluminum Alloy Welding Seams

CHENG Liang1， ZHONG Guang-jun2, MAO Yin-min3

(1.Military Representatives Office at Jiangnan Shipbuilding (Group) Co., Ltd., Shanghai 201913, China;2. Jiangnan Shipbuilding (Group) Co., Ltd., Shanghai 201913, China;3. Shanghai Shipbuilding Technology Research Institute, Shanghai 200032, China)

All kinds of imperfection will be caused when aluminum alloy is welded ,which includes technology faultiness, such as no penetration and undercut, and includes metallurgical faultiness, such as welding crack and gas hole and so on. Gas hole is common imperfection in aluminum alloy welding seam. Because of different brands of aluminum alloy, sensitive degree is different when gas hole is caused in welding seam. In connection with the frequent phenomenon of gas hole caused in aluminium alloy welding seam of track material, this article carries on analysis of causes and puts forward precautionary measure on man, machine, material, method and environment, and hopes to find problem, analyze problem and solve problem.

Aluminum alloy Gas hole Analysis of causes Precautionary measure

陳 亮(1976-)，男，工程師。

U671

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