殷榮幸 錢(qián)金法

(常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 常州 213164)

1 引言

某企業(yè)的同軸換熱器如圖1所示，其材質(zhì)為鋁合金6063。

圖1 同軸管焊接示意圖

焊接過(guò)程為：先按照工藝用MIG焊(131)進(jìn)行兩個(gè)地方的環(huán)縫焊接，焊完后進(jìn)行焊接檢驗(yàn)及水壓試驗(yàn)；焊縫無(wú)滲漏，再按照工藝進(jìn)行火焰硬釬焊(912)。焊完后再進(jìn)行水壓試壓，發(fā)現(xiàn)之前焊完的MIG焊焊縫出現(xiàn)滲漏。這說(shuō)明，釬焊前MIG焊縫無(wú)滲漏；釬焊接頭沒(méi)有質(zhì)量問(wèn)題，而之前的MIG焊接頭出現(xiàn)了微裂。

2 火焰硬釬焊

這里所說(shuō)的火焰硬釬焊是指采用熔點(diǎn)高于450℃的釬料，用氧乙炔火焰進(jìn)行焊接的方法?；鹧驸F焊焊接鋁及鋁合金時(shí)一般用還原焰或弱還原焰。

3 鋁合金焊接特點(diǎn)

(1)在鋁合金表面氧化膜阻礙母材的熔化和熔合中，氧化膜的比重大，不易浮出表面，易生成夾渣、未熔合、未焊透等缺陷。

(2)鋁材的表面氧化膜和吸附的水分易使焊縫產(chǎn)生氣孔，鋁及鋁合金在液態(tài)能溶解大量的氫，固態(tài)幾乎不溶解氫.在焊接熔池凝固和快速冷卻的過(guò)程中，氫來(lái)不及溢出而極易形成氫氣孔。

(3)鋁合金的線(xiàn)膨脹系數(shù)大、導(dǎo)熱快。凝固時(shí)容易產(chǎn)生縮孔、疏松、熱裂紋及較大的內(nèi)應(yīng)力。

(4)鋁對(duì)光、熱的反射能力較強(qiáng)，固、液轉(zhuǎn)態(tài)時(shí)，沒(méi)有明顯的色澤變化，焊接操作時(shí)判斷較難。

4 MIG焊焊縫金相組織

為了找出MIG焊焊縫開(kāi)裂產(chǎn)生的原因，我們對(duì)MIG焊焊縫未開(kāi)裂的部分和開(kāi)裂處分別取樣，制作金相試樣，分別觀(guān)察金相組織及斷口形貌。圖2為MIG焊未開(kāi)裂處的金相組織；圖3為MIG焊開(kāi)裂處的金相組織及斷口形貌。

圖2 MIG焊未裂處焊縫金相組織

圖3 MIG焊焊縫開(kāi)裂處金相組織

從圖2中可以看出，6063鋁合金焊縫的晶界處存在一層較薄的低熔點(diǎn)共晶體；從圖3中可以看出，MIG焊焊縫開(kāi)裂的地方是沿焊縫晶界液膜的地方開(kāi)裂的。

5 焊縫凝固裂紋產(chǎn)生原因

迄今為止，凝固裂紋仍然是焊接過(guò)程中難以克服的焊接缺陷之一，尤其是在焊接鋁合金、鎳基合金和奧氏體不銹鋼時(shí)。焊縫中凝固裂紋主要是在焊縫凝固后期或焊縫經(jīng)過(guò)再次加熱后產(chǎn)生的，原因主要有：(1)焊縫晶界處存在少量低熔點(diǎn)共晶體；(2)存在較大的焊接拉應(yīng)力。

從產(chǎn)品施焊工藝來(lái)分析，先按照工藝進(jìn)行MIG焊焊接，焊縫晶界處已經(jīng)存在少量低熔點(diǎn)共晶體(AL-Si-Mg的化合物)。然后進(jìn)行火焰硬釬焊時(shí)，由于加熱溫度較高(>450℃)，而鋁合金的熱導(dǎo)鋁較大，傳熱較快。所以，熱釬焊時(shí)，MIG焊焊縫處于較高溫度，晶界處低熔點(diǎn)物質(zhì)熔化。在焊接應(yīng)力和熱應(yīng)力的作用下，MIG焊焊縫就會(huì)有熱裂紋產(chǎn)生。

6 工藝改進(jìn)措施

通過(guò)分析焊接熱裂紋的產(chǎn)生原因，我們改進(jìn)了生產(chǎn)工藝過(guò)程，在MIG焊焊縫水壓試驗(yàn)結(jié)束后，在進(jìn)行熱釬焊時(shí)，把工件浸入水中進(jìn)行，用夾具進(jìn)行固定，保證釬焊接頭正好處于水面上，這樣熱釬焊時(shí)就不會(huì)影響到MIG焊焊縫晶界處的低熔點(diǎn)物質(zhì)，也就不會(huì)產(chǎn)生凝固裂紋。

經(jīng)過(guò)工藝改造之后，企業(yè)的同軸換熱品再?zèng)]有發(fā)生過(guò)滲漏現(xiàn)象。

[1] 李妙珍.關(guān)于鋁及鋁合金的焊接工藝淺析[J].輕合金及其加工，2007，(9)：66-69.

[2] 薛根奇.VVPPAW在鋁合金焊接中的應(yīng)用[J].電焊機(jī)，2006，36(2):36-37.

[3] 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì)等.焊工手冊(cè)(第三版)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

[4] 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì)等.焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1990.

[5] 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì)，焊接手冊(cè)(材料的焊接)(第二版)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

[6] 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì)，焊接手冊(cè)(焊接方法及設(shè)備)(第二版)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2001.