張可可

（廣東南車軌道交通車輛有限公司，廣東江門529100）

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鋁合金焊接常見缺陷的產生原因及質量控制措施

張可可

（廣東南車軌道交通車輛有限公司，廣東江門529100）

摘要：鋁合金材料在現(xiàn)代裝備制造業(yè)中應用廣泛，廣東南車軌道交通車輛有限公司的代表產品CRH6型城際動車組的車體材料就是采用了鋁合金。鋁合金材料的可焊性較差，焊接過程中會出現(xiàn)很多缺陷，主要是氣孔和裂紋較多。分析了鋁合金焊接過程中造成氣孔和裂紋的因素，提出減少氣孔和裂紋的質量控制措施。

關鍵詞：鋁合金；焊縫；缺陷；措施

0　前言

作為高速動車組制造的關鍵材料，鋁合金焊接品質是決定高速列車長期安全運行的基礎，對于提高高速列車的運行壽命具有重要意義［1］。通過對十列動車組的車體焊縫實際的無損檢測結果抽樣統(tǒng)計，利用排列圖法（圖1）進行數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)氣孔和裂紋是發(fā)生頻率最高的缺陷，可以將氣孔和裂紋歸類為A類問題，即主要質量問題，須進行重點管理。

圖1　排列圖法

1　氣孔產生的原因及質量控制措施

在焊接過程中，熔池中的氣體未在金屬凝固前逸出，殘存于焊縫中的空穴被稱為氣孔。氣孔是比較多見的焊接缺陷，在焊縫的各個位置都可能發(fā)現(xiàn)氣孔。通過圖2，我們可以比較直觀地認識氣孔。

鋁合金焊接時生成氣孔的氣體主要是氫氣，氫氣主要來自電弧周圍的空氣，母材和焊絲表面的雜質，如油污，水分等的分解燃燒。

圖2　氣孔

1.1氣孔的危害

氣孔是鋁合金焊接時最容易出現(xiàn)的一種體積型缺陷，氣孔的存在減少了焊縫的受力截面，有些針形氣孔會使焊縫疏松，從而降低了接頭的強度，還有就是降低了焊縫的力學性能。同時氣孔也是引起應力集中的因素。

1.2產生的原因

導致氣孔產生的因素很多，通過對車體焊縫的無損檢測和相關的焊接技術的統(tǒng)計分析，總結了以下幾點影響因素：

（1）保護氣體輸送中斷以及不能覆蓋施焊區(qū)域。

（2）焊接過程中車間大門及周圍窗戶打開，使室內空氣流動加快，導致氣體保護效果不良。

（3）焊接線能量過小，焊接工作區(qū)域濕度太大。

（4）焊前準備工作不細致，焊件及焊絲被污染，殘留一些雜質。

（5）電弧電壓過高或運絲速度太快，焊件距離太大。

1.4質量控制措施

（1）提高焊工的操作技能，定期檢查送氣管路，防止焊接過程中保護氣體輸送中斷。

（2）焊絲烘干，焊前要清楚焊接部位的氧化膜、污物、水分等影響焊接質量的雜質。

（3）依據(jù)焊接工藝規(guī)程，采用合適的焊接電壓及電流，適當?shù)臄[動焊槍。

（4）焊工需要在焊接完成后，保持焊槍在熔池上方停留并持續(xù)送氣，待熔池凝固后移開焊槍。

（5）對于較厚的工件，進行焊前預熱是一個很有效的方法，能夠最大限度的在焊接時讓氣孔逸出。

1.5氣孔的去除及修補

氣孔的修補應根據(jù)圖紙、執(zhí)行標準、工藝文件規(guī)定的級別判斷是否超標，超標的，要打磨去掉。對于超標嚴重的氣孔，應挖開完全去除后進行補焊。打磨去掉缺陷時應注意打磨的深度，切勿為追求缺陷的消除而造成打磨過度，補焊時非無損檢測人員不要自行進行滲透探傷，以防止操作方法不當引起缺陷開口堵塞，降低缺陷檢出率，造成質量隱患。

2　裂紋產生的原因及質量控制措施

裂紋顧名思義也就是焊縫上裂開的紋路，金屬原子的結合被破壞，形成新的界面而產生的縫隙。裂紋主要是由焊接應力及其他的一些容易導致裂開的因素引起的。多數(shù)裂紋相對比較細小，很多時候肉眼觀察不到，需要借助一定的檢測方法讓裂紋顯現(xiàn)出來。裂紋示意圖見圖3。

圖3　裂紋示意圖

2.2裂紋的危害

裂紋存在于焊縫的表面及內部，也存在于熱影響區(qū)上。裂紋是一種面積型缺陷，危害極大，它極大的減少焊縫的承載截面積，裂紋處會形成應力高度集中，引起車體結構的破壞，會造成很大的安全隱患。

2.3裂紋產生的原因

（1）焊縫相對集中，焊接時應力集中導致裂紋。

（2）焊接時弧坑沒有填滿或者焊縫冷卻速度快而產生的弧坑裂紋。

（3）焊接次序不合理，內應力過大導致裂紋；焊接線能量過大。

（4）一些難以施焊位置焊后打磨處理不良，形成應力集中導致裂紋。

（5）同一位置多次補焊，也會導致熱裂紋。

2.4質量控制措施

（1）合理設計焊縫結構，降低剛性，焊縫盡量不設計在應力集中處。

（2）利用衰減控制降低冷卻速度，適當?shù)奶畛浠】?，采用引弧板將起弧、收弧點擴大到焊縫外部。

（3）合理選擇焊接次序，控制層間溫度，必要時要進行預熱，焊后用木錘敲擊焊縫及周圍區(qū)域以釋放應力。

（4）焊縫最多允許修補兩次，多次修補造成補焊區(qū)不均勻加熱較為嚴重，導致補焊區(qū)的力學性能較非補焊區(qū)差別較大，影響補焊區(qū)的使用性能。

（5）補焊結束后，應等到自然冷卻至50°以下，再噴涂滲透劑，否則易造成補焊區(qū)產生冷卻裂紋。對于裂紋的修補，要徹底把缺陷清除掉以后，按照工藝文件的要求進行補焊。

3　結束語

鋁合金焊接產生的缺陷是由很多復雜的因素共同作用的結果，所以在焊接時要對焊接的每一個環(huán)節(jié)進行質量控制。從焊前的清理、焊接工藝的選擇、焊接工藝紀律的執(zhí)行以及對焊接操作人員的質量意識教育等多個方面，都是控制焊接缺陷產生的有效措施。

參考文獻：

［1］楊尚磊，孟立春，呂任遠，等.高速車輛用A6N01鋁合金的脈沖MIG焊［J］.焊接，2008（9）：33-35.

［2］周萬勝，姚君山.鋁及鋁合金的焊接［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2006.

［3］黃旺福，黃金剛.鋁及鋁合金焊接指南［M］.長沙:湖南科學技術出版社，2004.

作者簡介：張可可（1983-），男，工程師，大專，從事焊接及無損檢測工作。