鋁焊常見(jiàn)缺陷及原因

1、鋁焊常見(jiàn)缺陷原因及措施（一）焊接缺陷種類常見(jiàn)的缺陷主要有焊縫成形差、裂紋、氣孔、燒穿，未焊透、未熔合、夾渣等。1、焊縫成形差產(chǎn)生原因：焊接規(guī)范選擇不當(dāng)；焊槍角度不正確；焊工操作不熟練；導(dǎo)電嘴孔徑太大；焊接電弧沒(méi)有嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)坡口中心；焊絲、焊件及保護(hù)氣體中含有水分。焊縫成形差主要表現(xiàn)在焊縫波紋不美觀，且不光亮；焊縫彎曲不直，寬窄不一，接頭太多；焊縫中心突起，兩邊平坦或凹陷；焊縫滿溢等。2、氣孔產(chǎn)生原因：鼠氣純度低或鼠氣管路內(nèi)有水分、漏氣等；焊絲或母材坡口附近焊前未清理干凈或清理后又被污物、水分等沾污；焊接電流和焊速過(guò)大或過(guò)小；熔池保護(hù)欠佳，電弧不穩(wěn)，電弧過(guò)長(zhǎng)，鴇極伸出過(guò)長(zhǎng)等。焊接時(shí)熔池中的氣孔在凝

2、固時(shí)未能逸出而留下來(lái)所形成的空穴稱為氣孔。在MIG焊接過(guò)程中，氣孔是不可避免的，只能盡量減少它的存在。在培訓(xùn)的過(guò)程中，仰角焊、立向上焊氣孔傾向尤為明顯，根據(jù)DIN30042標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，單個(gè)氣孔的直徑最大不能超過(guò)0.25%（%為板厚），密集氣孔的單個(gè)直徑最大不超過(guò)0.25+0.010c（0c為板厚）。氫是鋁及鋁合金熔化焊產(chǎn)生氣孔的主要原因。氮不溶于液態(tài)鋁，鋁又不含碳，因此鋁合金中不會(huì)產(chǎn)生氮?dú)饪缀鸵谎趸細(xì)饪?；氧和鋁有很大的親和力，總是以氧化鋁的形式存在，所以也不會(huì)產(chǎn)生氧氣孔；氫在高溫時(shí)大量的溶于液態(tài)鋁，但幾乎不溶于固態(tài)鋁，所以在凝固點(diǎn)溶于液體中的氫幾乎全部析出，形成氣泡。但鋁和鋁合金的比重輕，氣泡

3、在熔池中的上升的速度較慢，加上鋁的導(dǎo)熱能力強(qiáng)凝固，不利于氣泡的浮出，故鋁和鋁合金易產(chǎn)生氣孔，氫氣孔在焊縫內(nèi)部一般呈白亮光潔狀。氫的來(lái)源比較多，主要來(lái)自弧柱氣氛中的水、焊絲以及母材所吸附水分對(duì)焊縫氣孔的產(chǎn)生常常占有突出的地位。廠房空氣中的濕度也影響弧柱氣氛。MIG焊接時(shí)，焊是以細(xì)小熔滴形式通過(guò)弧柱而落入熔池的，由于弧柱溫度最高，熔滴比表面積很大，故有利于熔滴金屬吸收氫，產(chǎn)生氣孔的傾向也更大些?；≈械臍渲阅軌蛐纬蓺?，與它在鋁合金中的溶解度變化有。如前段所說(shuō)，在凝固點(diǎn)時(shí)氫的溶解度從0.69突降到0.036ml/100g,相差約20倍（在鋼中只相差不到2倍），這是氫容易使焊縫產(chǎn)生氣孔的重要原因之

4、一?？刂屏嘶≈鶜夥罩械乃趾?，母材和焊絲所帶的氧化膜所吸附的水分成為生成焊縫氣孔的主要原因。在培訓(xùn)期間所使用的焊絲材料為R5087,焊接所用的板材為5083和6082,都是氧化膜不很致密、吸水性強(qiáng)的鋁合金，并且母材表面通常會(huì)有少量油脂、灰塵等雜。通過(guò)經(jīng)焊前母材清理和未經(jīng)清理的焊縫對(duì)，清理過(guò)的焊縫氣孔明顯少于未經(jīng)清理的焊縫氣孔。因此如果焊前沒(méi)有仔細(xì)清理母材表面，產(chǎn)生氣孔的傾向?qū)⒓哟?。另外，保護(hù)氣體流量不足或過(guò)量也會(huì)引起氣孔的出現(xiàn)。保護(hù)氣體流量不足不能排除弧柱氣氛中的空氣，空氣中的水分將分解成氫進(jìn)入熔池中產(chǎn)生氫氣孔；反之保護(hù)氣體流量過(guò)大又會(huì)將空氣卷入弧柱區(qū)和熔池，同樣會(huì)使焊縫氣孔趨勢(shì)增。提前送氣和

5、焊后延時(shí)送氣的時(shí)間設(shè)置對(duì)焊接接頭氣孔的產(chǎn)生也有很大關(guān)系。3、裂紋產(chǎn)生原因：焊絲合金成分選擇不當(dāng)；當(dāng)焊縫中的鎂含量小于3%,或鐵、硅雜質(zhì)含量超出規(guī)定時(shí)，裂紋傾向增大；焊絲的熔化溫度偏高時(shí)，會(huì)引起熱影響區(qū)液化裂紋；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，焊縫過(guò)于集中或受熱區(qū)溫度過(guò)高，造成接頭拘束應(yīng)力過(guò)大；高濁停留時(shí)間長(zhǎng)，組織過(guò)熱；弧坑沒(méi)填滿，出現(xiàn)弧坑裂紋等。在焊接應(yīng)力及其他因素共同作用，焊接接頭中局部區(qū)域的金屬原子結(jié)合力遭到破壞形成新界面而產(chǎn)生的縫隙稱為焊接裂，鋁合金焊接裂紋通常都是熱裂紋。根據(jù)DIN30042標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，所有裂紋都是不允許存在的。MIG焊中產(chǎn)生裂紋的主要原因有焊接工藝選擇不當(dāng)，焊縫熔合不良，焊縫深寬比太大

6、，焊縫太窄和焊縫末端弧坑冷卻過(guò)快等。尤其是在仰角焊和向下立焊的時(shí)候，過(guò)窄的焊縫容易產(chǎn)生裂紋，若收弧的時(shí)候沒(méi)有把弧坑填滿，同樣容易在弧坑處產(chǎn)生裂紋。在組合接頭焊接的時(shí)候，拐彎處由于熔合不好也容易出現(xiàn)裂紋。4、未焊透產(chǎn)生原因：焊接速度過(guò)快，弧長(zhǎng)過(guò)大，焊件間隙、坡口角度、焊接電流均過(guò)小，鈍邊過(guò)大；工件坡口邊緣的毛刺、底邊的污垢焊前沒(méi)有除凈；焊炬與焊絲傾角不正確。5、未熔合焊接時(shí)，焊道與母材之間或焊道與焊道之間未能完全熔化結(jié)合的部分稱為未熔合。未熔合的存在減小了焊縫有效工作面積，使得焊縫的承載通過(guò)降低，并易在未熔合處引起應(yīng)力集中。在DIN30042標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，未熔合在部件生產(chǎn)中是不允許的。焊接區(qū)表面有

7、氧化膜，焊接的時(shí)候熱輸入量不足未能將其打破，容易引起未熔合現(xiàn)象；焊接的時(shí)候焊絲沒(méi)有走在熔池前沿的1/3處容易引起未熔合；焊接接頭處接頭打磨的夾角不夠大，焊絲伸出長(zhǎng)度太大也引起接頭處未熔合。6、咬邊產(chǎn)生原因：焊接電流太大，電弧電壓太高，焊炬擺幅不均勻，填絲太少，焊接速度太快。由于焊接參數(shù)選擇不當(dāng)，或操作技術(shù)不正確，沿焊趾的母材部位產(chǎn)生溝梢或凹陷稱為咬邊。咬邊使母材金屬的有效工作截面減小，減弱了焊接接頭的強(qiáng)度，并且在咬邊處會(huì)引起應(yīng)力集中，承載后有可能在咬邊處產(chǎn)生裂紋，甚至引起結(jié)構(gòu)破壞。根據(jù)DIN30042標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，咬邊長(zhǎng)缺陷（100mm內(nèi)長(zhǎng)度25mm的一個(gè)或多個(gè)缺陷）的深度不能0.2mm,短缺陷（

8、100mm風(fēng)長(zhǎng)度25mm的一個(gè)或多個(gè)缺陷）的深度不能0.5mm。產(chǎn)生咬邊的原因主要是焊接規(guī)范參數(shù)過(guò)大，熱輸入量過(guò)大，速度過(guò)快，焊絲還來(lái)不及將弧坑填充滿應(yīng)離開(kāi)熔池，便會(huì)出現(xiàn)咬邊；其次，施焊時(shí)焊槍角度太大，擺動(dòng)沒(méi)有到位同樣會(huì)引起咬邊；如果沒(méi)有控制好速度和擺動(dòng)位置都會(huì)出現(xiàn)咬邊。咬邊是鋁合金焊接中比較常見(jiàn)的缺陷。（二）鋁及鋁合金焊接缺陷的原因分析氣孔是鋁合金焊接過(guò)程中最容易出現(xiàn)的焊接缺陷，無(wú)論工藝措施多么嚴(yán)格到位，要想完全做到克服氣孔是很難得，氣孔從位置上可區(qū)分為表面氣孔和內(nèi)部氣孔，從性質(zhì)上可區(qū)分為密集氣孔和離散氣孔，氣孔產(chǎn)生的原因有外部原因和內(nèi)在原因，外在原因主要是操作、環(huán)境方面的因素，內(nèi)在原因主要

9、是材料、位置方面本身造成的結(jié)果。1、外在原因?qū)е碌臍饪? .環(huán)境濕度導(dǎo)致的氣孔鋁合金表面的氧化膜有很強(qiáng)的吸水性，當(dāng)環(huán)境濕度很大時(shí)，侵入鋁合金表層的水很大，當(dāng)電弧產(chǎn)生時(shí)，水分子會(huì)電離出氫，氫在熔池中來(lái)不及溢出而產(chǎn)生氣孔，因此，鋁合金焊接現(xiàn)場(chǎng)的濕度控制是非常必要的措施。2 .焊接保護(hù)不當(dāng)造成的氣孔當(dāng)焊接保護(hù)氣體流量過(guò)大、過(guò)小，均會(huì)造成氣孔缺陷，這部分氣孔主要是氮?dú)饪谆蜓鯕饪?，焊接過(guò)程中，外界風(fēng)的干擾會(huì)使保護(hù)氣流紊亂而產(chǎn)生氣孔，焊接過(guò)程中，要加強(qiáng)防風(fēng)措施。3 .油污、灰塵、贓物導(dǎo)致的氣孔當(dāng)工件表面有油污和有機(jī)贓物時(shí)，焊接過(guò)程會(huì)融入焊接熔池，有機(jī)碳水化合物分解會(huì)導(dǎo)致氣孔產(chǎn)生。4 .操作不當(dāng)導(dǎo)致的氣孔當(dāng)

10、焊接前傾角度過(guò)小或操作不穩(wěn)，均會(huì)導(dǎo)致焊接氣孔的產(chǎn)生，在焊接培訓(xùn)過(guò)程中，焊接操作避免氣孔的技能需要必備的。5 .焊接參數(shù)導(dǎo)致的氣孔當(dāng)電弧電壓較高時(shí)，很容易產(chǎn)生氣孔，因此操作過(guò)程中適當(dāng)?shù)目刂齐妷簳r(shí)必要的2、內(nèi)在原因?qū)е碌臍饪? .焊絲含氫量高導(dǎo)致的氣孔焊絲在冶煉加工過(guò)程中，除氫不徹底，或焊絲放置時(shí)間過(guò)久均會(huì)產(chǎn)生含氫量過(guò)高導(dǎo)致氣孔。2 .焊絲軟管質(zhì)量導(dǎo)致的氣孔焊絲軟管質(zhì)量會(huì)影響氣體的純度和效果，具體理論目前還不是很清晰，但在實(shí)踐過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)不合格的軟管會(huì)產(chǎn)生氣孔，這一結(jié)果在國(guó)外產(chǎn)品供應(yīng)商的資料論述中也有詳細(xì)說(shuō)明。3 .材料方面導(dǎo)致的氣孔鑄鋁合金、鎂合金焊接，非常容易產(chǎn)生氣孔，即使采取了一些工藝措施，

11、但完全避免很困難。4 .操作位置導(dǎo)致的氣孔焊接位置對(duì)氣孔的影響很大，PC橫焊位置，由于在橫焊位置上部，焊接保護(hù)較差，焊接保護(hù)鼠氣比重比空氣大，保護(hù)氣體過(guò)多地流向下方，造成焊縫上部氣孔過(guò)多，PRPC是導(dǎo)致氣孔偏多的位置。焊縫裂紋通常也叫熱裂紋，通常發(fā)生在焊接完成后，在焊縫縱向中間部位通常開(kāi)裂，焊縫裂紋的發(fā)生主要有以下原因：1、拘束應(yīng)力過(guò)大產(chǎn)生的裂紋；焊縫在冷卻過(guò)程中，受到周圍金屬的限制，產(chǎn)生對(duì)焊縫的拉伸作用，由于焊縫金屬在半熔化狀態(tài)下，強(qiáng)度還沒(méi)有上來(lái)，造成焊縫金屬不能抵抗拉應(yīng)力而裂開(kāi)，因此，解決焊縫裂紋的首要措施就是研究如何調(diào)整焊接順序，使焊接收縮應(yīng)力最小。2、焊接材料和母材不匹配導(dǎo)致裂紋；焊接

12、材料強(qiáng)度過(guò)低或焊接材料和母材共同熔化后，產(chǎn)生了晶間低熔點(diǎn)物質(zhì)，使焊縫在應(yīng)力下開(kāi)裂。3、焊角過(guò)小；焊角過(guò)小，導(dǎo)致焊縫強(qiáng)度低。在焊縫形成過(guò)程中發(fā)生開(kāi)裂。焊縫裂紋一般通過(guò)以上三個(gè)措施就可以解決，焊縫裂紋對(duì)結(jié)構(gòu)的危害相對(duì)較小。母材（HAZO裂紋在焊縫熔合線附近或遠(yuǎn)離其區(qū)域，在母材上產(chǎn)生的裂紋均叫液化裂紋（HAZO或母材裂紋，該裂紋的產(chǎn)生主要有以下原因：1、母材材料的因素當(dāng)材料的化學(xué)成分存在問(wèn)題，在材料的晶間存在過(guò)多的低熔點(diǎn)物質(zhì)，在焊接熱作用下，材料晶間先行熔化，在應(yīng)力作用下沿晶間開(kāi)裂，因此，出現(xiàn)此問(wèn)題的首要解決步驟是檢查材料是否有不合格的化學(xué)成分。2、拘束度的因素該裂紋的產(chǎn)生是應(yīng)力和熱的共同作用，因此

13、,降低拘束應(yīng)力的措施均可降低裂紋傾向，如改變焊接順序、卡緊位置可緩解拘束應(yīng)力的大小。3、熱輸入的因素過(guò)多的熱量輸入，會(huì)對(duì)金屬層間產(chǎn)生熔化作用，使金屬晶間產(chǎn)生熔化導(dǎo)致裂紋，因此控制熱輸入是解決該類裂紋的一項(xiàng)措施，如提高焊接速度、降低焊角均可有效解決該類問(wèn)題。4、焊縫冷卻速度因素焊縫冷卻速度也是導(dǎo)致HAZ裂紋的一個(gè)主要原因。夾渣是鋁合金焊接后，在焊縫金屬內(nèi)部存在一些黑點(diǎn)或白色亮點(diǎn)，這些夾渣物是氧化膜的破碎物，有時(shí)焊接過(guò)程的臟物，如熔池前方的飛濺球溶入熔池，均會(huì)造成夾渣。夾渣的尺寸和數(shù)量控制和氣孔采取相同的方式。（三）鋁及鋁合金缺陷的防治措施和解決方法1、焊縫成形差的防止措施反復(fù)調(diào)試選擇合適的焊接規(guī)

14、范；保持焊槍合適的傾角；加強(qiáng)焊工技能培訓(xùn)；選擇合適的導(dǎo)電嘴徑；力求使焊接電弧與坡口嚴(yán)格對(duì)中；焊前仔細(xì)清理焊絲、焊件；保證保護(hù)氣體的純度。2、裂紋的防止措施適當(dāng)提高電弧電壓或減小焊接電流，以加寬焊道而減小熔深；適當(dāng)?shù)靥顫M弧坑并采用衰減措施減小冷卻速度；保證焊絲與母材合理匹配；選擇合適的焊接參數(shù)、焊接順序，適當(dāng)增加焊接速度，需要預(yù)熱的要采取預(yù)熱措施。解決裂紋的難題：鋁合金MIG焊裂紋出現(xiàn)的比較頻繁，主要是接頭部位、起弧和收弧部位及拐彎的位置，厚板多層焊時(shí)還可能出現(xiàn)層間裂紋。防止裂紋出現(xiàn)的措施主要有增大電弧電壓或減小焊接電流，減慢行走速度以加寬焊道加大焊道截面積而減小熔深；收弧時(shí)使用特4步，利用Fr

15、onius焊機(jī)的特性，降低收弧電流、延長(zhǎng)收弧時(shí)間，以便將弧坑填滿；多層焊時(shí)提高焊接熱輸入保證層與層之間的熔合，避免出現(xiàn)層間裂紋。3、氣孔的防治措施保證氣體質(zhì)量，適當(dāng)增加保護(hù)氣體流量，以排除焊接區(qū)的全部空氣，消除氣體噴嘴處飛濺物，使保護(hù)氣流均勻，焊接區(qū)要有防止空氣流動(dòng)措施，防止空氣侵入焊接區(qū)，保護(hù)氣體流量過(guò)大，要適當(dāng)適當(dāng)減少流量；焊前仔細(xì)清理焊絲、焊件表面的油、污、銹、垢和氧化膜，采用含脫氧劑較高的焊絲；合理選擇焊接場(chǎng)所；適當(dāng)減少電弧長(zhǎng)度；保持噴嘴與焊件之間的合理距離范圍；盡量選擇較粗的焊絲，同時(shí)增加工件坡口的鈍邊厚度，一方面可以允許允許使用大電流，也使焊縫金屬中焊絲比例下降，這對(duì)降低孔率是行之

16、有效的；盡量不要在同一部位重復(fù)起弧，重復(fù)起弧時(shí)要對(duì)起弧處進(jìn)行打磨或刮除清理；一道焊縫一旦起弧后要盡量焊長(zhǎng)些，不要隨意斷弧,以減少接頭量，在接頭處需要有一定的焊縫重疊區(qū)域。解決氣孔的難題焊接接頭中的氣孔是鋁及鋁合金焊接時(shí)極易產(chǎn)生的缺陷，尤其是純鋁和防銹鋁的焊接。氫是鋁及鋁合金焊接時(shí)產(chǎn)生氣孔的主要原因，這已為實(shí)踐所證明。氫的來(lái)源，主要是弧柱氣氛中的水分、焊接材料及母材所吸附的水分，其中焊絲及母材表面氧化膜的吸附水分，以焊縫氣孔的產(chǎn)生，常常占有突出的地位。鋁及鋁合金的液體熔池很容易吸收氣體，在高溫下溶入的大量氣體，在由液態(tài)凝固時(shí)，溶解度急劇下降，在焊后冷卻凝固過(guò)程中來(lái)不及析出，而聚集在焊縫中形成氣孔

17、。為了防止氣孔的產(chǎn)生，以獲得良好的焊接接頭，對(duì)氫的來(lái)源要加以嚴(yán)格控制，焊前必須嚴(yán)格限制所使用焊接材料（包括焊絲、焊條、熔劑、保護(hù)氣體）的含水量，使用前要進(jìn)行干燥處理。清理后的母材及焊絲最好在2-3小時(shí)內(nèi)焊接完畢,最多不超過(guò)24小時(shí)。TIG焊時(shí)，選用大的焊接電流配合較高的焊接速度。MIG焊時(shí)，選用大的焊接電流慢的焊接速度，以提高熔池的存在時(shí)間。Al-Li合金焊接時(shí)，加強(qiáng)正、背面保護(hù)，配合坡口刮削，清除概況氧化膜，可有效地防止氣孔。4、燒穿的防止措施適當(dāng)減小焊接電流、電弧電壓，提高焊接速度；加大鈍邊尺寸，減小根部間隙；適當(dāng)減小點(diǎn)固焊時(shí)焊點(diǎn)間距；焊接過(guò)程中，手握焊槍姿勢(shì)要正確，操作要熟練。5、未焊透

18、的防止措施適當(dāng)減慢焊接速度，壓低電?。贿m當(dāng)減小鈍邊或增加要部間隙；使焊槍角度保證焊接時(shí)獲得最大熔深，電弧始終保持在焊接熔池的前沿，要有正確的姿勢(shì)；增加焊接電流及電弧電壓，保證母材足夠的熱輸入獲得量；增加穩(wěn)壓電源裝置或避開(kāi)用電高峰。6、未熔合的防止措施焊前仔細(xì)清理待焊處表面；提高焊提高電流、電弧電壓，減速小焊接速度；焊接時(shí)要稍微采用運(yùn)條方式，在坡口面上有瞬間停歇，焊絲在熔池的前沿，提高焊工技術(shù)。解決未熔合的難題：鋁合金出現(xiàn)未熔合缺陷主要是由于焊工操作不正確，焊接參數(shù)選擇過(guò)低造成的。首先焊接前需清理全部坡口和焊縫區(qū)的氧化皮及雜質(zhì)；提高焊接熱輸入量（提高焊接電流或電弧電壓，降低焊接速度），焊接時(shí)候要保證焊絲始終走在熔池前段1/3處，用焊絲帶動(dòng)熔池前進(jìn)而不是熔池拖著焊絲前進(jìn)。在打磨接頭時(shí)將V形坡口打磨