摘要：隨著經(jīng)濟(jì)和科技水平的快速發(fā)展，焊接技術(shù)在我國社會(huì)很多領(lǐng)域中都有涉及，如建筑行業(yè)、造船業(yè)、橋梁建設(shè)等。隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的進(jìn)一步提高，人們加大了對焊接工藝技術(shù)的研究，以提高焊接的性能和效率。文章主要就鋁合金焊接加工工藝及焊接裂紋的防治措施展開了論述，以供參考。

　　關(guān)鍵詞：鋁合金;焊接加工工藝;焊接接頭;裂紋

　　引言

　　隨著近些年鋁合金材料的不斷升級(jí)，涉及到新一代鋁合金材料和新型高強(qiáng)度鋁合金材料的焊接要求也越來越高，因此對激光焊接的技術(shù)也提出了更高的要求，對此通過不斷的深入了解和研究激光焊接鋁合金材料的方法和工藝，保證激光焊接鋁合金材料的焊縫質(zhì)量，從而加速推進(jìn)鋁合金激光焊接工藝的廣泛應(yīng)用。

　　1 鋁合金材料的特點(diǎn)

　　鋁是一種輕金屬材料，顏色為銀白色，因?yàn)橘|(zhì)地比較輕盈所以具有較強(qiáng)的塑造性，同時(shí)，作為一種金屬材料具有較高的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，而更實(shí)用的方面是該材料具有抗氧化以及抗腐蝕的特點(diǎn)，可以適用在很多惡劣的環(huán)境。但是在焊接活動(dòng)中，鋁容易產(chǎn)生三氧化二鋁薄膜，這種薄膜會(huì)嚴(yán)重影響焊接的質(zhì)量，會(huì)在焊縫中產(chǎn)生雜物，破壞焊接物的結(jié)構(gòu)，并且嚴(yán)重降低了鋁合金材料的抗腐蝕性能。

　　2 鋁合金材料焊接時(shí)的難點(diǎn)

　　2.1氧化時(shí)金屬融合質(zhì)量低

　　在焊接的時(shí)候，鋁會(huì)和空氣中的氧氣直接接觸，會(huì)產(chǎn)生氧化反應(yīng)，在表面形成0.1um-0.2um的三氧化二鋁薄膜，并且此時(shí)的熔點(diǎn)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于2050℃，這嚴(yán)重違背了鋁合金熔點(diǎn)的規(guī)律，一般而言鋁合金的熔點(diǎn)是600℃左右的。并且此時(shí)氧化鋁的密度也比較高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了普通鋁材料的密度值，因此鋁薄膜會(huì)快速吸收表面的水分，從而在焊接環(huán)節(jié)造成金屬融合困難的現(xiàn)象，最終導(dǎo)致焊接出現(xiàn)氣孔，或者是殘?jiān)�等問題。

　　2.2焊接環(huán)節(jié)氣孔現(xiàn)象嚴(yán)重

　　在鋁合金焊接工作中還容易產(chǎn)生氣孔，而之所以會(huì)產(chǎn)生氣孔時(shí)因?yàn)殇X在液態(tài)的時(shí)候可以溶解氫，但是如果鋁處于固態(tài)，就不具備這種性能。因此，如果熔池的溫度比較低，甚至呈現(xiàn)出凝固狀態(tài)的時(shí)候，熔池中的氫無法快速發(fā)散到空氣中，從而導(dǎo)致鋁合金焊接的時(shí)候出現(xiàn)氣孔。由于氫氣孔的特殊性，因此，在焊接活動(dòng)中是無法完全避免的，這和氫氣的來源分不開，因?yàn)樵诤附踊顒?dòng)中不管是鋁合板還是焊絲表面都會(huì)將空氣中所含有的水分進(jìn)行吸收。就算氫氣的程度非常高，甚至接近100%，如果無法完全剔除空氣中的水分，那么焊接時(shí)也會(huì)出現(xiàn)氣孔。

　　2.3其他焊接難點(diǎn)

　　鋁合金材料在焊接的時(shí)候所產(chǎn)生的裂縫會(huì)出現(xiàn)進(jìn)一步變形，裂縫的縫隙甚至還會(huì)增大，這主要是由鋁自身的特點(diǎn)所決定，因?yàn)殇X的導(dǎo)熱性能比較強(qiáng)，線性膨脹系數(shù)或者是結(jié)晶收縮率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋼材料，所以焊接的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的內(nèi)應(yīng)力，從而產(chǎn)生裂縫并發(fā)生相關(guān)的變化。

　　另外在焊接活動(dòng)中，鋁合金中的元素也會(huì)出現(xiàn)流失的情況，這是因?yàn)殇X合金是一種合金金屬，因此里面除了鋁元素以外，還有低沸點(diǎn)的鎂元素、鋅元素、錳元素等，而這些元素并不耐高溫，因此在焊接的時(shí)候會(huì)蒸發(fā)，影響焊接的質(zhì)量。另外，在焊接過程中無法產(chǎn)生任何的色彩變化，因?yàn)殇X合金在焊接的時(shí)候會(huì)從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，如果在這個(gè)過程沒有發(fā)生顏色變化，那么焊接工作者無法科學(xué)把控加熱的溫度。

　　3 激光焊接鋁合金的特點(diǎn)

　　(1)功率大的激光頭能夠穩(wěn)定焊接質(zhì)量，隨著激光加工的深入開發(fā)，功能越來越強(qiáng)大的激光頭得到快速的應(yīng)用。由Scansonic和HighYAG所研制的激光頭，能夠在一定范圍內(nèi)上下左右浮動(dòng)而不改變光斑大小，也不影響光絲配合，非常利于大批量的生產(chǎn)應(yīng)用，能改善材料由于加工產(chǎn)生的少量尺寸偏差而引起的焊接缺陷。

　　(2)合適的焊接參數(shù)合理的焊接參數(shù)能夠很好地保證焊接質(zhì)量。要獲得穩(wěn)定的焊縫成形，需要匹配合適的焊接參數(shù)。1)當(dāng)給定的每一個(gè)激光功率數(shù)值時(shí)，都會(huì)有一個(gè)合理的焊接速度相匹配，焊接速度可以在設(shè)定的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，同樣可以實(shí)現(xiàn)成形質(zhì)量很好的焊縫，此區(qū)域定義為焊接穩(wěn)定區(qū)。2)當(dāng)在一個(gè)功率數(shù)值時(shí)，焊接速度過快，輸入的熱量變小，導(dǎo)致鋁合金材料不能熔透，這時(shí)已超過穩(wěn)定區(qū)的范圍，此區(qū)域定義為未熔透區(qū)。3)當(dāng)在一個(gè)功率數(shù)值時(shí)，焊接速度過慢，輸入的熱量過大，熔池下塌嚴(yán)重，此區(qū)域定義為熔池坍塌區(qū)。

　　(3)高要求的裝配精度因?yàn)殇X合金激光焊接加熱集中、焊縫深寬比大、焊接結(jié)構(gòu)變形小、激光聚焦光斑直徑細(xì)小等特點(diǎn)，所以導(dǎo)致工件的組對精度要求較高，一般組對間隙和錯(cuò)邊量都必須小于0.1mm或板厚的0.1t，這樣大大增加了焊接的操作難度。

　　(4)易產(chǎn)生焊接缺陷由于鋁合金熔點(diǎn)低，金屬液流動(dòng)性好，因此在大功率激光的作用下會(huì)使金屬氣化。焊接過程中伴隨小孔效應(yīng)所形成的金屬蒸氣影響鋁合金對激光能量的吸收，這樣會(huì)出現(xiàn)焊接過程不穩(wěn)定，焊縫容易產(chǎn)生氣孔、表面塌陷、咬邊等焊接缺陷。焊縫產(chǎn)生表面塌陷、咬邊等缺陷可以通過激光填絲焊接或激光電弧復(fù)合焊來實(shí)現(xiàn)改善，但是氣孔缺陷控制難度比較大。(5)焊接接頭強(qiáng)度的影響由于激光焊接的加熱和冷卻速度快、焊縫硬度高、鋁合金激光焊接存在合金元素?zé)龘p，因此影響鋁合金的強(qiáng)化作用，導(dǎo)致鋁合金焊縫存在軟化現(xiàn)象，這樣就降低了鋁合金焊接接頭的強(qiáng)度。

　　4 鋁合金焊接裂紋防治措施

　　4.1增強(qiáng)冶金環(huán)節(jié)的防裂紋意識(shí)

　　在冶金環(huán)節(jié)，工作要人員要充分認(rèn)識(shí)到防控裂縫的重要性，在焊縫合金系統(tǒng)中可以適當(dāng)?shù)募尤胍恍┳冑|(zhì)劑，通過這些變質(zhì)劑來控制結(jié)晶的溫度。鋁合金是一種共金型的合金，而裂紋產(chǎn)生主要是由于凝固溫度區(qū)易熔共晶存在量過大，埋下了裂紋隱患。但是通過一些合金元素，可以對易熔共晶進(jìn)行制約，從而達(dá)到愈合裂縫的效果，尤其是變質(zhì)劑中的V、B這些微量元素，可以不斷增加焊接過程中鋁合金的韌性以及可塑造型。

　　4.2提高焊接工作的質(zhì)量和效率

　　在工藝環(huán)節(jié)，要防止裂縫就必須規(guī)劃施工流程，要求工作人員按照焊接的工作要求有序開展施工活動(dòng)，依次做好預(yù)熱、接頭形式以及焊接方面的工作。焊接工藝的參數(shù)將會(huì)直接影響到鋁合金凝固時(shí)的組織形式，以及內(nèi)部應(yīng)變的增長速度，是裂紋產(chǎn)生與否的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過采取熱能集中這種焊接方法，可以提高焊接的效率，從而有效防止在焊接活動(dòng)中出現(xiàn)方向性比較強(qiáng)的粗大壯晶體，從而提高鋁合金材料的韌性。

　　另外還可以通過減小焊接的電流，對焊接的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過減緩速度來降低熔池的溫度，減少焊接過程中合金材料的內(nèi)外溫差，防止裂縫的產(chǎn)生。因?yàn)樵诤附拥臅r(shí)候，如果焊接的速度過快，那么焊接接頭的應(yīng)變速度也會(huì)呈現(xiàn)同方向發(fā)展，從而產(chǎn)生熱裂傾向。另外，在焊接的時(shí)候，還可以采取分段焊接的手段，或者是通過焊接前的預(yù)熱工作，最大限度地降低試件的相對膨脹系數(shù)，降低脆性溫度區(qū)間的應(yīng)力。如果在焊接過程中出現(xiàn)焊接中斷，那么工作人員需要及時(shí)做好弧坑的填滿工作，同時(shí)去除相關(guān)的熱源，防止弧坑產(chǎn)生裂縫。

　　焊接論文范例：長輸管道和工業(yè)管道焊接工藝研究

　　結(jié)語

　　鋁合金材料的金屬特點(diǎn)使其在壓力大的情況下焊接會(huì)產(chǎn)生裂紋。這些裂紋不僅影響焊接的美觀性，也影響焊接材料的結(jié)構(gòu)，對此要進(jìn)行工藝優(yōu)化，以提高焊接質(zhì)量，保證其鋁合金材料的基本性能。近年來，焊接事業(yè)的發(fā)展勢頭大好，鋁合金焊接加工工藝直接影響我國制造的可持續(xù)發(fā)展，影響工業(yè)產(chǎn)品的焊接質(zhì)量，要做好這方面的技術(shù)研究，避免產(chǎn)生焊接裂縫，提高焊接的質(zhì)量以及效率。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　[2]宋帥帥,王然.鋁合金焊接缺陷的修補(bǔ)方法和預(yù)防措施[J].中國高新區(qū),2019(1):169+192.

　　作者：呂偉光 鞠 良