焊材学堂：第二期 第一章 第2节 铝合金焊接气孔
发布日期：
2018-05-22 点击数:100
铝合金焊接会产生很多问题其中之一就焊接气孔。根据已经发表的很多科技文献和实践可以判断气孔主要为氢气孔。下面一张表为纯铝对氢的溶解度随温度变化的记录。溶解度的变化是凝固过程产生气孔的根本原因。氢气超过了在固体中的极限溶解度而形成气孔。
为此需要控制氢气的来源包括：基材，焊材，保护气体，空气，等。按照美国波音公司的研究结果显示电弧焊接时如果在焊接熔池覆盖区域内所产生的氢气超过250PPm,就会有产生氢气孔的可能。
铝合金通常都含有氢元素也包括铝合金焊丝本身。因此需要采用铝液净化技术来控制铝合金原料中的氢元素，以便于获得而高品质的原料。同时也需要控制铝合金中的夹杂物，比如氧化铝。夹杂物对氢元素存在于铝合金中起到了很大的促进作用。现代铝熔体净化技术分很多种类包括在炉内采用氯气，氩气，超声波净化，电磁净化等。不同的技术流派显示出各铝合金生产单位的技术水平。与此同时还需要控制各合金元素的含量和配比。一些研究结果显示在铝硅合金的铸造过程中镁，铜，锰合金对氢气的吸入起着不同的作用。下面共3图的测试数据可以佐证这一观点。
除控制基材和焊材冶炼工艺的同时，还需要控制并去除铝合金表免得氧化铝的影响，这一薄层氧化铝会吸水形成含水氧化物，进而在焊接时使得电弧区域的氢元素含量急剧增加，是产生焊接气孔的重要原因。氧化层可以释放出400ppm的氢元素。焊接气体中都含有水分和碳氢化合物，4N级别气体比较常用，含量最高。6N级别含杂质最少，但是价格昂贵。法液空，林德，空气化工，盈得气体等都提出氦气与氩气进行一定比例的混合来减少焊接气孔的影响。焊接电源会影响焊接电弧的稳定性，很多焊接电源公司包括EMW,Esab，肯比等都推出专门安装了适合铝合金焊接控制软件。而采用变极性等离子电源进行焊接可以最大限度降低气孔。
铝合金焊丝是控制焊接气孔的重要条件，铝合金盘装丝和桶装丝，需要保证送丝的稳定性，尤其是机器人送丝焊接。还有控制好铝合金焊丝的表面质量合理的弹宽和弹高，这就需要掌握铝合金拉丝时横截面的缩减比例以及合理的热处理温度，时间。铝合金截面尺寸的急剧降低必然带来材料的硬化也就是形变强化，因此合理的热乎处理温度会使得拉斯过程顺畅的完成，比如可以获得1.0mm以下的细丝。送丝稳定可以保证电弧稳定的燃烧，焊接过程得以顺利进行。最后一个对气孔产生影响的是焊接操作。包括所有的铝合金基材，焊材的存储环境都必须控制温度和相对湿度。焊接操作过程也必须控制温度和湿度，晴朗的天气进行焊接与阴雨连绵的天气得到的效果往往不一样。铝合金在焊接的24小时之内应该进行表面处理，比如机械加工去除焊接免得氧化膜等。还可以进行焊前预热，预热的温度应约在150摄氏度，要避免过高的预热温度会使焊接接头强度降低很多。焊接气孔是由多种原因造成的，冶金方面的控制方法才是最根本的原因。
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