廣域環(huán)境因素對鋁合金MIG焊接質(zhì)量的影響

【摘 要】討論了溫度、濕度、風(fēng)速等環(huán)境因素對鋁合金MIG焊接質(zhì)量的影響，濕度和風(fēng)速影響尤其顯著。并推薦濕度應(yīng)控制在50%以下，溫度在15—30℃為宜，盡量在室內(nèi)無風(fēng)情況下焊接鋁合金。

【關(guān)鍵詞】鋁合金；焊接；溫度；濕度；風(fēng)速

鋁合金因其質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、耐腐蝕性能優(yōu)異、美觀、可焊接，且能夠?qū)崿F(xiàn)各種復(fù)雜中空型材的薄壁、大型寬體化生產(chǎn)而成為飛機(jī)結(jié)構(gòu)、火箭貯箱、高速列車車體等的首選材料。在鋁合金焊接生產(chǎn)中常存在三大難題[1]：（1）焊縫中的氣孔；（2）焊接熱裂紋；（3）焊接接頭與母材的等強(qiáng)性。鋁合金焊接質(zhì)量與焊接生產(chǎn)環(huán)境條件密切相關(guān)，目前資金實力雄厚的工廠為了避免環(huán)境因素對鋁合金焊接質(zhì)量的影響，焊接車間均采用恒溫恒濕控制系統(tǒng)，但運(yùn)行成本高昂，而廣大中小企業(yè)出于成本考慮，仍在傳統(tǒng)的廣域條件下焊接鋁合金。本文旨在討論廣域環(huán)境因素（溫度、濕度、風(fēng)速）對鋁合金焊接質(zhì)量的影響，指導(dǎo)實際焊接生產(chǎn)。

1.廣域環(huán)境因素對鋁合金焊接質(zhì)量的影響

1.1溫度

環(huán)境溫度越高，焊接過程中液態(tài)熔池冷卻速度越慢，液態(tài)熔池在高溫停留時間增加，晶粒容易長大，焊縫及熱影響區(qū)的析出相易聚集長大，不利于接頭的力學(xué)性能；在較低的環(huán)境溫度下焊接時，焊縫凝固速度增加，晶粒變得均勻細(xì)小，接頭力學(xué)性能得到改善。但環(huán)境溫度也不宜過低，特別是在焊接高強(qiáng)鋁合金時，液化裂紋傾向會增加。一般推薦焊接環(huán)境溫度在15—30℃。

1.2濕度

鋁合金焊接對氣孔敏感性非常高，鋁合金焊接中極少量的氫都能引起嚴(yán)重的氣孔，而溶解在鋼中的相同數(shù)量級的氫對鋼焊縫的質(zhì)量則無明顯的影響。環(huán)境濕度對鋁合金焊接質(zhì)量影響尤其顯著。鋁合金MIG焊接時氫氣孔的主要來源有：①潮濕的大氣環(huán)境中的水分；②母材及焊接填充材料表面的油污、水分、碳?xì)浠衔铮约昂附z原材料中的氫等[2]。大氣環(huán)境濕度越低，空氣中所含水蒸氣越多，在熔焊過程中，水蒸氣在電弧作用下分解為H2、H原子，H2進(jìn)入到液態(tài)熔池中，由于鋁合金導(dǎo)熱系數(shù)高，冷卻速度快，同時鋁合金液體密度低，氣泡上升速度也比較慢，導(dǎo)致氫氣孔數(shù)量增加；另一方面部分H原子殘留在焊縫金屬中，形成擴(kuò)散氫，在高強(qiáng)鋁合金中極易產(chǎn)生氫脆，是應(yīng)力腐蝕開裂、腐蝕疲勞等的重要誘因。

氣孔數(shù)量增加，將減少截面的有效承載面積，增加接頭的應(yīng)力集中程度，不僅會引起接頭抗拉強(qiáng)度、沖擊韌度、塑性的降低，同時會使接頭彎曲性能變差，而且對于服役于交變動載環(huán)境下的鋁合金結(jié)構(gòu)（如高速列車），往往易成為疲勞源，降低焊接結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的早期疲勞斷裂，往往容易造成災(zāi)難性事故。當(dāng)空氣中濕度高于50%時，焊接接頭截面氣孔數(shù)量及面積均呈遞增趨勢，焊接接頭力學(xué)性能隨著濕度的增加而遞減。有研究表明，當(dāng)環(huán)境濕度為70%時，鋁合金MIG焊接對氣孔最敏感，接頭力學(xué)性能最差。一般焊接鋁合金時，濕度應(yīng)控制在50%以下。

1.3風(fēng)速

風(fēng)速對焊接質(zhì)量的影響不容忽視，一方面風(fēng)加快了熔焊時的冷凝速度，快速的冷凝使焊接熔池中的氣泡來不及逸出，較多的被封存起來形成氣孔，另一方面隨著風(fēng)速的增加，破壞電弧穩(wěn)定性，影響氬氣對熔滴過渡與熔池的保護(hù)，金屬被氧化、吸氫、氮的程度加劇，焊縫成形惡化，接頭的焊接質(zhì)量也越來越差。鋁合金焊接施工一般多在室內(nèi)焊接，室內(nèi)可視為靜態(tài)空氣，風(fēng)速的影響可忽略；若確實無法避免需在野外焊接，一般應(yīng)采取適當(dāng)?shù)膿躏L(fēng)措施以避免風(fēng)速的影響。

2.結(jié)語

鋁合金焊接質(zhì)量對環(huán)境因素比較敏感，尤其是濕度與風(fēng)速，在實際焊接生產(chǎn)過程中應(yīng)嚴(yán)格控制。一般焊接鋁合金時，濕度應(yīng)控制在50%以下，溫度在15—30℃為宜，盡量在室內(nèi)無風(fēng)情況下焊接鋁合金。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]周振豐.焊接冶金學(xué)（金屬焊接性）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994：125.

[2]唐良喜，肖云，蘭志剛等.鋁及鋁合金MIG焊接預(yù)防氣孔的措施[J].機(jī)械制造文摘—焊接分冊，2011（5）：35-39.