鋁合金TIG焊氣孔缺陷的防止措施分析

摘 要：氣孔是鋁合金TIG焊工藝中常見缺陷，本文結(jié)合TIG焊氣孔產(chǎn)生的原因和實踐操作經(jīng)驗，提出了防治鋁合金TIG焊氣孔的一些具體措施，為提高鋁合金TIG焊的焊縫質(zhì)量積累了一定的技術(shù)資料。

關(guān)鍵詞：鋁合金；TIG焊接；氣孔缺陷；防止措施

引言

鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。工業(yè)經(jīng)濟的飛速發(fā)展，對鋁合金焊接結(jié)構(gòu)件的需求日益增多，使鋁合金的焊接性研究也隨之深入。而氣孔是這類材料，在焊接過程中最常見的一種焊接缺陷；氣孔的產(chǎn)生不僅影響焊縫質(zhì)量，而且還會降低接頭的承載能力，使焊縫的塑性，沖擊強度降低更多，以致于焊縫致密性遭破壞。因此，采取哪些措施，來防止這類材料氣孔的生成，是獲得高質(zhì)量焊縫的重要條件之一。

一、影響鋁合金TIG焊氣孔產(chǎn)生的因素

氣孔是焊接時熔池中的氣泡在凝固時未能逸出而殘留在焊縫金屬中所形成的容穴，是鋁合金TIG焊接中主要焊接缺陷。焊縫中的氣孔主要有氫氣孔、氮氣孔、CO氣孔。由于氮不熔入液態(tài)鋁，鋁也不含碳，故鋁及鋁合金焊接焊縫中的氣孔主要是由氫引起的，氫是產(chǎn)生氣孔的根源。此外，工作場地防風(fēng)措施不當(dāng)，使空氣中有害氣體進入電弧空間，破壞了氬氣或混合氣體的隔離保護作用；焊槍離試件距離過高，焊槍角度和操作方法不正確，空氣中有害氣體卷入電弧中，使電弧中氫含量增加，導(dǎo)致不能形成良好氣體保護，焊縫形成氣孔可能性增大；焊接工藝，如焊接電流的大小、焊接速度的快慢、電弧的長短、噴嘴直徑的大小、保護氣體的影響、焊件與焊槍的夾角都會對氣孔的生成產(chǎn)生重要的影響。

如圖1所示，即為實際焊件局部截面上的超標(biāo)氣孔分布的位置和特征

二、防止鋁合金TIG焊氣孔產(chǎn)生的工藝措施

通過分析和焊接實踐，防止氣孔產(chǎn)生，可采取以下措施：

（1）清除產(chǎn)生氣孔的氣體來源 - 焊前清理①TIG焊對水分、油污、氧化膜、銹蝕非常敏感。焊前必須對焊絲表面、坡口、坡口附近20-30mm范圍進行嚴(yán)格清理，去除其表面氧化膜、油污、水分等雜質(zhì)；焊絲及工件化學(xué)清洗后應(yīng)在8h內(nèi)施焊；在氣候潮濕的情況下，應(yīng)保證在4h內(nèi)施焊；清理后如存放時間過長，應(yīng)當(dāng)重新處理；化學(xué)清洗后又玷污的工件可用機械方法清理，即用汽油或丙酮擦凈表面油污，隨后用0.1—0.15的不銹鋼焊絲刷打磨待焊區(qū)周圍20mm區(qū)域直至光亮金屬光澤，鈍邊及坡口面用刮刀刮削至光亮金屬光澤。②保護氬氣的純度。氬氣中含有氧、氮和少量的其它氣體，當(dāng)含量超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時，會降低氬氣的保護性能，使焊縫產(chǎn)生氣孔條件增加，電弧不穩(wěn)定，對焊接質(zhì)量影響大。氬氣純度應(yīng)達(dá)99.9%，露點為-50℃。瓶內(nèi)的壓力不能小于2.0MPa，如果小于2.0MPa應(yīng)停止使用，因為氣體中含水量增加，會為形成氣孔提供氣體來源。

（2）控制外界氣流：TIG焊時，氬氣保護層極易受到外界氣流因素的破壞，使保護效果變差，從而產(chǎn)生氣孔。因此，TIG焊不宜在室外進行操作，在室內(nèi)焊接時，焊接區(qū)域通風(fēng)設(shè)施風(fēng)力不宜太大；對于管道焊接，應(yīng)封閉管口，防止有穿堂風(fēng)形成；對于特殊條件不利于保護的接頭，可附加擋板，達(dá)到保護效果，焊接環(huán)境溫度及溫度應(yīng)嚴(yán)格控制在溫度≥15℃，機對溫度≤60%。

（3）提前送氣：TIG焊引弧前提前送氣3-4s，以驅(qū)趕輸氣管內(nèi)的空氣，保證氬氣純度，防止鎢極與熔池在引弧及焊接時氧化產(chǎn)生氣孔。

（4）滯后送氣：TIG焊接結(jié)束時，焊槍暫不離開熔池保護區(qū)域。閉合控制開關(guān)，電流就會逐漸減小至熄弧，同時氬氣滯后3-5s停止，以保護尚未冷卻的鎢極和熔池；也可在焊接結(jié)束時，先停止送絲，同時壓低電弧，以稍快的焊接速度沿坡口面方向移動10mm后，抬起斷弧，也可達(dá)滯后關(guān)氣，保護熔池緩冷的目的。

（5）熟練的操作技能：TIG焊焊接操作的熟練程度是防止氣孔的重要措施。施焊時焊槍、焊絲、工件之間必須保持正確的位置和相對角度，動作要協(xié)調(diào)，保證電弧的高度均勻一致；送入熔池的填充焊絲不宜過快、過猛或不穩(wěn)定，影響氣體的保護效果，將空氣帶入熔池進而產(chǎn)生氣孔；同時注意觀察熔池狀態(tài)的變化，提高對氣孔的排除能力。

（6）實際焊接試樣的焊接情況如圖2- a/b所示，焊縫表面平滑而且光亮，焊縫成形美觀，紋理均勻細(xì)密；焊縫X射線檢測結(jié)果：合格

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作者簡介

提學(xué)超（1983.11—），男，漢族，四川成都，講師，碩士，主要從事焊接理論和實訓(xùn)教學(xué)工作。

（作者單位：四川航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程系）