?鋁合金壓鑄在焊接時(shí),焊接接頭產(chǎn)生的氣孔種類(lèi)主要是氫氣孔。氫氣孔產(chǎn)生的原因是焊接時(shí),焊接材料和焊接接頭處母材在高溫下熔化形成熔池,由于這些熔化金屬形成的熔池溫度極高,氫的溶解度隨溫度急劇升高,從而熔池內會(huì )溶入大量的氫。
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當電弧離去時(shí),熔池溫度迅速下降,這時(shí)氫的溶解度隨溫度下降急劇減小,就會(huì )有大量的氫溢出,但由于鋁結晶速度較塊,并且鋁合金密度小,形成的氣泡在熔池中受到的浮力較小,上浮速度慢,熔池結晶結束后,還會(huì )有許多氣泡來(lái)不及浮出,滯留在焊縫中形成氣孔。
在鋁合金焊接時(shí)氫氣主要可通過(guò)焊接環(huán)境、保護氣體純度、焊接母材、焊絲選擇和焊接工藝參數制定等途徑進(jìn)入焊縫,通過(guò)分析壓鑄鋁合金在采用多組焊接工藝參數進(jìn)行試驗后均存在氣孔缺陷,可排除焊接工藝參數影響。因此將針對其它因素開(kāi)展以下相關(guān)試驗,具體如下。
1 焊前母材表面打磨量
為了確定焊前母材表面打磨量是否是導致焊縫產(chǎn)生氣孔的原因,對壓鑄鋁合金按表3打磨量進(jìn)行焊接,工藝參數為,MIG 焊接,填充材料ER5356,焊接電流80A ~ 100A,焊接速度8mm/s ~ 12mm/s,保護氣體流量18L /min~22L /min。對焊縫進(jìn)行目視、滲透和低倍檢測,如圖3所示,壓鑄鋁合金不同打磨量焊后均存在氣孔缺陷,說(shuō)明焊前母材表面打磨量對壓鑄鋁合金焊接氣孔的影響不大。
2 不同焊絲
采用ER4043 和ER5183 焊絲進(jìn)行試驗,選擇不同工藝參數進(jìn)行焊接,MIG 焊接,填充材料分別為ER4043 和ER5183,焊接電流60A ~ 80A,焊接速度8mm/s~ 12mm/s,保護氣體流量18L /min ~ 22L /min。經(jīng)過(guò)目視、滲透、焊縫余高打磨后內部檢驗,檢驗結果如圖4所示,發(fā)現兩種焊絲在不同工藝參數下,與采用ER5356 焊絲一樣,壓鑄鋁合金焊縫均存在氣孔缺陷,結果說(shuō)明不同焊絲不會(huì )避免焊縫氣孔產(chǎn)生。
為進(jìn)一步確認焊絲是否是導致焊縫產(chǎn)生氣孔的原因,進(jìn)行了壓鑄鋁合金TIG 自熔焊接試驗,工藝參數如表4所示,焊后質(zhì)量如圖5所示,發(fā)現采用不同焊接電流進(jìn)行焊接,焊縫均存在大量氣孔,因此說(shuō)明否使用焊絲對壓鑄鋁合金焊接氣孔影響也不大。
3 焊接母材試驗
為確定焊接母材是否是焊接氣孔產(chǎn)生的原因,選擇擠壓型材6005A 和重力鑄造鋁合金進(jìn)行對比試驗,在相同的焊接環(huán)境,使用相同的焊接設備和焊接方式,進(jìn)行焊接試驗,具體如下: 進(jìn)行6005A 型材對接焊接、6005A 型材+壓鑄鋁合金對接焊和重力鑄造鋁合金對接焊,與壓鑄鋁合金對接焊進(jìn)行對比; 工藝參數為,MIG 焊接,焊絲ER5356,焊接電流70A ~ 100A,焊接速度8mm/s ~ 12mm/s,保護氣體流量18L /min ~22L /min。
進(jìn)行目視和余高打磨后的內部檢驗,壓鑄鋁合金對接焊縫存在大量氣孔; 型材對接無(wú)氣孔; 壓鑄鋁合金與型材對接存在氣孔,但氣孔均偏向壓鑄鋁合金一側。
進(jìn)行目視、滲透、射線(xiàn)和低倍檢測,重力鑄造鋁合金的焊縫雖存在氣孔,但尺寸較小可判定為合格氣孔。由此說(shuō)明壓鑄鋁合金母材可焊性較差,是產(chǎn)生焊接氣孔的主要原因。
4 氫含量檢測
由于鋁的焊縫氣孔主要成分是氫氣,焊接過(guò)程中氫氣的主要三大載體為保護氣體、母材及焊絲。根據上述試驗結果表明,焊接試驗均采用相同的保護氣體,同時(shí)選擇不同的焊絲,但焊接氣孔仍存在,因此影響本次試驗焊接氣孔的氫氣主要來(lái)源于壓鑄鋁合金母材氫含量。
為了明確壓鑄鋁合金氫含量,選擇本次試驗用料壓鑄鋁合金、擠壓型材、重力鑄造鋁合金進(jìn)行了氫含量檢測,檢測標準按照Q/6S 2453-2010 執行,檢測結果如表5所示,表明壓鑄鋁合金氫含量遠高于擠壓型材與重力鑄造鋁合金。
結論
( 1) 在相同的焊接環(huán)境下,改變焊接工藝參數、焊前母材表面打磨量、焊絲選擇等其它焊接因素不是壓鑄鋁合金產(chǎn)生焊接氣孔的主要原因,主要取決于壓鑄鋁合金母材。
( 2) 壓鑄鋁合金母材本身氫含量高于重力鑄造鋁合金和擠壓鋁合金,其焊接氣孔傾向遠大于重力鑄造鋁合金及擠壓鋁合金,是焊接氣孔形成的主要原因。
( 3) 鋁合金焊接氣孔傾向程度主要取決于母材氫含量,隨著(zhù)母材氫含量的增大,氣孔傾向增大。