鋁合金壓鑄在焊接時(shí),焊接接頭產生(shēng)的氣(qì)孔種(zhǒng)類(lèi)主要是氫氣孔。氫氣孔產生的原因是焊接時,焊接(jiē)材料和焊接接頭處(chù)母材在高(gāo)溫下熔(róng)化形成熔池,由於這(zhè)些熔化金屬形(xíng)成的熔池溫度極高,氫的(de)溶解度隨溫度急劇升高,從而熔池內會(huì)溶入大量的氫(qīng)。
當電弧離去時,熔池溫度迅速下降(jiàng),這時氫的溶解度隨溫(wēn)度下降急劇減小,就(jiù)會有(yǒu)大量的氫溢出,但(dàn)由於鋁結晶速度較塊,並且鋁合金密度小,形成的氣泡在熔池中受到(dào)的浮力較小,上(shàng)浮速度慢,熔池結晶結束後,還會有許多氣泡來不及浮出,滯留在焊(hàn)縫中形成氣孔。
在鋁合金焊接時氫氣主要可通過焊(hàn)接環境、保護(hù)氣體純度、焊接母材、焊絲選擇和焊接工藝參數製定等途徑進入焊縫,通過分析(xī)壓鑄鋁合金在采用多組焊接工藝參數進行試(shì)驗後均(jun1)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(yīn)素開展以下相關試驗,具體如下。
1 焊前母材(cái)表麵(miàn)打磨量
為(wéi)了確定焊前母(mǔ)材表麵打磨量是(shì)否是導致焊縫產生氣孔的原因(yīn),對壓鑄鋁合金按(àn)表3打磨量(liàng)進行焊接,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(qì)體流量18L /min~22L /min。對焊縫進行目視、滲透和低倍檢測,如圖3所示,壓鑄鋁合金不同打磨量焊後(hòu)均存在氣孔(kǒng)缺陷,說明焊前母材表麵打磨量對壓鑄鋁合金焊接氣孔的影響(xiǎng)不大。
2 不同焊絲
采用ER4043 和ER5183 焊絲進行試驗,選擇不同工藝參數進行(háng)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(dù)8mm/s~ 12mm/s,保護氣(qì)體(tǐ)流量18L /min ~ 22L /min。經過目視(shì)、滲透、焊縫餘高打磨後(hòu)內部檢(jiǎn)驗,檢驗結(jié)果如圖4所示,發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,結果說明不同焊絲不會避免焊縫氣孔產生。
為(wéi)進一步確認焊絲是否是導致焊縫產生氣孔(kǒng)的原(yuán)因,進行了壓鑄鋁合金TIG 自熔焊接試驗,工藝參數如表4所示,焊後質量如圖5所(suǒ)示,發(fā)現采用不同焊接電流(liú)進行焊接,焊縫均(jun1)存在大(dà)量氣孔,因此說明(míng)否使用焊絲對(duì)壓鑄鋁合金焊(hàn)接氣孔(kǒng)影(yǐng)響也不大。
3 焊接母材試驗
為確(què)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(háng)對比試驗,在相同的焊接環境,使用相同的焊接設備和(hé)焊接方式,進(jìn)行焊接試驗,具體如下(xià): 進(jìn)行6005A 型材(cái)對接焊接(jiē)、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(hàn)進行對比; 工藝(yì)參數為,MIG 焊接,焊絲(sī)ER5356,焊接電流70A ~ 100A,焊接速度(dù)8mm/s ~ 12mm/s,保護氣體流量18L /min ~22L /min。
進行目視和餘高打(dǎ)磨後的內(nèi)部檢(jiǎn)驗,壓鑄鋁合金(jīn)對接(jiē)焊(hàn)縫存在大量氣孔; 型材對接無氣孔; 壓鑄鋁合金與型材對(duì)接存在氣孔,但(dàn)氣孔均偏向壓鑄鋁合金一側。
進行目(mù)視、滲透、射線和(hé)低倍檢測,重力鑄造鋁合金的焊縫雖存在氣孔,但(dàn)尺寸較小(xiǎo)可判定為合格氣孔。由此說明壓鑄鋁合金母材可焊性較(jiào)差,是產生焊接氣孔的主要原因。
4 氫含量檢測
由於鋁的焊縫氣孔主要成分是氫(qīng)氣,焊接過程中氫氣的主要三大(dà)載體為保護氣體、母材及焊(hàn)絲。根據上述試驗結果表明,焊接(jiē)試驗均采用相同的保護氣體,同(tóng)時選擇不同的焊絲,但焊接氣(qì)孔仍存在,因此影響(xiǎng)本次試驗焊接氣孔的氫氣主要來源於壓鑄鋁合金母材氫(qīng)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、重力鑄造鋁合金進行了氫(qīng)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(yuǎn)高(gāo)於擠壓型材與重力鑄造鋁合(hé)金。
結論
( 1) 在相同的焊接環境下,改變焊接工藝參(cān)數、焊前母材(cái)表麵打磨量、焊絲選擇等(děng)其它焊接因(yīn)素(sù)不是壓鑄鋁合金產生焊接氣孔的主要原因,主要取決(jué)於壓鑄鋁合金母材。
( 2) 壓鑄鋁合金母材本身氫含量高(gāo)於重力鑄造鋁合金和擠壓鋁合金,其焊接氣孔(kǒng)傾向遠大(dà)於重力鑄造鋁合金(jīn)及擠壓鋁合金,是焊接氣(qì)孔形成的主要(yào)原因。
( 3) 鋁合金焊接氣孔傾向程度主要取決於母材氫含量,隨著母材氫含量的增大,氣孔傾向(xiàng)增大。