铝合金MIG焊的气孔问题研究_铝合金焊接气孔控制
铝合金MIG焊的气孔问题研究由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“铝合金焊接气孔控制”。
铝合金MIG焊的气孔问题研究
摘要：铝合金在MIG焊时很容易产生气孔，需要采取相应的解决措施。为此，选用先进的焊接设备，焊前对母材及焊材的清洁度、保护气体的纯度进行严格控制，并配以合理的焊接工艺参数，可使气孔得到有效地控制。
关键词：铝合金；MIG焊；气孔；焊缝质量
中图分类号：TG441.7 文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）15-0094-01
铝合金由于比重小、比强度高、无磁性、以及良好的加工性能、耐腐蚀性能和导电热性能，被广泛应用于各种焊接结构和产品中。因此，特别适用于航空航天器、船舶、车辆等运载工具以及对快速机动能力有高要求的兵工装备。铝合金适最用于TIG焊和MIG焊，而MIG焊相比TIG焊，焊接效率高，因而得到更广泛的应用。但是，MIG焊时最容易产生气孔，气孔的存在会影响焊接接头的性能，因此，解决合金焊接时产生的气孔问题，是焊接质量控制的首要任务。
1MIG焊接设备、焊接工艺的发展与应用
近年来，全球的焊接技术发展非常快。焊接设备已从机械控制进入了电子控制时代。在过去的几十年里，焊接设备的功率器件由磁放大器向晶闸管、晶体管和IGBT等方向发展。晶体管逆变式控制的脉冲MIG焊机，成为目前铝合金焊接的发展趋势。焊接工艺多采用自动或半自动方式焊接。如铝合金储液罐及换热器的焊接一般实现了半自动焊及全自动焊。焊接设备多采用晶体管道逆变控制式脉冲氩弧焊机（DIGITAL PULSE）、全密封式的焊台结合PLC系统，有效地控制工件运转节率，采用纯氩保护进行焊接，为半自动MIG焊提供技术保障，较大程度地减少了人和环境对焊缝质量的影响。工艺上采用高速和大电流规范进行施焊，使用这样的设备及焊接工艺施焊时产生的气孔和飞溅现象非常少。
2铝合金焊缝中形成气孔的机理
2.1铝合金焊接时产生气孔的来源
铝合金焊接时极易气孔，而氢是铝及铝合金熔焊时产生气孔的主要原因，铝合金焊接中少量的氢污染都能引起严重的气孔。
铝合金焊缝中氢的来源，主要有以下几个方面：①母材和焊材的表面的油污、水分及其他有机物等在焊接电弧的高温下分解产生的氢；②母材和焊材中固溶的氢；③保护气体纯度不够，气体中含水；④在电弧气氛中侵入了空气中的水分。
2.2焊接设备对气孔产生的影响
晶体管道逆变控制式脉冲MIG焊机，其晶体管控制MIG焊电源输出波形为方波脉冲，可实现与脉冲电流同步的1滴/1脉冲熔滴过渡。即使焊接电流发生变化，在1次脉冲里过渡的熔滴大小仍基本相同。且从小电流到大电流整个较大的范围内都可进行稳定的熔滴过渡（焊接），基本无飞溅和烟雾少，气孔也显著降低。而晶闸管控制的焊机未能达到该效果。目前，又出现一种DPMIG新技术焊机，它具有一个脉冲过渡一个熔滴的特点，同时对熔池起到搅拌的作用，使得气熔池内部气体有足够的时间逸出，从而得到低气孔率焊接熔池。
2.3焊接接头位置对焊缝中气孔的影响因素
焊接结构的多样化，决定了焊接接头位置的多样性，焊接接头位置不同，决定了残留在晶体中细小、孤立气泡的逃逸量。平焊时，不论焊枪移动还是工件移动，对于焊缝中气孔的逸出最为有利。下坡焊时，焊接熔池金属可能流到焊丝的前面，对母材产生预热作用，而削弱了清理作用和保护效果，而上坡焊的效果正好与下坡焊相反。铝材的下坡焊很容易产生缺陷，影响焊缝质量，一般不推荐使用。
2.4保护气体对铝合金焊缝中气孔的影响
氩气和氦气是铝合金气体保护焊最常用的两种保护气体，它们均属于惰性气体，但两者的热物理特性具有很大差异，从而决定了其电弧特性亦明显不同。氩气的密度比空气大，而热导率比较小，因此氩弧燃烧非常稳定，熔滴易呈稳定的轴向射流过渡，保护效果好。但氩弧电弧电压和能量密度较低，射流过渡时易得到指状熔深。氦气的密度比空气小，导热率比氩气高，易获得较高的电弧电压，从而增大了焊缝熔深。
实践证明，采用纯度为99.99%的纯氩气可以获得较好的焊缝质量。对于导热性较好的铝合金，采用混合气保护，以较快的焊接速度焊接时，其冷却速度也较快，大量分布于细小的枝晶组织间的气泡不能像晶体生长得那么快，也不能产生足够的浮力逸出熔池，这样孤立的气泡就陷于晶体中作为细小的气孔保留于焊缝中。而采用纯氩气保护焊接时，焊缝金属的冷却速度相对较慢，有利于气泡的长大和逸出，而获得焊缝较好的内部质量。例如纯氩条件下的薄壁铝合金罐体（壁厚2.0 mm，直径Φ30~60 mm）获得的焊缝质量，其耐爆破强度性能指数在15 MPa以上，压力循环试验性能指数在15万次以上（试验压力1~35 bar，试验频率1 Hz）。
2.5其它因素对铝合金焊缝中气孔的影响
作为熔化极的铝焊丝表面摩擦系数较大，因此，应该尽可能的选择高耐磨和摩擦系数低的材料作送丝软管，且弯曲的送丝管对焊接效果有很大影响，如将铝焊丝沿着弯曲的送丝管送出，很容易引起电弧不稳、焊嘴被堵等多种故障，从而无法获得优质的内部焊缝。
MIG焊接过程中，粘在喷嘴内壁上少量的飞溅应及时去除，以免掉在焊缝中产生夹渣和气孔。对焊接规范、氩气流量、导电嘴的使用寿命等进行合理的控制，也可有效的减少铝合金焊缝中气孔。
3焊接工艺参数的控制
焊接工艺参数控制不当往往会是焊接质量明显下降。焊接工艺参数主要包括焊接电流、焊接电压和焊接速度三个因素，焊接电流是焊缝熔深和焊缝厚度主要影响因素，焊接电流大，焊缝熔深大，焊缝厚度大，焊接效率高，但是电流过大，容易产生咬边、焊穿等缺陷，焊缝厚度大即熔池深，焊接时气体逸出时间变长，也容易产生气孔。焊接电压是影响焊缝熔宽的主要因素，并随着电流增大也相应增大，否则电弧会不稳定，但电压不宜过大，电压过大，电弧变长，保护气体效果变差，容易被空气侵入而产生气孔；焊接电压过小，焊接电弧不稳定，焊缝宽度太小，焊缝成型不好。焊接速度是影响焊缝成型的重要因素，焊接速度太小，焊缝厚度高，焊缝宽度小，焊缝中心会凸起，成型不好，还容易焊穿；焊接速度过大，容易产生咬边，焊缝冷却过快，保护气体保护效果变差，而且熔池还没冷却下来，空气已经侵入，焊缝容易被氧化和产生气孔。
因而，在实践过程中要掌握好焊接工艺参数，并熟练地操作，焊接过程中才能控制好焊缝成型和不产生焊接气孔。
4结语
①选择先进的焊接设备，并在焊前去除对母材和焊材表面对焊接质量产生影响的油污、水分及其他杂物，再配以合理的焊接工艺参数，可有效地控制铝合金MIG焊时气孔的产生。
②晶体管逆变式控制的脉冲MIG焊机的应用及半自动MIG焊接方式的选择，可有效地控制人及周边环境等外界因素对焊缝质量的影响，很大程度上降低了焊工的作业强度，有利于焊接质量的稳定提高。
参考文献：
[1] 邹增大.焊接材料工艺及设备手册[M].北京:化学工业出版社,2001.[2] 水野政夫(日),许慧姿(译).铝及其合金的焊接[M].北京:冶金工业出版社,1985.[3] 刘嘉,殷树言.铝及铝合金焊接新技术[J].航空制造技术,2006,(5).
