鋁合金焊接具有密度低、耐腐蝕以及良好的導熱性和導電性等特點，在機械、航空以及電子產業(yè)中都有廣泛的應用。但是，鋁合金焊接也存在著裂紋和氣孔等多種缺陷。本文針對這些缺陷產生的原因進行了分析和探討，并針對特定的缺陷提出了具體的防止對策。
    在機械制造行業(yè)中，焊接加工是一種應用廣泛的加工方式，它不僅強度可靠，節(jié)省材料，還能加工出其它加工方式難以完成的產品。在焊接中，鋁合金焊接具有耐腐蝕、比強度高以及良好的導熱性和導電性。這些特點使鋁合金焊接在機械、電力以及軌道車輛等多個領域中得到了廣泛的應用。但是在鋁合金焊接中也存在著裂紋、氣孔以及咬邊等各種缺陷，這對焊接產品的質量產生了嚴重的威脅。本文從鋁合金的性能和焊接特性出發(fā)，對鋁合金焊接存在的缺陷進行分析和介紹，并針對性的提出防止對策。
    鋁合金的性能及其焊接特性
    鋁合金中的鋁是一種輕金屬，它的密度非常小，利用它來焊接成的產品重量低，這在航天航空以及交通軌道等領域具有重要的意義。鋁合金的耐腐蝕非常好，不容易受到環(huán)境的侵蝕，同時它的比強度也高，焊接成的產品質量好。鋁合金的導電導熱性能好，在低溫下也能保持良好的機械性能。
    目前焊接所用鋁合金用的比較多的是鋁錳合金和鋁鎂合金兩類。在航天航空等重要領域也會用到比強度和比剛度高的鋁銅合金和鋁鋰合金。這些鋁合金主要具有以下一些焊接特性。第一，鋁合金的氧化能力特別強，在焊接過程中會生成氧化薄膜。第二，鋁合金具有高導電性和導熱率，不會因局部過熱產生內應力，但也因此所需能量更多。第三，線膨脹系數(shù)和凝固體積收縮率比較大，容易形成熱裂紋。第四，焊接時鋁合金沒有具體的顏色變化，這給焊接者的觀察工作帶來困難。第五，鋁合金在高溫中容易吸入氣體，在焊接過程中會形成氣孔。
    鋁合金焊接常見缺陷分析及研究
    因為鋁合金自身存在的一些焊接特性，以及其它各種原因，在鋁合金焊接中容易出現(xiàn)裂紋、氣孔、焊縫成型不良以及咬邊等多種缺陷。下面本文將針對各個缺陷產生的原因進行分析，再提出具體的防止對策。
    2.1.裂紋
    形成的原因有很多種，對于某些含共晶相及雜質相比較多的鋁合金，在焊后冷卻過程中，容易形成裂紋。因為鋁合金的線膨脹系數(shù)和凝固體積收縮率比較大，在焊縫冷卻時容易產生拉伸變形。此外，鋁合金在冷卻凝固的過程中，在一定的溫度范圍內存在液態(tài)和固態(tài)金屬，此時的鋁合金強度和塑性都很低。在這個溫度范圍內，容易產生裂紋，特別是在這幾種情況共同存在的情況下，裂紋發(fā)生情況更加嚴重。裂紋的存在會產生應力集中，降低了整個焊接結構的強度。對于裂紋的檢驗方法，有經驗的工作人員可以直接憑視覺進行評估。為了保險起見，還可以采用量尺或者X光進行檢測。
    針對裂紋缺陷，我們可以采取以下措施：第一，選取合適的焊接鋁合金，避免使用那些含共晶相及雜質相比較多的鋁合金，鋁合金中含有少量細化晶粒的變質劑可以有效防止產生熱裂紋。第二，采用熔化極自動氬弧焊等加熱集中的焊接方法，該焊接方法有效防止裂紋產生。第三，在焊接時可以將焊縫開坡口或者采用雙面焊，還可以采取分段焊以及焊前預熱等，這都可以降低焊縫產生裂紋的可能性。
    2.2. 氣孔
    鋁合金焊接中容易產生氣孔，因為在鋁合金焊縫中存在著氫，它的溶解度隨著溫度的下降會不斷減少。當焊縫凝固時間短時，焊縫中的氣泡就來不及排出，最終會形成氣孔。氣孔的存在降低了焊縫的強度和塑性，也降低了焊縫的沖擊韌性。跟氣孔形成相關的因素有很多，比如平均電弧電壓、焊嘴高度以及焊接環(huán)境等。當平均電弧電壓較低時，容易引起電弧失穩(wěn)飛濺，從而破壞焊縫平衡，帶入更多的氫進入焊縫中。焊嘴高度越大，焊絲端部溫度越高，保護區(qū)域效果減弱，從而增加焊縫中氫的含量，易形成氣孔。此外，外界環(huán)境濕度也會影響氣孔的形成。對于氣孔的檢驗方法，表面的氣孔可以借助放大鏡等工具進行外觀檢驗。對于焊縫內的氣孔則需要借助致密性檢驗或者X光檢驗。
    針對氣孔缺陷，我們可以采取以下措施：第一，選擇高的輸入熱量或者增加熔池的攪動，能夠延長焊接時間，使氫氣盡可能完全的排出焊縫。第二，可以采用鎢極雙面同步氬弧焊法。一方面能夠增加保護氣體的保護效果，另一方面也能攪拌熔池，避免氫氣的進入，同時排出焊縫中的氫氣。第三，保持焊接環(huán)境干燥，對焊接坡口進行清洗烘干，可以有效避免氣孔的產生。
    2.3.焊縫成型不良、咬邊以及夾渣
    焊接成型不良的主要表現(xiàn)是焊縫中心高于兩邊，整個焊縫面凹凸不平，比較粗糙。咬邊會使焊縫的實際工作面積減小，容易產生應力集中，降低焊縫強度。焊接成型和咬邊缺陷都是由于焊工操作不當造成的。比如焊接電壓過高、焊接速度過快等都會引起上述缺陷。針對焊接成型和咬邊缺陷，企業(yè)應當提高焊工的焊接技能和工作素質，對焊接產品要嚴格把關。焊接中出現(xiàn)夾渣缺陷主要是因為焊縫坡口清除不干凈或者焊絲產生的氧化物污染物。針對夾渣缺陷，應當對焊接坡口進行及時清理，控制焊接環(huán)境，避免雜質進入焊縫。在對咬邊進行檢測時，先用主尺靠緊焊縫的一邊，然后將高度尺移動到剛好接觸焊縫的另一邊。這個測量出來的高度值就是咬邊量，要根據標準和實際需要對咬邊量進行控制。
    具有密度低、耐腐蝕以及高強度的鋁合金焊接在各個領域中具有廣泛的應用，但是也存在著一些缺陷。本文針對裂紋、氣孔、焊縫成型不良以及咬邊等缺陷產生的原因進行了分析，并提出了防止對策。如何進一步的改進鋁合金焊接，保證焊接的質量，仍是一個重要的研究方向。