隋东升 王建华
中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东 青岛 266111
摘要:目前,铝合金材料无论是在建筑还是在工业生产等领域中,得到了全面的应用。但是在铝合金焊接性能的方面存在着一定的问题,特别是铝合金焊接接头性能方面,经常在焊接后,接头出现气孔以及裂纹等问题,这也对铝合金材料的使用造成了一种阻碍,特别是在高铁列车以及一些铝合金金属车体焊接中,其质量难以得到保障。因此,本文通过对关于铝合金焊接性能及焊接接头性能的研究进行研究,主要就是为了能够提高铝合金焊接质量,保障焊接接头不会出现任何质量问题。
关键词:铝合金;焊接性能;焊接接头性能
前言:铝合金在具备着一定的导热性能,而且具备着一定的化学活泼性能,但是由于氧化膜密度较低,导致铝合金材料在焊接的过程中,经常会出现质量不过关情况,为了促使铝合金能够更好地进行使用,在对铝合金焊接问题进行全面处理的过程中,不仅要保障铝合金的焊接质量,还需要提高铝合金的焊接性能,从而对整个焊接基础进行全面优化,对焊接全过程进行全面处理。因此,本文所研究的内容,对关于铝合金焊接性能及焊接接头性能的研究具有重要意义。
一、铝合金焊接性能及焊接接头性能所存在的主要问题
(1)高温强度低
由于金属材料在焊接的过程中,主要是以高温为主,超出材料熔点,从而对铝合金材料进行焊接,但是铝合金材料由于合金中所含有的铝含量存在着一定的不同,导致铝合金的熔点也存在着一定的不同,但大部分铝合金熔点度为600℃,而且一般铝合金的熔点相对于其他金属材料的熔点度相对较高,但是在金属焊接的过程中,铝合金材料由于塑性影响,会导致铝合金强度迅速降低,这也导致铝合金材料在焊接的过程中,难以支撑金属液体,导致在焊接的过程中,经常会出现铝合金材料出现烧穿等问题,甚至会出现塌陷问题。
(2)氧化能力强
由于铝质金属材料具有一定的氧亲和力,如果长期地与空气进行接触,材料自身就会出现氧化铝薄膜,不过这种薄膜是具备一定密度的,而且熔点相对较高,甚至会超出2000℃,如果未能够对铝合金材料进行处理,直接进行焊接,那么铝合金材料则难以与其余金属材料之间进行连接,焊接接头部位也会出现氧化铝残渣,从而在接头位置出现大量地气孔。另外,氧化膜薄膜自身存在中一定的吸附性质,在焊接的过程中,氧化薄膜表面的水分会迅速汽化,从而分解为氢气,焊接结束后铝合金材料温度则会降低,那么也就会导致氢气的溶解度逐渐降低,最终在焊接位置处出现气孔,对焊接质量会造成严重影响。
(3)接头易软化
铝合金材料在焊接的过程中,焊接人员经常会采用热处理焊接工艺,该工艺在当前铝合金材料焊接中应用相对较为广泛,但是由于铝合金具备一定的塑性,从而会严重影响铝合金强度,导致在焊机接头位置会出现软化的情况,如果未能够对其进行及时处理,则会出现焊接接缝,甚至焊接接头会出现变相等情况。铝合金材料强度在发生变化后,则会对整个焊接位置造成力学影响,导致最终的焊接性能降低。
(4)接头耐腐蚀性差
由于铝合金材料具备着一定的耐腐蚀性,但是铝合金材料在受到高温处理后,则会导致铝合金焊接缝隙位置的密度性相对较低,而且纯度相对较差,甚至在焊接接头部位会出现大量的金属杂质,这就会导致铝合金金属材料焊接位置耐腐蚀性降低,这就会导致铝合金焊接接头位置会经常出现腐蚀问题,从而造成接头位置质量难题。
(5)热导率高
铝合金材料具备着熔点性高的特点,但是铝合金自身的导热能力也相对较大,这也就导致在焊机的过程中,所产生的热能会直接传递给整个铝合金金属材料,这也就导致在焊接接头位置热能无法高度集中,从而造成焊接接头位置出现质量问题。
二、铝合金焊接问题的有效处理措施
(1)焊缝塌陷问题处理
铝合金在焊接中,出现焊缝塌陷问题,主要就是由于铝合金材料在受到高温所造成的,但是如果焊接温度较低,则无法对铝合金材料进行溶解,为了能够保障焊接性能,需要在焊接前,准备好垫板,并通过对垫板的利用,实现铝合金强度得到体恒,从而铝合金在焊接结束后,温度降低的情况下,也不会出现焊接位置塌陷的情况。
(2)缝热裂纹处理
铝合金材料在焊接的过程中,经常会出现热裂纹,在对其进行处理的过程中分为以下几种。首先,铝合金材料虽然在焊接的过程中,会由于温度出现熔点,但是当温度降低后,则会出现应力应变情况,需要通过焊接试验,对各项参数进行分析,并对焊接顺序进行样规范化管理,从而降低热裂纹的出现。其次,焊接人员可以根据焊接的实际情况,对铝合金材料焊接接头进行改进,尽可能避免对焊接接头造成影响。最后,在焊接的过程中,焊接人员可以添加一部分Ti、Zr等微量元素,从而使这些微量元素在高温情况下,形成细化晶粒,从而对焊接接头位置的强度进行提升,从而避免出现热裂纹。
(3)焊缝气孔处理
铝合金材料表面中所存在的氧化铝薄膜,对焊机所造成影响的问题,在对其进行解决的过程中,可以提前将铝合金材料表面的氧化铝薄膜进行清理,避免在焊接的过程中,铝合金材料表面出现汽化情况,并且在焊接中可以对一些气体进行使用,从而使铝合金材料出现水分汽化,并且铝合金金属材料进行保护,避免铝合金材料在焊接中,出现氧化问题。
(4)接头软化问题处理
铝合金由于具有一定的塑性特点,所以在焊接接头位置经常会出现软化的情况,为了解决该问题,焊机人员在需要对焊机条件、焊接顺序以及焊接温度进行全面控制,或者利用脉冲氩弧焊机方式,将原有的铝合金金属材料进行变小,从而减少热影响区域范围,加大对温度的控制力度,从而避免焊接接头位置出现软化问题。
(5)接头腐蚀问题处理
铝合金材料在受到高温的影响后,会出现耐腐蚀性降低的情况,但是刚开始焊接过程中影响相对较小,所以通过对铝合金接头位置的组成部分进行改善,实现不均匀性质进行焊机,从而制造出多种类型的细化晶粒,以此来提升焊机位置的耐腐蚀性。另外也可以通过对阳极氧化处理方式,对铝合金焊接位置进行保护,从而避免铝合金材料痴线腐蚀问题。
(6)焊接操作改进
由于难以通过色泽对铝合金材料的液态还是固态进行判断,但是需要焊机人员明确焊接操作需求,并对焊接各项工序进行全面改进,从而在保障焊接质量的过程中,也能够提高焊接性能。
(7)热能不足问题处理
要想解决焊接过程中存在的热能问题,则需要采用能量集中方式,或者采用预热等焊接方式,确保在焊接的过程中,温度能够达到铝合金熔点需求,以此来提高焊接性能,避免出现焊机未结合等问题。
结束语:要想有效的确保铝合金焊接性能得到全面的提升,就需要对焊接过程中的相关影响因素进行全面分析,并对各项影响因素进行全面解决,在提高焊接性能的同时,与能够保障铝合金焊接接头性能以及焊接质量。
参考文献:
[1] 赵勇, 付娟, 张培磊,等.焊接方法对6061铝合金接头性能影响的研究[J]. 江苏科技大学学报(自然科学版), 2006, 20(01):90-94.
[2] 杨尚磊,林庆琳,张峰. A6N01铝合金MIG焊接接头的微观组织与性能研究[C]// 第十六次全国焊接学术会议论文摘要集. 中国机械工程学会, 2011.
[3] 许鸿吉, 唐海鹰,刘志平,等. 6082铝合金MIG焊接接头组织与力学性能研究[J].热加工工艺,2010, 39(001):131-133.
[4] 夏丰滨,王锋,熊柏青,等. 7029铝合金YAG激光焊接接头的组织与性能研究[J].热加工工艺, 2013, 42(013):34-37.
[5]李占明,朱有利,杜晓坤,等.超声冲击处理2024铝合金焊接接头组织性能研究(英文)[J].稀有金属材料与工程, 2012(S2):307-311.