铝合金化学成分对焊接性能的影响

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9 b3 @( |, }: n. f- I基体材料: 6061/6063
7 o' J/ {5 I1 X% N焊接方式: 氩弧焊

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铝及铝合金焊接时产生的气孔有三种：    1）分散气孔常出现在焊缝截面中，数量多、尺寸小（＜0.2mm）、呈弥散状分布，试样断口上呈圆形高白色的点。焊接气氛中所含的水分是产生这种氢气孔的原因。纯铝比铝镁合金更容易产生这种气孔。
    2）集中气孔往往分布在熔合线附近，尺寸大，断面为圆形，内壁光滑；呈亮白色或金黄色（油污氧化引起）。母材表面及坡口未去净的氧化膜所吸附的水分是产生这种氢气孔的原因。铝镁合金比纯铝容易形成吸水强、疏松、厚的表面氧化膜层，所以，集中气孔比纯铝严重。
" @" t" n4 E& P; s7 R    3）热影响区气孔分布于热影响区表面，含镁量较高的铝镁合金易产生此种气孔，并且有时形成连续的凸起鼓胀现象。这是由于高温下氢压的作用，使氢向热影响区扩散而形成气孔。
    （4）易产生热裂纹铝的线膨胀系数大、凝固收缩率大、导热快、加热时间长、受热面积大，所以，焊接变形及应力大。而高温时塑性差，在640～650℃时δ＜0.6%，在350～400℃时σb≤10MPa，某些铝合金易形成低熔点共晶物，因此容易产生裂纹。
" `! h* i% K  L) }$ w# F8 x    （5）焊接接头性能下降铝合金中所含的合金元素Mg、Zn、Mn等高温下易烧损，使焊缝性能下降。热影响区由于受热软化，若纯铝板在冷作硬化状态下焊接，接头强度会下降，热处理强化铝合金软化更严重，接头强度只有母材的40%～50%。
. S2 q) q% W( Z& t4 \    （6）易产生焊缝塌陷和烧穿由于铝及铝合金高温时强度比较低，固液态转变时没有显著的颜色变化，而且熔池表面又有一层氧化膜，焊接时很难判断熔化情况，所以熔池温度很难掌握，稍不注意就会塌陷乃至烧穿。

$ h+ {) z  T/ _$ q- `' ?铝及铝合金焊接的工艺要求
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1）严格清除焊件接头处及焊丝表面的氧化膜和油污。清理方法有化学清理和机械清理两种。较小焊件及焊丝适于化学清洗，尺寸较大的焊件常用机械方法清理，其工艺见表4。焊件及焊丝经清理后在存放过程中会重新生成氧化膜，所以，应缩短清理后至焊接前的存放时间，干燥环境间隔时间不超过24h，潮湿环境不超过4h，否则应重新清理氧化膜。采用抛光处理焊丝并用塑料密封，保存期可达半年。

6 U$ S3 A1 [8 B- X  [$ x. {（2）坡口形式及尺寸气焊铝及铝合金的坡口形式及尺寸见表5。    气焊铝及铝合金时，不宜采用搭接接头和T形接头。因为这种接头易残留熔剂和焊渣，不便焊后清除，使接头耐腐蚀性下降。
6 s! p/ r3 h5 ?4 {+ ~* g    为保证焊件焊接时既焊透而又不塌陷和烧穿，可以采用垫板。垫板可用不锈钢板、碳素钢板或石墨板。当单面焊双面成形时，应在接触介质一面施焊。
    （3）合理选择焊丝与熔剂 SA1Si5是一种通用焊丝，焊缝金属流动性好，抗裂纹性能高，并能保证一定的力学性能，除铝镁合金外，常采用此焊丝。因铝镁合金采用SA1Si5焊丝时，会在晶间析出MgSi脆性化合物，使接头塑性和抗腐蚀性能下降，甚至引起裂纹，焊接铝镁合金时应采用SA1Mg5Ti焊丝。

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Zr，Ti，B：细化晶粒，提高塑性的同时不降低强度，除了对合金的基本性能有所贡献外，由于可以细化合金组织，打乱柱状晶的方向性，破坏液态薄膜的连续性，因而有利于降低合金的热裂倾向。
Mg：提高强度，但是含量不大于3%时热裂纹倾向较高。
( a! f. T& Y; S" O8 {4 [( R( MSi、Fe、Na等微量元素一般认为是合金中的有害杂质，Si，Fe能与Al及其合金元素形成复杂的金属间化合物和熔点很低的多元低熔点共晶体。Na在Al-Mg合金中的含量若大于0.0006%，则合金裂纹的倾向将增大3~4倍，降低冷弯角将达到30%-40%.
1 T' `  K" I+ ?/ h6 s, KCu:可以降低Al-Si合金的熔点，降低热裂倾向，若含量过大，则焊缝金属的脆性过大。