铝合(hé)金(jīn)压铸在焊接时,焊接接头产生的气孔种类(lèi)主要是氢气孔。氢(qīng)气(qì)孔产生的原因(yīn)是焊接时,焊接材(cái)料和焊接接头(tóu)处母材在高温(wēn)下熔化形成熔池,由于(yú)这些熔化金(jīn)属形成的(de)熔池温度极高,氢的溶解度随温(wēn)度急剧升高,从而熔池内(nèi)会溶入大量的氢。

当(dāng)电弧离去时,熔池温(wēn)度迅速(sù)下降,这(zhè)时氢的溶解(jiě)度随温度下降急剧减小,就会(huì)有大量的氢溢出,但由于铝结晶速度较块,并且铝(lǚ)合金密度小(xiǎo),形成的气泡在熔池中受到的浮力较(jiào)小,上(shàng)浮速度慢,熔池结晶结束后,还(hái)会有许多(duō)气泡来不及浮出,滞留在焊缝中形成气孔。
在铝合金焊接时氢气主要可通过焊接环境、保护气体纯(chún)度、焊接母材、焊丝选(xuǎn)择和焊接(jiē)工艺参数制定等(děng)途径进入焊(hàn)缝,通过分析压铸铝合金在采用多组焊接(jiē)工艺参数进行试验后均存在气(qì)孔缺陷,可排除焊接(jiē)工艺参数影响。因此将针对其它(tā)因(yīn)素开展以下相关试验,具体如下。
1 焊(hàn)前母材表面打磨量
为了确定焊前母材表面打磨量是否(fǒu)是导致焊缝产生气孔的原因,对压铸(zhù)铝合金按表3打磨量进行焊接,工艺参数为,MIG 焊接,填充材料ER5356,焊接电流80A ~ 100A,焊接速度8mm/s ~ 12mm/s,保护气体(tǐ)流量18L /min~22L /min。对焊缝进行目视、渗透和低倍检测,如图3所示(shì),压铸铝合(hé)金不同打磨量焊后均存在气孔缺陷,说明焊前母材(cái)表面打磨量对压铸铝(lǚ)合金焊接气孔的影响(xiǎng)不大。
2 不同焊丝
采用ER4043 和ER5183 焊丝进行(háng)试验,选择不同工艺参数进行(háng)焊接,MIG 焊接,填充材料分别为ER4043 和ER5183,焊接电流60A ~ 80A,焊接(jiē)速度8mm/s~ 12mm/s,保护气体流量18L /min ~ 22L /min。经过目视、渗透、焊缝(féng)余高打磨(mó)后(hòu)内部检验,检验结果如图4所(suǒ)示,发现两种焊丝在不(bú)同(tóng)工艺参数下,与采用ER5356 焊丝一样,压(yā)铸铝合金焊(hàn)缝均存在气孔(kǒng)缺陷,结果(guǒ)说明不同(tóng)焊丝不会避免焊缝气孔产生。
为进一(yī)步确认焊丝是否是导致焊(hàn)缝产生气孔的原因,进行了压铸铝合金TIG 自熔焊接试验,工艺参数如表4所(suǒ)示,焊后质量如图5所示,发现采用(yòng)不同焊接电流进行焊接,焊缝均存在大量气孔,因此说明否使用焊丝对(duì)压铸铝合金焊接气孔影响也不大。
3 焊接母材(cái)试验
为确定焊接母(mǔ)材是否是焊接气孔产生的原因,选择挤压型(xíng)材6005A 和重力铸造铝(lǚ)合金(jīn)进行对比试(shì)验,在相同的焊接环境,使(shǐ)用相同的焊(hàn)接设备和焊(hàn)接方式,进行焊(hàn)接试验,具体如(rú)下: 进行6005A 型材对接(jiē)焊接、6005A 型材+压铸铝(lǚ)合金对接焊和重力铸造(zào)铝合金对接焊,与压铸铝合(hé)金对接(jiē)焊(hàn)进行对比; 工(gōng)艺参数为,MIG 焊接,焊(hàn)丝ER5356,焊(hàn)接电流70A ~ 100A,焊接速度(dù)8mm/s ~ 12mm/s,保护气体流量18L /min ~22L /min。
进行目(mù)视和余高打磨后的内部检验,压铸铝合金对(duì)接焊缝(féng)存在大量气孔; 型材对接无气孔; 压铸铝合(hé)金与型材对接存在气孔,但气(qì)孔均偏向压(yā)铸(zhù)铝合金一侧。
进行目视、渗透、射线和低倍检测,重力铸造铝合金的焊缝虽存在气孔,但尺寸较小可判(pàn)定为合格气孔。由此说明压铸铝合(hé)金(jīn)母材可焊性较(jiào)差,是产生焊接气(qì)孔的主要原(yuán)因。
4 氢含量(liàng)检测
由于铝的焊缝气孔主(zhǔ)要成(chéng)分是(shì)氢气,焊接过程中氢气的主要三大载体为保护气体、母材及焊丝。根(gēn)据上述试验结(jié)果表明,焊接试验均采用相同的保护气体,同时选择不同的焊丝,但焊接气孔(kǒng)仍存在,因(yīn)此影(yǐng)响本次试验焊接气孔(kǒng)的氢气主要(yào)来源于压铸铝合金母材氢含(hán)量(liàng)。
为了明确压铸铝合金氢含量(liàng),选择本次试验用料压铸(zhù)铝合(hé)金、挤压型材、重力(lì)铸造铝合金进行了氢含量检测,检测标(biāo)准按照Q/6S 2453-2010 执行,检测结果如表5所示,表明压铸铝合金氢含(hán)量远高于挤压型材与重力铸造铝(lǚ)合金。
结论
( 1) 在相(xiàng)同(tóng)的焊接环境下,改变(biàn)焊接工艺参数、焊前母材表面打磨量、焊丝选择等其它焊接因素不(bú)是压铸铝合金产生焊接气孔的(de)主要原因(yīn),主要取(qǔ)决于(yú)压(yā)铸铝合金母(mǔ)材。
( 2) 压(yā)铸铝合金(jīn)母(mǔ)材本身氢含量高于重力铸造铝合金(jīn)和挤压铝合金,其焊接气孔倾向远大于(yú)重力铸造铝合金及挤压(yā)铝合金,是焊接气孔形成的主(zhǔ)要原因。
( 3) 铝合金焊接气孔倾向程度(dù)主(zhǔ)要取决于母材氢含量,随(suí)着母材氢(qīng)含量的增大(dà),气(qì)孔倾向增大。