摘要：铝合金材料在现代装备制造业中应用广泛，铝合金材料的可焊性较差，焊接过程中会出现很多缺陷，主要是气孔和裂纹较多。分析了铝合金焊接过程中造成气孔和裂纹的因素，提出减少气孔和裂纹的质量控制措施。
关键词：铝合金；焊缝；缺陷；措施
1 焊接性能简介
（1）氧化能力强。Al与O2在空气中结合生成致密的Al2O3薄膜，厚度约为0.1μm，熔点高达2050℃，密度大，在焊接过程中氧化膜会阻碍金属之间的良好结合，并且容易造成夹渣，氧化膜还会吸附水分，焊接时易生成焊缝气孔。
（2）铝的比热大，导热速度快。因导热快，散热也快，焊接一般采用能量集中功率大的焊接热源，有时还需预热，才能获得高质量的焊接接头。
（3）线膨胀系数大。铝及铝合金线膨胀系数大，金属凝固时体积收缩率也大，易产生焊接变形。
（4）容易形成气孔。H2是铝及铝合金焊接时产生气孔的主要原因，H2主要来源于焊接材料（母材、焊丝、保护气体）吸附的水分。
（5）合金元素蒸发和烧损。铝合金的某些合金元素，在高温下容易蒸发烧损，从而改变了焊缝金属的化学成份，降低了焊接接头的性能。
（6）铝及铝合金熔化时无色泽变化。铝及铝合金焊接时，由固态转变为液态时，没有明显的颜色变化，给焊接操作带来一定困难。
2 TIG焊常见缺陷及防止措施
铝及铝合金TIG焊的各种缺陷，既有与其他电弧焊相同的，也有一些是其特有的。铝及铝合金TIG焊的焊接质量与焊前准备情况、保护气体纯度、焊接参数的正确性、电极材料的质量、操作技术的熟练程度、焊接电源等因素有关。其常见缺陷产生原因及对策阐述如下。
2.1气孔
在焊接过程中，熔池中的气体未在金属凝固前逸出，残存于焊缝中的空穴被称为气孔。气孔是比较多见的焊接缺陷，在焊缝的各个位置都可能发现气孔。
铝合金焊接时生成气孔的气体主要是氢气，氢气主要来自电弧周围的空气，母材和焊丝表面的杂质，如油污，水分等的分解燃烧。
气孔是铝合金焊接时最容易出现的一种体积型缺陷，气孔的存在减少了焊缝的受力截面，有些针形气孔会使焊缝疏松，从而降低了接头的强度，还有就是降低了焊缝的力学性能。同时气孔也是引起应力集中的因素。
2.1.1产生的原因
导致气孔产生的因素很多，通过对车体焊缝的无损检测和相关的焊接技术的统计分析，总结了以下几点影响因素：
（1）保护气体输送中断以及不能覆盖施焊区域。
（2）焊接过程中车间大门及周围窗户打开，使室内空气流动加快，导致气体保护效果不良。
（3）焊接线能量过小，焊接工作区域湿度太大。
（4）焊前准备工作不细致，焊件及焊丝被污染，残留一些杂质。
（5）电弧电压过高或运丝速度太快，焊件距离太大。
2.1.2质量控制措施
（1）提高焊工的操作技能，定期检查送气管路，防止焊接过程中保护气体输送中断。
（2）焊丝烘干，焊前要清除焊接部位的氧化膜、污物、水分等影响焊接质量的杂质。
（3）依据焊接工艺规程，采用合适的焊接电压及电流，适当的摆动焊枪。
（4）焊工需要在焊接完成后，保持焊枪在熔池上方停留并持续送气，待熔池凝固后移开焊枪。
（5）对于较厚的工件，进行焊前预热是一个很有效的方法，能够最大限度的在焊接时让气孔逸出。
2.1.3气孔的去除及修补
气孔的修补应根据图纸、执行标准、工艺文件规定的级别判断是否超标，超标的，要打磨去掉。对于超标严重的气孔，应挖开完全去除后进行补焊。打磨去掉缺陷时应注意打磨的深度，切勿为追求缺陷的消除而造成打磨过度，补焊时非无损检测人员不要自行进行渗透探伤，以防止操作方法不当引起缺陷开口堵塞，降低缺陷检出率，造成质量隐患。
2.2未焊透和未熔合
焊接时未完全熔透的现象，称为未焊透；焊接时焊道与母材或焊道与焊道之间未完全熔化结合的部分，称为未熔合。
2.2.1产生原因
（1）焊接电流控制过小，电弧过长，焊接速度过快，预热温度低；
（2）焊缝间隙过小，钝边过大，坡口角度过小；
（3）焊件表面及焊接层面间的氧化物清除不干净；
（4）操作技术不熟练，不能把握送丝的良好时机。
2.2.2对策
（1）选择正确的焊接电流参数；
（2）选择合适的焊接接头间隙和坡口角度；
（3）加强焊件表面及焊接层面间氧化物的清理工作；
（4）强化焊接操作技术，应正确判断坡口或焊层表面的熔化情况，采用大电流（一般应使始焊部位在电弧引燃后5s之内能获得一定大小干净明亮的熔池，此时可加丝焊接）快速焊和快送少加焊丝的方法，精心施焊，可避免未焊透和未熔合现象的发生。
2.3裂纹
在焊接应力等因素作用下，焊接接头局部区内的金属原子结合力被破坏产生的缝隙。裂纹可分为热裂纹和冷裂纹。焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的裂纹叫热裂纹；焊接接头冷却到较低温度（一般指某相变温度）时产生的裂纹叫冷裂纹。
2.3.1产生原因
（1）焊接结构不合理，焊缝过度集中，焊接接头拘束度过大；
（2）熔池尺寸过大，温度过高，合金元素烧损多；
（3）收弧过快，弧坑没有填充饱满，焊丝撤回过快；
（4）焊接材料熔合比不合适。
2.3.2对策
（1）焊接结构的设计应合理，焊缝布置可相对分散些，焊缝应尽量避开应力集中，合理选择焊接顺序；
（2）采用相对小的焊接电流，或适当加快焊接速度；
（3）收弧操作技术要正确，收弧处可加引出板，避免收弧过快，也可采用电流衰减装置填满弧坑；
（4）正确选择焊接材料。
2.4咬边
焊接后，母材与焊缝边沿交界处的凹陷沟槽称为咬边。咬边不但减少了母材金属的工作截面，减弱了焊接接头的强度，还会产生应力集中。
2.4.1产生原因
（1）焊接工艺参数过大，热输入量过大；
（2）焊接速度过快，焊丝还来不及将弧坑填充满就离开熔池，便会出现咬边；
（3）施焊时焊枪角度太大，摆动不到位，也会引起咬边。
2.4.2对策
（1）调整降低焊接电流或电弧电压；
（2）适当增加送丝速度或降低焊接速度和在熔池边缘的停留时间，使焊道填充饱满；
（3）施焊操作应使焊枪摆动均匀。
2.5焊缝夹渣和夹钨
焊接残留在焊缝金属中的非金属杂质称为夹渣。钨极因电流过大或与工件焊丝碰撞而使端头熔化落入熔池，即产生夹钨。
2.5.1产生原因
（1）焊前清理不彻底，焊丝熔化端严重氧化，产生夹渣；
（2）钨极末端形状与焊接参数选择不当，导致端头烧损，产生夹钨；
（3）焊丝与钨极接触。
2.5.2对策
（1）可采用机械法及化学清洗法，清除坡口处及焊丝的氧化物及污垢；采用高频脉冲引弧，焊丝熔化端始终处于保护区内；
（2）焊接电流与钨极端部形状应匹配；
（3）避免焊丝与钨极接触。
2.6烧穿
烧穿是由于熔池温度过高和填丝不及时，焊接熔化金属从坡口流出而形成穿孔的缺陷。
2.6.1产生原因
（1）焊接电流过大；
（2）焊接速度过慢；
（3）坡口形式及装配间隙不合理；
（4）焊工操作技术水平低。
2.6.2对策
（1）适当减小焊接电流；
（2）适当提高焊接速度；
（3）坡口加工应符合规范，调整装配间隙，可增大钝边，减小根部间隙；
（4）改进操作技术。
2.7焊道过烧和氧化
焊道过烧和氧化，是焊道内外表面产生严重氧化产物。
2.7.1产生原因
（1）钨极与喷嘴不同心；
（2）气体保护效果差，气体纯度低，流量小；
（3）熔池温度过高；
（4）钨极外伸过长，电弧长度过大。
2.7.2对策
（1）调整钨极与喷嘴的同心度；
（2）确保气体纯度，适当增大气体流量；
（3）适当增加电流，提高焊接速度，及时填丝；
（4）钨极外伸适当缩短，电弧长度减小。
3结束语
铝合金焊接产生的缺陷是由很多复杂的因素共同作用的结果，所以在焊接时要对焊接的每一个环节进行质量控制。从焊前的清理、焊接工艺的选择、焊接工艺纪律的执行以及对焊接操作人员的质量意识教育等多个方面，都是控制焊接缺陷产生的有效措施。
参考文献：
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