如何评价铝合金焊接质量

1. 我想知道铝合金焊接性能

铝合金及其焊接性
【摘要】
铝及铝合金材料密度低,强度高,热电导率高,耐腐蚀能力强,具有良好的物理特性和力学性能,因而广泛应用于工业产品的焊接结构上。铝合金在车辆部件中的应用情况、发展趋向及其在组焊中存在很多问题。对铝合金及其异种金属焊接接头进行了焊接性试验研究结果表明，其焊接接头有满意的力学性能、抗裂性及抗应力腐蚀性能，适合用于制造轻轨车辆，航空航天领域的广泛应用。
【关键字】
铝合金 焊接性 气孔 热裂纹 等强性
【正文】
虽然已经应用铝及其合金焊成许多重要产品，但实际上并不是没有困难，主要的问题有：焊缝中的气孔、焊接热裂纹、接头“等强性”等
铝合金焊接中的气孔
氢是铝及其合金熔焊时产生气孔的主要原因,已为实践所证明。弧柱气氛中的水分、焊接材料以及母材所吸附的水分都是焊缝气孔中氢的重要来源。其中，焊丝及母材表面氧化膜的吸附水份，对焊缝气孔的产生，常常占有突出的地位。
1.1 弧柱气氛中水分的影响
弧柱空间总是或多或少存在一定数量的水分，尤其在潮湿季节或湿度大的地区进行焊接时，由弧柱气氛中水分分解而来的氢，溶入过热的熔融金属中，可成为焊缝气孔的主要原因。这时所形成的气孔，具有白亮内壁的特征。
1.2 氧化膜中水分对气孔的影响
在正常的焊接条件下，焊丝或工件的氧化膜中所吸附的水分将是生成焊缝气孔的主要原因。而氧化膜不致密、吸水性强的铝合金，主要是Al-Mg合金，要比氧化膜致密的纯铝具有更大的气孔倾向。因为Al-Mg合金的氧化膜中含有不致密的MgO，焊接时，在熔透不足的情况下，母材坡口端部未除净的氧化膜中所吸附的水分，常常是产生焊缝气孔的主要原因。
1. 3 减少焊缝气孔的途径
避免熔池吸氢是消除或减少焊接气孔的有效方法。为防止焊缝气孔，可从两方面着手:第一，限制氢溶入熔融金属，或者是减少氢的来源，或者减少氢同熔融金属作用的时间；第二，尽量促使气孔自熔池逸出。为了在熔池凝固之前使氢以气泡形式及时排出，这就要改善冷却条件以增加氢的逸出时间Hidetoshi Fujii等在失重条件下进行焊接试验，发现气孔明显较重力下多。
（1）减少氢的来源
所有使用的焊接材料(包括保护气体、焊丝、焊条、焊剂等)要严格限制含水量，
使用前均需干燥处理。一般认为，氩气中的含水量小于0.08%时不易形成气孔。
（2）控制焊接工艺
焊接工艺参数的影响比较明显，但其影响规律并不是一个简单的关系，须进行具体分析。焊接工艺参数的影响主要可归结为对熔池在高温存在时间的影响，也就是对氢的溶入时间和氢的析出时间的影响。焊接时，焊接工艺参数的选择，一方面尽量采用小线能量以减少熔池存在时间，从而减少气氛中氢的溶入，同时又要能充分保证根部熔合，以利根部氧化膜上的气泡浮出。所以采用大的焊接电流配合较高的焊接速度是比较有利的。
2. 铝合金的焊接热裂纹
铝及其合金焊接时，焊缝金属和近缝区所发现的热裂纹主要是焊缝金属结晶裂纹，也可在近缝区见到液化裂纹。
2.1 铝合金焊接热裂纹的特点
铝合金属于典型的共晶型合金，最大裂纹倾向正好同合金的“最大”凝固温度区间相对应。但是由平衡状态图的概念得出的结论和实际情况是有较大出入的。因此，裂纹倾向最大时的合金组元均小于它在合金中的极限溶解度。这是由于焊接时的加热和冷却速度都很迅速，使合金来不及建立平衡状态，在不平衡的凝固条件下，相图中的固相线一般要向左下方移动，以致在较少的平均浓度下就出现共晶体，且共晶温度比平衡冷却过程将有所降低。至于近缝区的“液化裂纹”，同焊缝凝固裂纹一样，也是与晶间易熔共晶的存在有联系，但这种易熔共晶夹层并非晶间原已存在的，而是在不平衡的焊接加热条件下因偏析而熔化形成的，所以称为晶间“液化”。
2.2 防止焊接热裂纹的途径
对于液化裂纹目前还无行之有效的防止措施，一般的办法是减小近缝区过热。对于焊缝金属的结晶裂纹主要是通过合理选定焊缝的合金成分并配合适当的焊接工艺来进行控制。
（1）控制成分
从抗裂角度考虑，调整焊缝合金系统的着眼点在于控制适量的易熔共晶并缩小
结晶温度区间。由于现有铝合金均为共晶型合金，少量易熔共晶的存在总是增大凝固裂纹倾向，所以，一般都是使主要合金元素含量超过裂纹倾向最大时的合金成分，以便能产生愈合作用。
（2）在焊丝中添加变质剂
铝合金焊丝中几乎都有Ti、Zr、B、V等微量元素，一般都是作为变质剂加入的。不仅可以细化晶粒而改善塑性、韧性，并可显著提高抗裂性能。Ti、Zr、B、V、Ta等元素的共同特点是都能同铝形成一系列包晶反应生成细小的难熔质点，可成为液体金属凝固时的非自发凝固的晶核，从而可以产生细化晶粒的作用。
（3）合理选用焊接工艺参数
焊接工艺参数影响凝固过程的不平衡性和凝固的组织状态，也影响凝固过程中
的应变增长速度，因而影响裂纹的产生。热能集中的焊接方法，有利于快速进行焊接过程，可防止形成方向性强的粗大柱状晶，因而可以改善抗裂性【5】。减小焊接电流、降低拘束度、改善装配间隙对减小热裂倾向都是有利的。而焊接速度的提高，促使增大焊接接头的应变速度，而增大热裂的倾向。增大焊接速度和和焊接电流，都可促使增大裂纹倾向。
3. 焊接接头的等强性
时效强化铝合金，除了Al-Zn-Mg合金，无论是退火状态下还是时效状态下焊接，若焊后不经热处理，强度均低于母材。所有时效强化的铝合金，焊后不论是否经过时效处理，其接头塑性均未能达到母材的水平【1】。就焊缝而言，由于是铸造组织，即使在退火状态以及焊缝成分同母材基本一样的条件下，强度可能差别不大，但焊缝塑性一般都不如母材。若焊缝成分不同于母材，焊缝性能将主要决定于所用的焊接材料。为保证焊缝强度与塑性，固溶强化型合金系统要优于共晶型合金系统。一般说来，焊接线能量越大，焊缝性能下降的趋势也越大【1】。对于熔合区，在时效强化铝合金焊接时，除了晶粒粗化，还可能因晶界液化而产生显微裂纹。所以，熔合区的变化主要是恶化塑性。
总之，铝合金应为具有重量轻、抗腐蚀、易成型等优点；随着新型硬铝、超硬铝等材料的出现使得这类材料的性能不断提高，因而在航空、航天、高速列车、高速舰艇、汽车等工业制造领域得到了越来越广泛的应用。同时由于铝及其合金由于热膨胀系数大而引起的较大变形；易氧化焊接时需要用惰性气体保护；易产生气孔、热裂纹以及热影响区的软化、强度降低问题。为了解决以上问题搅拌摩擦焊作为一种新型的焊接方式逐渐在铝及其合金的焊接中广泛之用。深入的研究铝及其合金的焊接性是开发新型铝合金及解决其焊接问题的前提。

2. 如何判断焊接的质量

1、外观检查：良好的焊点要求焊料用量恰到好处，外表有金属光泽，无拉尖、桥回接等现象，并且答不伤及导线的绝缘层及相邻元件良好的外表是焊接质量的反映。

2、手触检查：手触检查主要是指触焊点时，是否松动、焊接不牢的现象。用镊子夹住焊点，轻轻拉动时，有无松动现象。焊点在摇动时，上面的焊锡是否脱落现象。

3、结构光视觉传感法检查：此检测方法，主要是在焊缝表面投射一束辅助激光，通过视觉传感器获取反射的焊缝轮廓光条纹信号，并借助图像处理技术提取结构光条纹中心线、模式识别技术识别目标焊缝轮廓，最终为焊缝质量判断提供可靠信息。

4、同轴视觉检测法检查：此方法主要用于激光焊接质量检测，利用激光发射器自身的结构特点，将监视器与激光发射器同轴安装，实现同轴视觉检测。在焊接过程中，通过此检测方法可直接拍摄激光束对准位置正下方的熔池、匙孔图像。

5、红外传感检测法检查：此方法主要是利用红外温感系统直线方向对焊缝进行热量扫描，记录下红热状态的焊缝热能。在实际焊接技术应用中，可将传感技术安装在焊枪后，根据焊缝温度分布情况，可对焊缝缺陷部位、特征等进行识别。

3. 铝及铝合金的焊接特点

几乎各种焊接方法都可以用于焊接铝及铝合金，但是铝及铝合金对各种焊接方法的适应性不版同，各种焊接权方法有其各自的应用场合。气焊和焊条电弧焊方法，设备简单、操作方便。气焊可用于对焊接质量要求不高的铝薄板及铸件的补焊。焊条电弧焊可用于铝合金铸件的补焊。惰性气体保护焊（tig或mig）方法是应用最广泛的铝及铝合金焊接方法。铝及铝合金薄板可采用钨极交流氩弧焊或钨极脉冲氩弧焊。铝及铝合金厚板可采用钨极氦弧焊、氩氦混合钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊。熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊应用越来越广泛（氩气或氩/氦混合气

4. 为什么说铝合金焊接出来的产品比其它的好

7系的航空铝来严格说锌自的含量比较高是不太好焊接的,能够采用7系的铝合金件做产品一般不会采用传统的氩弧焊熔焊的方式焊接,不过一定要那么焊接的话,你可以用WE53的焊条采用熔焊的方式焊接,不过锌含量比较高,焊过后要刷理焊缝旁边的黑烟,并且这种场合下只适合厚件的焊接,如果是薄件的话,可以用WE53的火焰钎焊来焊接,配合WE53专用的不锈钢小刷子和喷枪.

5. 5xxx铝合金焊接性能为什么好

随着高速铁路在中国的迅速发展,高速火车的制造量也越来越大,时速200km以上的高速火车车厢外皮几乎全是由铝合金板及大型铝合金型材焊接而成,因此需要大量的铝合金焊丝。目前引进的进口焊丝主要是针对时速300km以下的列车,但随着火车速度的提高(超过300km/h),需要研发具有高强度和更好焊接性能的焊丝来保障列车的安全。 本文通过制备13种合金焊丝,并运用手工交流TIG焊用其焊接厚度为2.8mm的退火态5083铝合金薄板,利用金相显微观察、室温拉伸力学性能试验和扫描电子显微镜等手段研究焊丝制备过程中不同阶段显微组织和力学性能,研究了原材料、坩埚涂层、Mg元素含量、不同Mn含量下Zr元素和不同Fe含量下Mn元素含量对焊丝性能的影响,得到如下研究成果： (1)证明原材料纯度对焊丝的焊后性能有明显的影响,提高纯度能使焊丝获得更好的性能,另外熔炼工具涂TiO2也可保证合金在熔炼过程不受污染,保证合金具有高的纯度。 (2)当Mg含量在4.5%-5.5%之间变化时,Mg含量达到5.5%的焊丝焊接的焊口力学性能有所提高,强度超过母材的90%(达到287.0MPa),其延伸率达到14.0%。 (3)在不同Mn含量条件下,加入Zr元素制备的铝合金焊丝焊接5083板材时,其焊口均比未加Zr元素制备的铝合金焊丝焊接的焊口具有更高的力学性能。其中,在高Mn含量条件下,加入Zr元素制备的铝合金焊丝焊口强度超过母材的93%(达到295.7MPa),其延伸率达到16.4%,而未加Zr元素制备的铝合金焊丝焊口强度超过母材的90%(达到286.0MPa),其延伸率达到14.5%。 (4)在不同Fe含量条件下,高Mn含量的铝合金焊丝焊接5083板材时,其焊口均比低Mn含量的铝合金焊丝焊接的焊口具有更高的力学性能。其中,在高Fe含量条件下,高Mn含量的铝合金焊丝焊口强度超过母材的92%(达到293.4MPa),其延伸率达到15.9%,而低Mn含量的铝合金焊丝焊口强度超过母材的90%(达到285.9MPa),其延伸率达到13.8%。
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6. 铝合金的焊接很复杂是吗

铝合金的焊接主要有熔焊和钎焊两种，熔焊主流的是氩弧焊，双脉冲气体保护焊及内手工电焊，钎焊有容低温软钎焊和硬钎焊，低温软钎采用电烙铁，高温硬钎采用火焰。
氩弧焊主要用铝交流氩弧焊功能焊接，需要具有这样功能的机器才可以焊接这个可以参考威欧丁WSME315B的铝氩弧焊机的焊接运用视频，操作难度不难，基本功还是氩弧焊的操作基本功，主要是调试，材料选择及细节的注意等。
双脉冲气体保护焊机采用的双脉冲气体保护焊机的电源焊接的，类似气保焊机焊接铁，只是电源不一样，焊接手法是差不多的。这个也可以参考威欧丁MIG500双脉冲气体保护焊机的操作视频。
低温钎焊类似WEWELDING M51的焊接材料配合M51-F的助焊剂焊接的这类主要用于纯铝上的电子器件的焊接。还有可以用低温的威欧丁303及低温的威欧丁53焊丝焊接，这类都是不需要辅助助焊剂焊接的。
高温硬钎焊接这类是需要一定的操作技术手法要求的，比如典型的是ER4047的铝硅焊丝配合铝焊粉的焊接的，这类操作难度比较大一些。

7. 铝合金的焊接性怎么样

铝合金的可焊性极差，乙炔氧气焊的可能性基本没有，只能使用氩弧焊和手工电焊。

铝合金的焊接方法：
1、铝在空气中及焊接时极易氧化，生成的氧化铝（Al2O3）熔点高、非常稳定，不易去除。阻碍母材的熔化和熔合，氧化膜的比重大，不易浮出表面，易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺欠。铝材的表面氧化膜和吸附大量的水分，易使焊缝产生气孔。焊接前应采用化学或机械方法进行严格表面清理，清除其表面氧化膜。在焊接过程加强保护，防止其氧化。钨极氩弧焊时，选用交流电源，通过“阴极清理”作用，去除氧化膜。气焊时，采用去除氧化膜的焊剂。在厚板焊接时，可加大焊接热量，例如，氦弧热量大，利用氦气或氩氦混合气体保护，或者采用大规范的熔化极气体保护焊，在直流正接情况下，可不需要“阴极清理”。
2、铝及铝合金的热导率和比热容均约为碳素钢和低合金钢的两倍多。铝的热导率则是奥氏体不锈钢的十几倍。在焊接过程中，大量的热量能被迅速传导到基体金属内部，因而焊接铝及铝合金时，能量除消耗于熔化金属熔池外，还要有更多的热量无谓消耗于金属其他部位，这种无用能量的消耗要比钢的焊接更为显著，为了获得高质量的焊接接头，应当尽量采用能量集中、功率大的能源，有时也可采用预热等工艺措施。
3、铝及铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍。铝凝固时的体积收缩率较大，焊件的变形和应力较大，因此，需采取预防焊接变形的措施。铝焊接熔池凝固时容易产生缩孔、缩松、热裂纹及较高的内应力。生产中可采用调整焊丝成分与焊接工艺的措施防止热裂纹的产生。在耐蚀性允许的情况下，可采用铝硅合金焊丝焊接除铝镁合金之外的铝合金。在铝硅合金中含硅0.5%时热裂倾向较大，随着硅含量增加，合金结晶温度范围变小，流动性显著提高，收缩率下降，热裂倾向也相应减小。根据生产经验，当含硅5%~6%时可不产生热裂，因而采用SAlSi条（硅含量4.5%~6%)焊丝会有更好的抗裂性。
4、铝对光、热的反射能力较强，固、液转态时，没有明显的色泽变化，焊接操作时判断难。高温铝强度很低，支撑熔池困难，容易焊穿。
5、铝及铝合金在液态能溶解大量的氢，固态几乎不溶解氢。在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中，氢来不及溢出，极易形成氢气孔。弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分，都是焊缝中氢气的重要来源。因此，对氢的来源要严格控制，以防止气孔的形成。
6、合金元素易蒸发、烧损，使焊缝性能下降。
7、母材基体金属如为变形强化或固溶时效强化时，焊接热会使热影响区的强度下降。
8、 铝为面心立方晶格，没有同素异构体，加热与冷却过程中没有相变，焊缝晶粒易粗大，不能通过相变来细化晶粒。 焊接方法 几乎各种焊接方法都可以用于焊接铝及铝合金，但是铝及铝合金对各种焊接方法的适应性不同，各种焊接方法有其各自的应用场合。气焊和焊条电弧焊方法，设备简单、操作方便。气焊可用于对焊接质量要求不高的铝薄板及铸件的补焊。焊条电弧焊可用于铝合金铸件的补焊。惰性气体保护焊（TIG或MIG）方法是应用最广泛的铝及铝合金焊接方法。铝及铝合金薄板可采用钨极交流氩弧焊或钨极脉冲氩弧焊。铝及铝合金厚板可采用钨极氦弧焊、氩氦混合钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊。熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊应用越来越广泛（氩气或氩/氦混合气）

8. 焊接的主要特点是什么2.什么叫金属焊接性如何评价金属焊接性

焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件产生原子间结合的一种连接工艺方法。其特点有：
（1）连接性能好 焊缝具有良好的力学性能，能耐高温、高压、能耐低温、具有良好的密 封性、导电性、耐蚀性和耐磨性等。
（2）省料、省工、成本低 采用焊接方法制造金属结构，一般比铆接节省金属材料10%-20%。
（3）重量轻 采用焊接方法制造船舶、车辆、飞机、飞船、火箭等运载工具，可以减轻自 重，提高运载能力。
（4）简化工艺 可以采用焊接方法制造重型、复杂的及其零部件，简化铸造和锻造工艺， 以及简化切削加工工艺。
金属焊接性是金属材料对焊接加工的适应能力，在一定焊接工艺的条件下，能否获得优质的焊接接头和焊接接头能否在使用条件下安全运行的一种评价尺度。
金属的焊接性是指金属材料对焊接加工的适应性，主要指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。从广义来说“焊接性”这一概念还包括“可用性’和“可靠性”。焊接性取决于材料的特性和所采用的工艺条件。金属材料的焊接性不是静止不变的，而是发展的，例如原来认为焊接性不好的材料，随着科学技术的发展，有了新的焊接方法而变为易于焊接，即焊接性变好了。因此我们不能离开工艺条件来泛谈焊接性问题。

焊接性包括两方面的内容：一是接合性能，即在一定的焊接工艺条件下，形成焊接缺陷的敏感性；二是实用性能，即在一定焊接工艺条件下，焊接接头对使用要求的适应性。

工艺焊接性是指在一定焊接工艺条件下，能否获得优质、致密、无缺陷焊接接头的能力。
分析研究金属的工艺焊接性时，必然要涉及到焊接过程。对于熔化焊来讲，焊接过程一般都要经历传热的冶金反应。因此，把工艺焊接性又分为热焊接性和冶金焊接性。
(1)热焊接性：热焊接性是指在焊接热过程中，对焊接热影响区组织性能产生缺陷的影响程度。用它来评定被焊金属对热的敏感性(晶粒长大和组织性能变化等)，热焊接性主要与被焊材质及焊接工艺条件有关。
(2)冶金焊接性：冶金焊接性是指冶金反应对焊接性能和产生缺陷的影响程度。它包括合金元素的氧化、还原、蒸发。氢、氧、氮的溶解，对气孔、夹杂物、裂纹等缺陷的敏感性，它们是影响焊缝金属化学成分和性能的重要方面。