廣域環境因素對鋁合金MIG焊接質量的影響

【摘 要】討論了溫度、濕度、風速等環境因素對鋁合金MIG焊接質量的影響，濕度和風速影響尤其顯著。并推薦濕度應控制在50%以下，溫度在15—30℃為宜，盡量在室內無風情況下焊接鋁合金。

【關鍵詞】鋁合金；焊接；溫度；濕度；風速

鋁合金因其質量輕、比強度高、耐腐蝕性能優異、美觀、可焊接，且能夠實現各種復雜中空型材的薄壁、大型寬體化生產而成為飛機結構、火箭貯箱、高速列車車體等的首選材料。在鋁合金焊接生產中常存在三大難題[1]：（1）焊縫中的氣孔；（2）焊接熱裂紋；（3）焊接接頭與母材的等強性。鋁合金焊接質量與焊接生產環境條件密切相關，目前資金實力雄厚的工廠為了避免環境因素對鋁合金焊接質量的影響，焊接車間均采用恒溫恒濕控制系統，但運行成本高昂，而廣大中小企業出于成本考慮，仍在傳統的廣域條件下焊接鋁合金。本文旨在討論廣域環境因素（溫度、濕度、風速）對鋁合金焊接質量的影響，指導實際焊接生產。

1.廣域環境因素對鋁合金焊接質量的影響

1.1溫度

環境溫度越高，焊接過程中液態熔池冷卻速度越慢，液態熔池在高溫停留時間增加，晶粒容易長大，焊縫及熱影響區的析出相易聚集長大，不利于接頭的力學性能；在較低的環境溫度下焊接時，焊縫凝固速度增加，晶粒變得均勻細小，接頭力學性能得到改善。但環境溫度也不宜過低，特別是在焊接高強鋁合金時，液化裂紋傾向會增加。一般推薦焊接環境溫度在15—30℃。

1.2濕度

鋁合金焊接對氣孔敏感性非常高，鋁合金焊接中極少量的氫都能引起嚴重的氣孔，而溶解在鋼中的相同數量級的氫對鋼焊縫的質量則無明顯的影響。環境濕度對鋁合金焊接質量影響尤其顯著。鋁合金MIG焊接時氫氣孔的主要來源有：①潮濕的大氣環境中的水分；②母材及焊接填充材料表面的油污、水分、碳氫化合物，以及焊絲原材料中的氫等[2]。大氣環境濕度越低，空氣中所含水蒸氣越多，在熔焊過程中，水蒸氣在電弧作用下分解為H2、H原子，H2進入到液態熔池中，由于鋁合金導熱系數高，冷卻速度快，同時鋁合金液體密度低，氣泡上升速度也比較慢，導致氫氣孔數量增加；另一方面部分H原子殘留在焊縫金屬中，形成擴散氫，在高強鋁合金中極易產生氫脆，是應力腐蝕開裂、腐蝕疲勞等的重要誘因。

氣孔數量增加，將減少截面的有效承載面積，增加接頭的應力集中程度，不僅會引起接頭抗拉強度、沖擊韌度、塑性的降低，同時會使接頭彎曲性能變差，而且對于服役于交變動載環境下的鋁合金結構（如高速列車），往往易成為疲勞源，降低焊接結構疲勞強度，導致結構的早期疲勞斷裂，往往容易造成災難性事故。當空氣中濕度高于50%時，焊接接頭截面氣孔數量及面積均呈遞增趨勢，焊接接頭力學性能隨著濕度的增加而遞減。有研究表明，當環境濕度為70%時，鋁合金MIG焊接對氣孔最敏感，接頭力學性能最差。一般焊接鋁合金時，濕度應控制在50%以下。

1.3風速

風速對焊接質量的影響不容忽視，一方面風加快了熔焊時的冷凝速度，快速的冷凝使焊接熔池中的氣泡來不及逸出，較多的被封存起來形成氣孔，另一方面隨著風速的增加，破壞電弧穩定性，影響氬氣對熔滴過渡與熔池的保護，金屬被氧化、吸氫、氮的程度加劇，焊縫成形惡化，接頭的焊接質量也越來越差。鋁合金焊接施工一般多在室內焊接，室內可視為靜態空氣，風速的影響可忽略；若確實無法避免需在野外焊接，一般應采取適當的擋風措施以避免風速的影響。

2.結語

鋁合金焊接質量對環境因素比較敏感，尤其是濕度與風速，在實際焊接生產過程中應嚴格控制。一般焊接鋁合金時，濕度應控制在50%以下，溫度在15—30℃為宜，盡量在室內無風情況下焊接鋁合金。 [科]

【參考文獻】

[1]周振豐.焊接冶金學（金屬焊接性）[M].北京：機械工業出版社，1994：125.

[2]唐良喜，肖云，蘭志剛等.鋁及鋁合金MIG焊接預防氣孔的措施[J].機械制造文摘—焊接分冊，2011（5）：35-39.