鋁合金TIG/MIG焊接缺陷及解決措施

袁偉

摘 要：因為鋁合金本身所具有的特性，在焊接過程中，非常容易出現氣孔、裂紋、未熔合等缺陷，能夠其他程度上影響焊接接頭的性能和效果。目前，TIG和MIG是最常見的鋁合金焊接方法，同樣非常容易出現上述缺陷。因此，本文將會簡要分析TIG和MIG的焊接缺陷及解決措施。

關鍵詞：TIG;MIG;焊接;缺陷

目前，很多需要用到鋁合金材料的設備或工具等，都在追求輕量化，例如軌道列車就需要低密度、高強度，具備良好工藝等特點的鋁合金。而在使用鋁合金時，焊接是必不可少的，焊接接頭又是較為薄弱的部分，最容易出現結構失效，所以必須保證焊接沒有缺陷，提高焊接質量。鋁合金由于具備很多特性，導致在使用TIG或MIG焊接技術時非常容易出現氣孔、裂紋等缺陷，因此在下文中，筆者將會重點介紹各種缺陷及出現原因，并提出相應的解決措施。

一、氣孔

氣孔是指在進行焊接時，熔池中的氣體沒有在鋁合金凝固時散出，導致出現氣泡。一般情況下，氣孔為氫氣孔。導致出現氣孔的原因較為復雜，大體可以分為八種：保護氣體覆蓋不足;保護氣體不純;焊絲污染;焊件污染;焊接速度過快或電弧電壓太高;焊件距離大;環境濕度大;環境風速過快。想要避免氣孔缺陷的出現，需要根據不同的原因采取不同的解決措施。

針對保護氣體覆蓋不足的問題，可以選擇：（1）增加保護氣體的流量，將焊接區域內的空氣排凈;（2）減小保護氣體流量，防止過多空氣卷入其中;（3）避免氣體噴嘴內壁出現飛濺情況;（4）焊接時選擇在封閉區域內進行，避免周遭環境空氣流動大，破壞保護氣體覆蓋;（5）降低焊接速度;（6）減小噴嘴到焊件的距離，防止空氣卷入;（7）如果焊接結束，要等到熔池凝固之后再移開噴嘴[1]。

針對保護氣體不純的問題，只能提高氣體純度或者使用壓力達標的氣體;如果焊絲污染，則要選擇使用比較潔凈干燥的焊絲，或者消除焊絲在送絲裝置或導管上粘附的潤滑劑;如果焊件污染，則要去除焊件上粘著的油脂、油漆、灰塵等雜質，保持焊件的潔凈和干燥。對于電弧電壓、焊接速度、焊接距離、環境速度、風速等問題，只需要采取針對性措施――減小電弧電壓、降低焊接速度、減小焊接距離、做好濕度防護以及備好擋風裝置即可。

二、裂紋

裂紋的出現，通常是受到焊接應力及其他因素共同作用，使焊接接頭內部的金屬原子結合力遭到不可抗力的破壞，出現新的截面，從而產生裂紋、縫隙。裂紋發生的位置包括接頭、起弧、收弧和拐彎位置，如果厚板是多層焊接，層間也容易出現裂紋。

裂紋的出現一般是由于以下幾個原因：（1）焊縫深度比過大;（2）焊道太窄;（3）焊道末端弧坑冷卻過快;（4）焊絲化學成分與工件不匹配[2]。

如果焊縫深度比太大，可以使用增大電弧或減小焊接電流的方法，達到加寬焊道、減小熔深的目的。

當焊道太窄時，尤其是角焊縫和底層焊道太窄，可以通過減慢焊接速度以加大焊道寬度和橫截面來解決。

當弧坑冷卻速度過快時，可以進行衰減控制來減小弧坑的冷卻速度，或者對弧坑進行適當的填充，也可以在完成焊縫頂部焊道時，使用分段退焊技術來解決。

對于焊絲化學成分與工件不匹配的問題，選擇與線材匹配的焊絲即可。

三、未熔合

未熔合問題是指在焊接時，焊縫金屬和母材、焊縫金屬和焊道金屬之間存在沒有完全熔化結合的問題。未熔合部分的承載面積較小，難以承受較大的荷載，如果承受的應力較為集中，就很容易出現脆性斷裂。

導致未熔合問題出現的原因有以下六點：（1）焊縫區表面有氧化膜，導致未完全熔化;（2）焊接輸入的熱量不足;（3）焊接熔池大，無法充分熔合;（4）焊接操作技術不恰當;（5）焊接電流低;（6）焊接接頭選擇不合理。

當焊縫區表面有氧化膜時，要在焊接之前清理表面上的氧化層和雜質;熱量輸入不足時，可以提高電弧電壓或者送絲速度，也可以選擇降低焊接速度;焊接熔池大時，適當減小電弧擺;針對焊接操作技術不合適的問題，如果是采用的擺動技術，要注意在坡口面的熔池邊緣進行短暫的停留，同時要保證焊絲指向熔池前沿;為了避免焊接接頭的不合理選擇，在設計焊接接頭時，要保證坡口的角度足夠大，方便減小焊絲的伸出長度以及焊接電流的增大，能夠方便對熔池底部及坡口側面直接加熱;焊接電流偏低時，適當增大焊接電流即可。

四、未焊透

未焊透，是指焊接接頭根部沒有完全熔化，從而使凝固的接頭較脆弱的問題。未焊透的原因包括坡口形式不合適、焊接操作不合適或是熱輸入不足等原因。

針對坡口形式不合適的問題，要在進行焊接接頭設計時，適當的加大坡口的角度，保證焊槍能夠直接對熔池底部進行作用，同時還要保證焊件和噴嘴的距離較為合適。

為了避免焊接操作不合適，一定要在焊接時保持適當的焊絲行走角度，從而達到足夠的熔深，并且要使電弧始終處在熔池的前沿。

熱輸入不足時，要適當提高焊接電流強度。

結語

本文中，筆者重點分析了四項鋁合金在進行TIG或MIG時容易出現的缺陷——氣孔、裂紋、未熔合、未焊透，這四類缺陷也是最為常見的缺陷，并且針對缺陷出現的原因提出了合適的解決措施。

參考文獻：

[1] 尹景.5083鋁合金獲得良好焊縫質量的焊接及要求淺析[J].軍民兩用技術與產品，2018，（24）：132.

[2]閆華.A6N01鋁合金激光-MIG復合焊接接頭工藝研究[J].機械，2019，46（4）：53-57.