手工鎢極氬弧焊焊接鋁及鋁合金焊縫氣孔的探討

李建 雷凱

摘 要：在當(dāng)前諸多領(lǐng)域，焊接是一項(xiàng)十分重要的工序，而氬弧焊是其中一種重要的方式。通過(guò)對(duì)氬氣特性的利用，從焊槍噴嘴將挺度、流動(dòng)狀態(tài)良好的氬氣噴出，從而在電弧周?chē)纬梢粚佣栊詺怏w保護(hù)層，阻隔空氣與焊絲端頭、金屬熔池之間的接觸，避免外界空氣對(duì)焊接的影響。采用手工鎢極氬弧焊對(duì)鋁及鋁合金進(jìn)行焊接，能夠取得較為理想的焊接效果。但是在實(shí)際焊接當(dāng)中，可能會(huì)出現(xiàn)焊縫氣孔的問(wèn)題，因而需要對(duì)這一問(wèn)題加以注意。

關(guān)鍵詞：手工鎢極氬弧焊；鋁及鋁合金；焊縫氣孔

在當(dāng)前社會(huì)當(dāng)中，焊接是一種十分重要的操作工序，在很多構(gòu)件的連接過(guò)程中都需要通過(guò)焊接進(jìn)行連接，從而滿(mǎn)足相應(yīng)生產(chǎn)建設(shè)的需求。氬弧焊是一種主要的焊接方式，但在對(duì)鋁及鋁合金進(jìn)行焊接的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)很多缺陷，例如產(chǎn)生焊縫氣孔等問(wèn)題。有氣孔存在于焊縫，會(huì)對(duì)金屬焊縫的致密性等產(chǎn)生不良的影響。氣孔在焊縫金屬中成鏈狀的狀態(tài)，并且較為密集，將會(huì)造成材質(zhì)疏松、焊縫金屬裂紋等問(wèn)題，從而使材料的力學(xué)性能受到極大的影響，耐腐蝕性也大大降低。

一、手工鎢極氬弧焊焊接鋁及鋁合金焊縫氣孔產(chǎn)生的原因

在手工鎢極氬弧焊焊接鋁及鋁合金的過(guò)程中，木材、焊絲、工件、氣體等吸附的水分會(huì)存在氫的成分。在焊縫當(dāng)中，氫和水形成一定的比例，會(huì)轉(zhuǎn)入到焊縫當(dāng)中，在靠近焊縫的位置，母材中的氫會(huì)基于擴(kuò)散作用，在融合線(xiàn)、焊縫金屬等位置就會(huì)有氣孔產(chǎn)生。鋁鎂合金熔點(diǎn)比較低，在氬弧焊焊接加熱的過(guò)程中，如果達(dá)到了500攝氏度，在熱影響區(qū)域當(dāng)中，鎂鋁合金成分將會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴跔顟B(tài)，并且會(huì)由十分強(qiáng)烈的氧化反應(yīng)發(fā)生，因此在水分的作用之下，會(huì)生成氧化鎂、氧化鋁、氫氣等成分。如果熔融之后的凝固速度過(guò)快，生成的氫氣無(wú)法及時(shí)逸出，就會(huì)在焊接件中產(chǎn)生氣孔。洗滌之后，焊絲和材料中有殘留物存在，或是在噴嘴、工件之間存在著較大的距離，也會(huì)在不同的程度上產(chǎn)生氣孔。

在安裝現(xiàn)場(chǎng)，水平固定的仰焊縫、垂直固定的橫焊縫在進(jìn)行焊接的過(guò)程中，也會(huì)有較大的可能性產(chǎn)生氣孔，并且較難避免。發(fā)生這種情況的主要原因在于，在對(duì)垂直固定的橫焊縫進(jìn)行焊接的過(guò)程中，氬氣的重量要比空氣重。在0攝氏度、一個(gè)大氣壓的條件下，空氣的重量約為每立方米1.2929千克，而相同條件下氬氣的重量能夠達(dá)到空氣重量的1.4倍。氬氣保護(hù)層是一種柔性保護(hù)層，因此在進(jìn)行焊接的時(shí)候，氬氣保護(hù)層可能會(huì)向熔池下部下沉，使得下部熔池能夠得到較為良好的氬氣保護(hù)層保護(hù)。但是在熔池上部的邊緣位置，保護(hù)層可能會(huì)發(fā)生薄弱、偏離等情況，這樣在熔池上部邊緣的位置就容易受到空氣的侵蝕，因而在融合線(xiàn)、橫焊縫等位置上，鏈狀氣孔、斷續(xù)氣孔等問(wèn)題也比較容易發(fā)生。

在水平固定的仰焊縫焊接過(guò)程中，氬氣比空氣重，因此在仰縫部位，氬氣形成的保護(hù)層往往不具有足夠的挺度，容易發(fā)生氣體流層倒流的情況。同時(shí)，在仰焊位置上，焊工的操作難度較大，在噴嘴和工件之間可能會(huì)由于操作原因?qū)е戮嚯x不穩(wěn)定，因而整個(gè)熔池的氬氣保護(hù)層難以完全覆蓋，導(dǎo)致空氣入侵出現(xiàn)氣孔的現(xiàn)象。

二、手工鎢極氬弧焊焊接鋁及鋁合金焊縫氣孔的避免方法

為了有效地避免手工鎢極氬弧焊焊接鋁及鋁合金焊縫氣孔的產(chǎn)生，鋁及鋁合金的焊接應(yīng)采用的氬氣要達(dá)到99.99%的純度。如果是對(duì)重要的工件進(jìn)行焊接，工人應(yīng)注意焊接環(huán)境，要在80%以下的環(huán)境濕度、晴朗的天氣中進(jìn)行焊接操作。如果焊件的厚度較大，焊接之前要采用100攝氏度到150攝氏度的溫度進(jìn)行預(yù)熱，從而將焊件坡口內(nèi)測(cè)的水分進(jìn)行有效清除，使工件的焊接速度、原始溫度得到提升，同時(shí)降低熔池冷卻速度，對(duì)于氣體逸出較為有利。

焊接過(guò)程中應(yīng)當(dāng)保持較快的速度將液體狀態(tài)的熔池時(shí)間進(jìn)行縮短，在結(jié)晶之前降低熔池的氣體含量，從而降低產(chǎn)生氣孔的概率。焊接當(dāng)中應(yīng)當(dāng)保持較大的焊接電流，并將熱輸入量加以提升，使融化金屬的速度得到降低，確保氣體更好地逸出。鋁鎂合金的焊接應(yīng)當(dāng)采用較快的焊接速度和較大的焊接電流，使熱影響區(qū)的寬度降低，避免在該區(qū)域中出現(xiàn)氣孔。在安裝現(xiàn)場(chǎng)，工人若發(fā)現(xiàn)有橫縫和立縫焊接的情況，除了使用上述方法以外，在焊接施工條件允許的情況下，應(yīng)當(dāng)盡量對(duì)雙面雙人焊接方式進(jìn)行選擇和應(yīng)用，這樣能夠利用氬氣保護(hù)層更好地對(duì)焊縫熔池內(nèi)外提供保護(hù)，避免發(fā)生氣孔。

三、結(jié)論

焊接作為當(dāng)前諸多工業(yè)領(lǐng)域中一項(xiàng)十分重要的技術(shù)，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。目前，手工鎢極氬弧焊作為一種常用的焊接技術(shù)，尤其是在焊接鋁及鋁合金的過(guò)程中應(yīng)用更為廣泛。而在實(shí)際焊接過(guò)程中很容易產(chǎn)生氣孔，影響焊接件的質(zhì)量，因此要采取有效的措施，對(duì)氣孔的產(chǎn)生加以避免，確保焊接質(zhì)量。

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