铝合金材料焊接性能的分析

【摘 要】铝合金材料在工业上应用十分广泛，对铝合金材料的焊接性能进行全面的分析有利于提高铝合金材料使用的正确性。本文分析了铝合金材料基本特点及其焊接特性，总结了铝合金材料焊接的主要问题。

【关键词】铝合金；焊接特性；主要问题

一、铝合金材料种类性能及其用途

（1）工业纯铝。工业纯铝指的是纯度达到99.0%～99.9%铝材料，及机械强度相比于铝合金来说要低很多，但是其导电性及导热性以及加工性能要高很多，因此，在一些导电材料及化工设备等场合下，工业纯铝有着广泛的用途。（2）Al-Cu系合金。铜铝合金时铝合金中最为常见的一种铝合金，其内部材料除了铜之外，还含有少量的Mn、Mg等材料，这种铝合金在工业上用途十分广泛，归功于其超高的强度，但是，这种材料的可焊接性较差，且抗腐蚀性也很难达到工业的要求，因此，一般铆接结构件多采用这种材料。（3）Al-Mn系合金。Al-Mn系合金是一种采用不同的冷作硬化方法获得的材料，是一种非热处理强化合金。其中Mn的含量大概只有1.5%，其强度比纯铝高，但其导电性及看腐蚀性等特性也不比纯铝差很多，因此，这种铝合金在工业上也是极为常见的一种材料。（4）Al-Si系合金。这种铝合金的熔点一般会随着Si的含量增加而下降。此种铝合金的结晶温度范围很宽其其熔点较低，因此其焊接性及铸造性很好，一般的铸造材料及焊条多采用这种铝合金。这种不易产生热裂纹而作为可热处理强化合金的重要填加材料使用。（5）Al-Mg系合金。合金中Mg含量的不同，其拉伸强度也有很大的差别，一般情况下，这种材料多用作为焊接材料的结构件。

二、铝合金材料的焊接特性分析

（1）热胀冷缩。铝的膨胀系数比一般的金属要高很多，是铜的两倍之多，同时铝材料的收缩性最高能达到百分之七十五，铝合金的主要成分是铝，因此，铝合金的热胀冷缩性能也比一般的金属材料要强很多。在铝合金的焊接过程中，其发生焊接变形是十分常见的，而结晶是铝合金材料还常常发生裂纹现象。（2）热容量及融化温度。铝合金的热容量要比一般的金属材料高很多，想要将其融化需要更多的热量。铝合金的融化温度因其纯铝的含量不同而不同，纯铝的熔点大概在600是摄氏度左右，一般的铝合金的熔点便在600度上下，但不管何种类型的铝合金，其熔点都要比铜的要低很多，所以，易融化时铝合金材料以的一大特性。所以，铝合金材料具有低熔点及高热容量的特性。在焊接工艺上对这两个特性要充分掌握才能生产出达到要求的材质。（3）与氧气易反应。铝的化学性中有极易氧化的特点，铝合金也具有这种特点，铝合金与氧气化合生成一种氧化膜，其粘附能力极强，其耐高温，严重影响到铝合金的焊接性能，所以，在铝合金材料的焊接前期必须要对这层氧化膜进行去除处理，如此，才能保证铝合金的正常焊接。（4）焊接热量使局部性能改变。焊接铝合金需要更多的热量，但是过多的热量将会是某些部位的机械性能发生改变，且热量越多，其影响程度越深，因此，在焊接件的焊缝部分的机械性能往往与其他部位有所不同，在产品设计时要特别注重这一部位的设计。

三、铝合金材料焊接的主要问题

在铝合金材料的焊接过程中常出现的问题主要有以下几种：（1）焊缝出现裂纹。出现裂纹是铝合金材料焊接最常见的缺陷之一，铝合金的结晶温度越宽其出现焊接裂纹的概率越大，有研究表明，铝合金的含铁量在6%以下很难出现裂纹。所以，焊接裂纹的控制很大程度上要取决于材料的选取。造成焊接裂纹产生的原因主要是合金成分的不同，因为纯铝的膨胀系数较大，这位铝合金在焊接过程中出现裂纹提供了条件。（2）焊接结晶组织的出现。焊接结晶组织的出现是铝合金焊接过程中又一常见问题，焊缝金属是激冷的结晶组织，因此会伴随着不平衡结晶而产生偏析。枝状晶轴间距愈小，偏析率愈小。反之，枝状晶轴间距愈大，偏析率亦愈大。靠近熔合线区的结晶组织是细网状组织，随着向焊道中心的接近而逐渐变成网状枝晶组织，并通过新晶核的形成进一步向着形成等轴枝晶的方向变化。（3）气孔的产生。气孔出现是各种焊接材料焊接过程中都会出现的问题，铝合金也不例外，气孔的产生机理十分复杂，其直接根源是氢气，因为铝合金材料在高温时溶解了大量的氢气，等焊接过程完毕，温度降低，氢气的溶解度下降，氢气上浮造成气孔的产生。（4）未焊透或未熔合。未焊透的原因多半是由焊接电流过低引起的，未融合产生的原因主要是在焊接过程中，铝合金母材还没有真正融化或者其表面的氧化膜没有清除干净而引起的。除了以上四种外，铝合金的焊接问题还有多种，如合金材料的丢失等，这些问题都严重影响到了焊接之后的铝合金的物理及化学性能，对生产出来的产品质量大打折扣。

参考文献

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