鋁合金(jīn)除具有鋁(lǚ)的一般特性外,由於(yú)添加合金化元素的(de)種類(lèi)和數量的不同又具有一些(xiē)合(hé)金的具體特性。鋁合金的密度為2.63~2.85g/cm3,有較高的強度(σb為110~650MPa),比強度接近高(gāo)合金鋼,比剛(gāng)度(dù)超過(guò)鋼,有(yǒu)良好的鑄造性能和塑性加工性能,良好的導電、導熱性(xìng)能,良好的耐(nài)蝕(shí)性和可焊性,可作結構材料使用(yòng),在航天、航空、交(jiāo)通運輸、建築(zhù)、機電、輕化和日用品中有著廣泛的應用。

根據鋁合金焊(hàn)接時(shí)產生熱裂紋的機理,可以從冶金因素和工藝因素兩個方麵進行改進,降低鋁合金焊接熱裂紋產生的機率(lǜ)。
在冶(yě)金因(yīn)素方麵,為了防止焊接時產生晶間熱(rè)裂(liè)紋,主要通過調整焊縫合金係統(tǒng)或向填(tián)加金屬中添加(jiā)變(biàn)質劑。調整焊縫合金係統的著眼點,從抗裂角度考(kǎo)慮,在於控製適量的易熔共晶並縮小結晶溫度(dù)區間。
由於鋁合金屬於(yú)典型的共晶型合金,最大裂紋傾向正好同合金的“最大”凝固溫(wēn)度區間相對應,少量易熔共晶的存(cún)在總是增大(dà)凝固裂紋傾向,所(suǒ)以,一般都是使主要合金元素含量超過裂紋傾向最大時的合金組元,以便能產生“愈合”作用。
而(ér)作為變質劑向填加金屬中加入Ti、Zr、V和B等微量(liàng)元素,試圖通過細化晶粒來改善塑性(xìng)、韌性,並達(dá)到防止(zhǐ)焊接熱裂紋的目的嚐試,在很早以前(qián)就開始了,並且取得了效果。
試驗中加入的Zr為 0.15%,Ti+B 為0.1%。根據結果,發現同時(shí)加入Ti 和B可以顯著提高抗裂性能。Ti、Zr、V、B及Ta等元素的共同特點(diǎn),是都能同鋁形成一係列包晶反應生成難熔金屬化合物(Al3Ti、Al3Zr、Al7V、AlB2、Al3Ta等(děng))。這種細小的難熔質點,可成為液體金(jīn)屬凝固時的非自發凝固的晶核,從而可以產生(shēng)細化晶粒作用。
在工藝因素上,主要是焊接規範、預熱、接頭形式和焊接順序,這些方法都(dōu)是從焊接應力上著手來解決(jué)焊接裂紋。焊接工藝參數影響凝固過程的不(bú)平衡(héng)性和凝固的組織狀(zhuàng)態,也影響凝(níng)固過程中(zhōng)的應變增長速度,因而影響裂紋(wén)的產生。
熱(rè)能集(jí)中的焊接方法,有利(lì)於快(kuài)速進行焊接過程,可防止形成方向性強的粗大柱狀晶,因而(ér)可以改(gǎi)善抗(kàng)裂性。采用小的焊接(jiē)電流,減慢焊(hàn)接速(sù)度,可減(jiǎn)少熔池過(guò)熱,也有利於改善抗裂性。
而焊接速度的提高,促使增大焊接接頭的應變速度,增大熱裂的傾向。可(kě)見,增大焊接速度和焊接電流,都促(cù)使增大裂紋傾向。在鋁結構裝配、施焊時不使焊縫承受很大(dà)的鋼(gāng)性,在工藝上可采取分段焊、預熱(rè)或適當降低焊接速度等措施。
通過預熱,可以使得試件相對膨脹量較小,產生焊(hàn)接應力相應降低,減小(xiǎo)了在脆性溫度區間的應力;盡量采用開坡口和留(liú)小間(jiān)隙的對接焊,並避免采用十字形接(jiē)頭及不適當(dāng)的定位、焊接順序;焊接結束或中斷時,應及時填滿弧坑,然後再移去熱源,否則易引起(qǐ)弧(hú)坑裂紋。對於5000係(xì)合金多(duō)層焊(hàn)的焊接接頭,往往(wǎng)由於晶間局部熔化而產(chǎn)生(shēng)顯微裂紋,因此必須控製後一(yī)層焊道焊接熱(rè)輸入量。
而根據試驗所(suǒ)證明,對於鋁合金的(de)焊接,母材和填充材料的表麵(miàn)清理工作也相當重要。材料的夾雜在焊縫中將成為裂(liè)紋產(chǎn)生的源頭,並成(chéng)為引起焊(hàn)縫性能下(xià)降的最(zuì)主要原因。