火焰硬钎焊对铝合金MIG焊焊缝凝固裂纹的影响

2016-03-13殷荣幸钱金法

现代商贸工业 2016年3期

关键词：熔点钎焊晶界

殷荣幸钱金法

(常州机电职业技术学院，江苏常州 213164)

1 引言

某企业的同轴换热器如图1所示，其材质为铝合金6063。

图1 同轴管焊接示意图

焊接过程为：先按照工艺用MIG焊(131)进行两个地方的环缝焊接，焊完后进行焊接检验及水压试验；焊缝无渗漏，再按照工艺进行火焰硬钎焊(912)。焊完后再进行水压试压，发现之前焊完的MIG焊焊缝出现渗漏。这说明，钎焊前MIG焊缝无渗漏；钎焊接头没有质量问题，而之前的MIG焊接头出现了微裂。

2 火焰硬钎焊

这里所说的火焰硬钎焊是指采用熔点高于450℃的钎料，用氧乙炔火焰进行焊接的方法。火焰钎焊焊接铝及铝合金时一般用还原焰或弱还原焰。

3 铝合金焊接特点

(1)在铝合金表面氧化膜阻碍母材的熔化和熔合中，氧化膜的比重大，不易浮出表面，易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺陷。

(2)铝材的表面氧化膜和吸附的水分易使焊缝产生气孔，铝及铝合金在液态能溶解大量的氢，固态几乎不溶解氢.在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中，氢来不及溢出而极易形成氢气孔。

(3)铝合金的线膨胀系数大、导热快。凝固时容易产生缩孔、疏松、热裂纹及较大的内应力。

(4)铝对光、热的反射能力较强，固、液转态时，没有明显的色泽变化，焊接操作时判断较难。

4 MIG焊焊缝金相组织

为了找出MIG焊焊缝开裂产生的原因，我们对MIG焊焊缝未开裂的部分和开裂处分别取样，制作金相试样，分别观察金相组织及断口形貌。图2为MIG焊未开裂处的金相组织；图3为MIG焊开裂处的金相组织及断口形貌。

图2 MIG焊未裂处焊缝金相组织

图3 MIG焊焊缝开裂处金相组织

从图2中可以看出，6063铝合金焊缝的晶界处存在一层较薄的低熔点共晶体；从图3中可以看出，MIG焊焊缝开裂的地方是沿焊缝晶界液膜的地方开裂的。

5 焊缝凝固裂纹产生原因

迄今为止，凝固裂纹仍然是焊接过程中难以克服的焊接缺陷之一，尤其是在焊接铝合金、镍基合金和奥氏体不锈钢时。焊缝中凝固裂纹主要是在焊缝凝固后期或焊缝经过再次加热后产生的，原因主要有：(1)焊缝晶界处存在少量低熔点共晶体；(2)存在较大的焊接拉应力。

从产品施焊工艺来分析，先按照工艺进行MIG焊焊接，焊缝晶界处已经存在少量低熔点共晶体(AL-Si-Mg的化合物)。然后进行火焰硬钎焊时，由于加热温度较高(>450℃)，而铝合金的热导铝较大，传热较快。所以，热钎焊时，MIG焊焊缝处于较高温度，晶界处低熔点物质熔化。在焊接应力和热应力的作用下，MIG焊焊缝就会有热裂纹产生。