镁合金常见焊接缺陷及防止措施探讨

边文亮

（新疆石河子职业技术学院，新疆 石河子 832000）

焊接是工业生产中产品组合及装配的重要工序，产品的材料和用途不同，对焊接就会有不同的要求和标准。镁合金因优点较多，所以在航空工业座舱骨架、设备支架以及机轮轮毂等承载力较小的零部件中应用较广。在镁合金焊接作业中，受到焊材质量、焊接工艺参数、焊接作业环境、焊接手法以及焊后热处理等因素的影响，会出现不同的焊接缺陷，不仅会降低生产效率，而且会影响到产品的应用性能。所以应该对镁合金焊接中的常见缺陷进行原因分析，然后制定出相应的防止措施，从而提高镁合金焊接质量。

1 镁合金焊接中出现气孔的原因及防止措施

1.1 出现气孔的原因

气孔是镁合金焊接中比较常见的焊接缺陷，一般见于焊缝中，气孔的存在会降低焊接的强度和刚度。气孔一般是因为焊接熔池中的气体在熔池凝固时没有及时逸出而形成的，而这些气体的来源与焊接形式相关。对于镁合金焊接而言，在采用熔化焊时，气孔中的气体主要是熔池中的氢气，母材、焊丝、弧柱的周围会存在一定的水分，焊接过程中水分子中的氢就会进入熔池中，而镁合金的导热性较强，在熔池快速凝固时，氢无法及时逸出就会形成气孔。在镁合金的表面容易形成氧化镁薄膜，如果镁合金中镁的含量越多，则更容易吸附水分而导致气孔的产生。其中熔化极惰性气体保护焊焊缝中的气孔最多，因为焊丝中氧化膜吸附水分较多，所以导致熔池中氢的含量增加。

1.2 气孔的防止措施

因为气孔的形成主要是熔池中的氢无法及时逸出造成的，所以应该从源头上控制氢的产生。为了减少焊丝和母材表面的水分，应该做好对焊丝的保存质量管理，尽量使其处于干燥的环境中，在焊接作业前，要对其进行烘干处理。在焊接作业开始前，做好对母材的清洗，可采用机械清理和化学清洗相结合的方式，尽量降低母材表面的水分。控制好焊接作业环境的湿度，利用有效手段加强对湿度的调节。通过调整焊接参数可对熔池中的气体逸出和溶入进行控制，比如适当提高焊接电流和焊接速度，使熔池中气体的逸出条件优于溶入条件，可减少气孔的产生。此外，在焊接保护的惰性气体中适当加入CO2或者O2可减少氢的溶入，从而降低气孔的产生。

2 镁合金焊接中出现热裂纹的原因及防止措施

2.1 出现热裂纹的原因

在镁合金焊接中的热裂纹主要有凝固裂纹和液化裂纹两种形式，主要是焊缝金属在凝固过程中，由于晶间残存的液膜承受较强的应力而分离所产生裂纹。在焊接过程中，镁合金中的镁元素容易与铝、铜、镍等微量元素发生反应而生成低熔点的共晶化合物。在凝固的过程中，当温度降至固相线附近时，生成的共晶化合物会以液体薄膜的形式分布于晶间，导致晶间结合力大大降低。而因镁合金的热膨胀系数较大，焊接时产生的热变形在凝固过程中会受到较大的收缩应力，因晶间结合力降低，所以会开裂形成凝固裂纹。

2.2 热裂纹的防止措施

为减少热裂纹的产生，应该严格控制母材和焊丝的元素含量，尽量减少易偏析元素及有害杂质的含量，降低低熔共晶化合物的产生。通过调整焊接参数，亦可控制热裂纹的产生。在焊接速度偏低时，椭圆形的熔池中柱状晶会以人字纹的形式向焊缝中生长，偏析弱面形成概率较低，不易出现热裂纹。而焊接速度教高时，泪滴形的熔池中柱状晶就会垂直向焊缝中生长，容易形成偏析弱面，易出现热裂纹。此外，通过调整焊接热输入以及焊接顺序等措施，也可以降低热裂纹的产生，可根据实际情况进行调整。

3 镁合金焊接中出现变形的原因及防止措施

3.1 出现变形的原因

因为镁合金的导热性能好，热膨胀系数大，所以在焊缝冷却凝固的过程中，近缝区和母材在受到较强的收缩应力作用下而产生变形，最终导致焊缝处的形状与尺寸都发生了改变。

3.2 变形的防止措施

对焊缝结构进行优化布局，控制好焊缝的位置以及焊缝之间的距离，保证焊缝周围有足够的空间进行散热，减少焊接变形。根据焊件的用途和焊接位置，合理设计焊缝形状和尺寸，最大程度降低收缩应力对焊缝和母材的影响。可在焊接前对母材进行预加热，以此来降低焊缝金属与母材的温差，减少焊接收缩应力，控制变形。在焊接过程中，可以用专用工具和支撑杆等装置固定镁合金焊件，在焊缝温度降至室温后，再用锤击法来释放部分焊接应力。预测焊接变形的大小和方向，然后在焊接时采用方向相反、大小相等的人为变形，以此来抵消焊接变形。还可以先焊接构件的小单元，然后将小单元整体焊接的方式来降低焊缝收缩变形。

4 结 语

在镁合金的焊接作业中，受到焊接操作人员或者外界因素的影响难免会出现气孔、裂纹、变形、气孔等焊接缺陷。为了保证焊接质量，避免这些缺陷的产生，应该做好充分的准备工作，加强对焊材和焊接作业环境的控制，加强对焊接操作人员的岗前培训，强化其质量意识和安全意识，加强对焊接过程中的质量监督，切实保证焊接质量，提高工业生产效率。