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使用铝焊丝焊接铝合金材料时,产生裂纹的原因和解决方法

   作者:普天焊接   发布时间:2019-04-20 14:31   浏览次数:

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焊接铝合金材料离不开铝焊丝的使用,铝合金材料是一种较常用的工艺材料,目前在机械制造业中应用十分广泛,尤其是在空气分离设备中,各种容器,塔器,换热器,冷却器,贮槽,管道等大多都采用铝合金材料。

由于铝合金的导热系数大(大约为钢的4倍),冷却速度快,焊接熔池的一次结晶速度也快.另外,其线膨胀系数大(为钢的2倍),凝固时的体积收缩率为6.5%左右,易产生焊接变形,所以,铝合金焊缝的内应力及焊接接头刚性拘束力都比较大,若想对应力过大,复杂的受力状态会使焊缝产生热裂纹。

铝合金材料的这些特点以及空分设备生产工艺的特殊性,使铝合金材料在脱脂加工、组装、焊接、探伤等工艺中的要求与一般碳钢材料不同。

在铝合金焊接过程中,由于材料的种类、性质和焊接结构不同,焊接接头中可能出现各种裂纹,裂纹可使结构强度降低,甚至引起整个结构的突然破坏。因此,焊缝中是不允许存在裂缝的。

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裂纹的形态和分布特征都很复杂,根据裂纹产生的部位,铝合金焊接裂缝可分为以下两种形式:

(1)焊缝金属中的裂纹。焊缝金属中的裂纹包括纵向裂纹,横向裂纹,弧坑裂纹,发状或弧状裂纹,焊根裂纹和显微裂纹(尤其在多层焊时)。、

(2)热影响区的裂纹。包括焊趾裂纹,层状裂纹和熔合线附近的显微热裂纹。

如果按裂缝产生的温度区间,铝合金焊接裂缝又可分为热裂纹和冷裂纹。铝合金焊接焊缝中冷裂纹几乎很难看到,常见的是焊接热裂纹。

为了准确研究铝合金焊接热裂纹产生的机理,将其焊接熔池的结晶过程分为三个阶段。

*液固阶段。

焊接熔池在高温冷却开始结晶时,只有很少数量的晶核存在,随着温度的降低和冷却时间的延长,晶核逐渐长大,并出现新的晶核,但是,在这个过程中,液泪始终占有较多的份额。且相邻晶粒之间不接触,对还未凝固的的液态铝合金的自由流动没有阻碍,在这种情况下,即使有拉伸应力存在,倍拉开的缝隙也能即使的倍流动着的液态金属所填满。因此,在液固阶段基本不会产生裂纹。

*固液阶段。 

在汉街熔池晶体继续进行时,焊池中固相不断增多,先前晶体的晶核不断壮大,当温度降低到某一数值时,已经凝固的铝合金金属晶体就会相互发生接触,并且不断倾轧在一起。这时候,业态铝合金的流动受到阻碍,也就是说熔池结晶进入了固液阶段的。因此,由于液态铝合金金属较少,晶体本身的变形可以强烈发展,晶体间残存的液相则很难流动,在拉伸应力作用下产生的微小缝隙都无法填充。这时,只要稍有拉伸应力的存在,就有产生裂纹的可能性,因此,这个阶段又叫做“脆性温度区”。

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*完全凝固阶段。 

熔池金属完全凝固后所形成的焊缝,受到拉应力时,就会表现出较好的强度和塑性,在这一阶段产生裂纹的可能性相对较小。一般情况下,杂质较少的金属 (母材和焊接材料)由于脆性温度区间较窄,拉应力在这个区间作用的时间比较短,使得焊缝的总应变量比较小,因此,焊接时产生的裂纹倾向较小。如果焊缝中杂质比较多,则脆性温度区间范围比较宽,拉伸应力在这个区间的作用时间就比较长,产生裂纹的可能性也比较大。

以上就是铝焊丝焊接铝合金材料时,产生裂纹的原因和解决方法,希望以上内容可以帮到您。


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