浅谈工业大风扇焊接缺陷产生

随着国内外工业大风扇行业的发展，对工业大风扇也提出了越来越高的要求，安全、效能已成为新型工业大风扇的发展方向。尤其近些年我国工业大风扇不断提升安全等级，铝合金材料在工业大风扇上的使用是有较大优势的。安全性是衡量工业大风扇性能品质的第一要素，风扇结构强度除母材的科学选取外，焊接质量同样最为关键，焊接质量是关乎工业大风扇的运行安全、外观质量以及整个内部装饰顺利实现等很多方面的重要因素，因此铝合金的焊接一直是我们公司乃至整个工业大风扇制造行业中最为重视的内容。本文中通过对铝合金焊接各方面知识的学习、积累，并受到其他专家老师的启发、指导，主要就铝合金材料的焊接缺陷及防治措施进行粗浅分析。

我们首先来分析一下铝合金的成分及特点。铝合金的成分特性纯铝强度很低，一般很少使用，在纯铝中加入铜、镁、锰、硅、锌、钒和铬等合金元素，可获得不同性能的铝合金。根据铝合金的化学成分不同可以分成非热处理强化铝合金和热处理强化铝合金，非热处理强化型铝合金包括铝锰和纯铝合金两类。这种合金由于热处理效果很差，所以只能通过冷作硬化加工来提高强度。它具有适中的强度、优良的塑性、容易通过压力加工制成各种半成品，并具有满意的焊接性、良好的耐震性和耐腐蚀性。因此又称为防锈铝合金。

铝合金的特点：（1）铝合金表面易氧化，而氧化皮的熔点很高，约~C，这就使铝合金焊接相对困难；（2）合金的导热系数比钢大3—4倍，这就使焊接热输入要求高，母材热影响区范围大；（3）同体积的铝合金与钢相比，所需的热量较低；（4）合金与钢比，热扩散范围大二倍，因此，内应力很小，但由于铝材料屈服强度低，变形比钢大。

当我们了解了这两点以后就应该明白铝合金焊接时绝不是一件简单的事，由于铝合金各种特性使得铝合金焊接是非常容易出现缺陷，此外铝对光和热的放射很强，在焊接过程中铝合金融化后颜色变化小，焊接过程不容易控制，也使得比钢容易出现焊接缺陷，铝合金焊接时常见的缺陷有：气孔、裂纹与未熔合等。所以我们可以通过不同的缺陷去做出相应的措施。

1、气孔

气孔是铝合金焊接最常见缺陷，气孔的存在，对焊缝的机械性能是极为不利的，由于铝合金导热快，焊接溶池停留时间短，焊缝中的氢没有及时溢出引起的，而氢气的来源有以下几个方面：

①焊接前，在母材和填充材料表面黏附获吸附水分、有机物、腐蚀生物等分解产生的氢。②在母材和填充材料中固熔的氢。③保护气体中的氢。④电弧气氛中侵入了空气中的水分。⑤氩弧焊时，氩气流量小，电流小，焊速快，喷嘴内不干净或有水汽，也导致氢气产生。

在实际焊接过程中，从上述氢源产生的氢要经过复杂的过程、完全防止气孔的发生非常困难。但作为防止气孔发生还是有相对较为有效的方法：①尽量减少向熔池溶解氢。②选择容易释放溶解在熔池中氢的焊接条件。③焊前认真清理焊件表面尤其是坡口表面的油污、水分和氧化膜，并尽量在短时间内焊接。④根据板厚、焊接位置选择合适的焊接条件，一定要按选定的焊接条件进行焊接，焊接时的电弧长度3-6mm。⑤坡口根部间隙对气孔的发生影响很大。因此，在横焊位置或仰焊位置施焊时，根部间隙为1mm较为合适。⑥双面焊接时，背面要清根后再焊接。⑦焊缝的首尾端和断弧处易出现气孔，因此，要尽量采用引板起弧和熄弧，焊接过程一旦中断，应适当空出一段再焊。

2、裂纹

焊接铝及铝合金时，焊接材料不合适时或工艺措施不当时，会出现裂纹。根据裂纹发生的部位和形态，可分为以下两类：①缝金属的纵裂纹、横裂纹、弧坑裂纹、根部裂纹、微裂纹等。②热影响区的焊趾裂纹、熔合线附近的微裂纹。

根据裂纹发生机理分类，在焊接区发生的裂纹是热裂纹，主要是由于晶界合金元素偏析或存在低熔点物质引起的。在铝合金的焊接中，我们可以通过有针对性的措施对各种裂纹进行防范，以下是焊接施工上应当注意的：①母材和填充材料组合不当必然要产生裂纹，这种情况很容易在焊接区域发生上述的各种裂纹。②焊道纵裂纹，容易在坡口间隙宽的场合或卷边接头、角接接头焊接时，因熔敷金属量少、焊道扁平而发生。所以坡口的根部间隙不能太大，以不超过去1mm为宜，还要注意增加熔敷金属量、减少铝结构件的拘束合制定合理的焊接顺序。③弧坑裂纹是在焊接最后凝固区中心发生的，所以，在中断焊接时不允许向上挑弧，有条件的话，尽量在熄弧板上熄弧或通过焊机本身的电流衰减来填满弧坑，这需要一定的操作技巧，一旦出现裂纹，要用风动工具剔出裂纹，然后再进行焊补。④垫板焊发生的根部裂纹，采取焊前预变形或在垫板上开沟槽可以防止。⑤层间微裂纹，通过控制母材、焊接条件合层间温度可以防止。特别在MIG焊时控制层间温度更为重要。

3、未熔合

6mm以下的铝合金薄板，焊接时很少发生未熔合缺陷，当进行厚板多层焊的场合，在坡口面或焊道之间则发生未熔合缺陷。防止未熔合缺陷应该注意以下几个方面：①选取合理的焊接规范，特别是根据板厚选择适合的焊接电流。②因为坡口角度不正确或坡口半径太小容易产生未熔合，所以在焊接时我们要在可能的范围内选择较大的坡口角度，以及清根时增大坡口的半径，经过我们在实践中不断摸索，70°的坡口在厚板铝合金焊接时是比较合适的。③层间未熔合也是多层焊过程中较多出现的缺陷，注意层间温度的控制，焊道间的清理以及焊接时正确的焊枪角度可以有效地防止这种未熔合缺陷。④MIG焊时，有时焊后在焊道表面上产生黑粉，在时要用钢丝刷等工具除去黑粉再进行焊接，可以减少未熔合缺陷的发生。

当然即使考虑了各种减少焊接变形的措施，焊接后的铝合金构件还是有可能会发生变形。所以焊后的矫正也是重要构件必要的工艺步骤我们所用的调修方法主要有加热调修或机械方法的调修。

最后随着铝合金焊接技术的不断发展、不断改进，以及各种缺陷控制措施不断进步、不断完善，相信铝合金焊接构件一定会在工业大风扇的生产乃至其他各种机械构架产品的领域中发挥更广泛的作用。

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