5052铝板的焊接性能怎么样

铝镁合金焊缝中的气孔主要是由氢引起的。氢的来源有:焊丝和板材中溶解的氢及 其表面氧化膜吸附的结晶水；氩气中的氢和湿气；焊接时由于保护不好空气中的氢和水气进入焊 接熔池等。氢在铝的熔点温度下溶解度发生突变，并随温度增加而急增。铝镁合金在焊接时，焊 缝中能否产生气泡首先取决于溶入氢的浓度，在溶入氢的浓度小于0.69 cm/100g 时，形成气泡 的可能性极小。但在实际焊接过程中，由于某些因素控制不严，在电弧高温作用下，溶解于铝中 氢的浓度就会大于0.69 cm/100g，此时气孔的产生主要取决于结晶速度：当结晶速度快到恰好 抑制了气泡的形成，则氢只能饱和固溶于焊缝金属中，而不以气泡形式逸出，气孔就会发生；当 结晶速度足够慢，已形成的氢气泡来得及逸出焊缝溶池时，也不会形成气孔；当结晶速度正好使 气泡能够形成而来不及逸出时便产生气孔。其次铝镁合金的导热性强，在同样的工艺条件下其熔 合区的冷却速度是钢的4~7倍，不利于气泡的浮出，实际冷却条件下是非平衡状态。实际生产中 发现铝镁合金对氢的溶解度较大，对气孔的敏感性比纯铝低，出现的气孔比较少。 弧柱气氛中水分弧柱空间总是或多或少存在一定数量的水分，尤其在潮湿季节或湿度大的环境里进行焊接时，由 弧柱气氛中的水分分解产生的氢，溶入过热的熔融金属中，是焊缝气孔产生的主要原因。 弧柱气氛中的氢形成焊缝的气孔还与其在铝镁合金中溶解度的变化特性有关，如图3-1所示。在 平衡状态下，氢的溶解度沿图中的实线发生变化，在凝固点时可从0.69 mL/100g 突降到 0.036mL/100g，相差约20倍（在钢中只差不到2倍），这就是形成气孔的重要原因之一。况且铝镁 合金的导热性很强，在同样的工艺条件下，熔合区的冷却速度是高强钢的4~7倍，不利于气泡的 浮出，更易促使形成气孔。而在实际的冷却条件下是非平衡状态，溶解度变化沿a 间溶解度差所造成的气泡数量虽然不多，但可能来不及逸出，而在上浮途中被“搁浅”，形成粗大而孤立的“皮下气孔”；同样，若 冷却速度较小，从a 到b’气孔虽然多一些，但可能来得及聚合浮出，在凝固点时，由于溶解度 突变 c’)，伴随着凝固过程可在结晶的枝晶前沿形成许多微小气泡，枝晶晶体的交互生长致使气泡的生长受到限制，并且不利于浮出，因而可沿结晶的层撞线形成均布形式的 小气孔，称为“结晶层气孔”。 不同的合金系统，对弧柱气氛中水分的敏感性不同，纯铝对气氛中水分最为敏感。Al-Mg 合金含 Mg 量增高，氢的溶解度和引起气孔的临界分压PH2均随之增大，因而对吸收气氛中水分不太敏感。 相比起来，仅对气氛中水分而言，同样焊接条件下，纯铝焊缝产生气孔的倾向要大些。 不同的焊接方法，对弧柱气氛中水分的敏感性也是不同的。TIG 或MIG 焊接时氢的吸收速率和吸 收数量有明显差别。在MIG 焊接时，焊丝是以细小熔滴形式通过弧柱而落入熔池，由于弧柱温度 最高，且熔滴比面积很大，熔滴金属显然最有利于吸收氢；而TIG 焊接时，主要是熔池金属表面 与气体氢反应，因其比表面积小和熔池温度低于弧柱温度，吸收氢的条件不如MIG 焊时有利。同 时，MIG 焊的熔池深度一般大于TIG 焊时深度，也不利于气泡的浮出。所以，MIG 焊焊接时，在 同样的气氛条件下，焊缝气孔倾向要比TIG 焊时大些。 氧化膜中水分在正常的焊接条件下，对于气氛中的水分已经尽量加以限制，这时，焊丝或工件的氧化膜中所吸 附的水分将是生产焊缝气孔的主要原因。而氧化膜不致密、吸水性强的铝合金，要比氧化膜致密 的纯铝具有更大的气孔倾向。这是因为铝镁合金的氧化膜是由Al2O3和MgO 所构成，而MgO 越多， 形成的氧化膜越不致密，因而更容易吸附水分。 MIG焊接时，焊丝表面氧化膜的作用将具有重要意义。MIG 焊接时，由于熔深较大，工件端 部的氧化膜迅速熔化掉，有利于氧化膜中水分的排除，坡口氧化膜对焊缝气孔的影响就小得多了。 焊丝表面氧化膜的清理情况对焊缝含氢量的影响是比较大的， Al-Mg 合金焊丝，则其影响更显 著。实践表明，在严格限制弧柱气氛水分的MIG 焊接条件下，用Al-Mg 合金焊丝比用纯铝焊丝时 具有较大的气孔倾向。 TIG 焊接时，在熔透不足的情况下，母材坡口根部未除净的氧化膜中所吸附的水分，常常是产生 焊缝气孔的主要原因。这种氧化膜不仅提供了氢的来源，而且能使气泡聚集附着。在刚刚形成熔 池时，如果坡口附近的氧化膜未能完全熔化而残存下来，则氧化膜中水分因受热而分解出氢，并 在氧化膜上萌生出气泡；由于气泡是附着在残留氧化膜上，不容易脱离浮出，而且还因气泡是在 熔化的早期形成的，有条件长大，所以常常造成集中形式的大气孔。这种气孔在焊缝根部有未熔 合是就更严重。坡口端部氧化膜引起的气孔，常常沿着熔合区原坡口边缘分布，且内壁呈氧化色 彩，是其重要特征。由于Al-Mg 合金比纯铝更容易形成疏松而吸水性强的厚氧化膜，所以Al-Mg 合金比纯铝更容易产生这种集中形式的氧化膜气孔。为此，焊接铝镁合金时，焊前必须特别仔细 地清理坡口端部的氧化膜。 顺便提到，母材表面氧化膜也会在近缝区引起“气孔”，主要发现于Al-Mg 合金气焊的条件下， 实际上用气焊火焰沿板表面加热一道后，也能看到这种现象。这种“气孔”往往以表面密集的小 颗粒状的“鼓泡”形式呈现出来，也可认为是“皮下气泡”。关于这种“气孔”的产生机理，还 没有比较合理的解释。 材料特性由于液态铝在高温时能吸收大量的氢，冷却时氢在其中的溶解能力急剧下降，在固态时又几乎不 溶解氢，致使原来溶于液态铝的氢大量析出，形成气泡。同时，因铝及铝合金密度小、导热性很 强，不利于气泡的逸出，因此，铝及铝合金焊接易产生气孔。此外，铝镁合金化学活泼性强，表 面极易形成熔点高的氧化膜Al2O3和MgO，由于MgO 的存在，形成的氧化膜疏松且吸水性强，这 就更难避免焊缝中产生密集气孔。用TIG 焊，虽然负半周瞬间氩离子对氧化膜具有“阴极雾化” 作用，但并不能去除氧化膜中的水分，因而铝镁合金焊接比纯铝具有更大的气孔倾向。 氩气的流量与纯度氩气的流量是影响熔池保护效果的一个重要参数。流量过小，氩气挺度不够，排除周围空气能力 弱，保护效果差。但是流量过大，不仅浪费氩气，而且会引起喷出气流层流区缩短，紊流区扩大， 将空气卷入保护区，反而降低了保护效果，使焊缝易产生气孔。这一点在现场施焊时，往往被忽 视。因此，必须选择合适的氩气流量。氩气流量与喷嘴直径大小有关。氩气的纯度对焊接质量也 有较大的影响。氩气纯度低、杂质多，可增加弧柱气氛中氢的含量，同时也降低“阴极雾化”效 焊接工艺焊件坡口准备、组对方式和焊接工艺参数的选择对防止气孔产生至关重要。焊件组对时根部留有 间隙，可使氧化膜有效地暴露在电弧作用范围内。改变焊接参数可影响气体逸出和溶入熔池条件。 焊接速度过慢，熔池保留时间长，增加氢的溶入量；焊接速度较快，易产生未焊透和未熔合缺陷。 实践证明，采用较快的焊接速度，并配以较大的焊接电流，可有效防止气孔的产生。增大焊接电 流不仅能保证根部熔合，而且能增加电弧对熔池的搅拌作用，有利于根部氧化膜中气泡的浮出， 从而减少气孔的产生。 焊接操作技术掌握熟练的操作技能也是防止气孔的一个重要环节。铝镁合金管道现场焊接位置一般为全位置焊 接，施焊时金属熔池所处空间位置不断改变，操作难度较大。但焊枪与工件表面后倾角不能随熔 池位置的改变而任意改变。若夹角过小，其内侧产生紊流，外侧则氩气挺度不够，气体保护熔池 效果差。水平管仰焊接头部位可采用交叉接头法，以避免接头部位产生密集气孔。此外，钨极伸 出长度过长、电弧过长或不稳等，都可能造成保护气体的污染而使焊缝产生气孔。 其它影响因素除上述因素外，还应注意环境因素等方面的影响。在高湿度的环境下，焊丝或输氩管内壁易吸附 结晶水。因此，环境相对湿度愈低愈好。环境温度低于5C 施焊时要预热。

关于焊接厚度的问题，依照个人的手法和焊接设备来说，一般好手是可以焊接0.6毫米的铝合金，如果通过专用的饿焊接设备，比如可以10A起弧的稳定铝焊机可以焊接0.5MM左右，镁合金焊接材料及设备的运用可以与威欧丁焊接探讨。

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铝及铝合金焊接时具有以下特性：

1、铝的强氧化能力 铝和氧的化学结合力很强，常温下表面就能被氧化而生成一层厚度为0.1~0.2μm的Al2O3薄膜，Al2O3的熔点高达2050℃，远远超过铝及铝合金的熔点（660℃），而且体积质量大，约为铝的1.4倍。焊接过程中，Al2O3薄膜会阻碍熔化金属之间良好结合，形成夹渣，并且还会吸附水分，在焊缝中产生气孔。

2、较大的热导率和比热容 铝及铝合金的热导率和比热容约比钢大1倍，焊接过程中大量热量被迅速传导到基体金属内部，因此消耗更多的热量。

3、热裂倾向大 铝及铝合金的线胀系数约为钢的2倍，凝固时的体积收缩率达6.5%。因此，焊接时具有一定的热裂倾向。

4、容易形成气孔 氮不溶于液态铝，铝也不含碳。因此，焊接铝及铝合金时在焊缝中不会产生N气孔和CO气孔，只可能产生氢气孔。

氢在液态铝中的溶解度为0.7mL/100g，而在660℃凝固温度时，氢的溶解度突然降至0.04mL/100g，使原来溶于液态铝中的氢大量析出，形成气泡。同时，铝和铝合金的的密度小，气泡在熔池中的上升速度较慢，加上铝的导热性强，熔池冷凝快，因此，上升的气泡往往来不及退出而留在焊缝中成为气孔。

5、接头不等强度 铝及铝合金的热影响区由于受焊接热循环作用而发生软化，强度降低，使接头与母材金属无法达到等强度。工业纯铝及非热处理强化铝合金的强度约为母材金属的75%~100%；热处理强化铝合金的接头强度较小，只有母材金属的40%~50%。

6、焊穿 铝及铝合金从固态转变为液态时，无明显的颜色变化，所以不易判断母材金属温度，施焊时常会因温度过高无法察觉而导至烧穿。

铝合金按照抗拉强度可以分为：低强度、中等强度和高强度铝合金。如1系纯铝就是低强度铝合金，6系铝合金属于中等强度铝合金，2系、7系铝合金属于高强度铝合金。按照热处理强化程度可分为：热处理可强化铝合金和热处理不可强化铝合金。纯铝、铝锰合金、铝镁合金属于热处理不可强化铝合金，铝铜和铝镁硅合金属于热处理可强化铝合金。铝合金根据合金成分和合金含量不同，分为上百种牌号，从1系到7系，各种牌号的铝合金的性能是不同的。通过各项性能可能把百种牌号铝合金进行分类，有助于大家合理选择。按照焊接性能可分为：可焊接和不可焊接铝合金。我们常见的铝合金大都是可以焊接的。按抗腐蚀性可分为高抗腐蚀性和低抗腐蚀性铝合金。还有镁元素的铝合金耐腐蚀性更强。

,热导率、电导率及热膨胀系数大

,化学活性强

,易氧化且氧化物的熔

点高等特点

,使镁合金的焊接必须解决以下一系列问题

:

(1)

粗晶

　镁的熔点低

,热导率高

,焊接时需采用大功率的焊接热源

,焊缝及近缝区易产生过热、晶粒长大、结晶偏析等现象

,降低了接头性能。

(2)

氧化与蒸发

　镁的氧化性极强

,易同氧结合

,

在

焊

接

过

程

中

易

形

成

MgO

,

MgO

熔

点

高(2

500

℃),密度大

(3.

2

g

Π

cm-

3)

,易在焊缝中形成细小片状固态夹渣

,不仅严重阻碍焊缝成形

,也降低焊缝性能。镁在焊接高温下

,还易与空气中的氮化合生成镁的氮化物

,氮化镁夹渣也会导致焊缝金属的塑性

下

降

,

使

接

头

性

能

变

坏。镁

的

沸

点

不

高

(

1100

℃),在电弧高温下很易蒸发。

(3)

薄件的烧穿与塌陷

　在焊接薄件时

,由于镁合金熔点较低

,而氧化镁的熔点很高

,两者不易熔合

,焊接操作时难以观察焊缝的熔化过程。温度升高

,熔池的颜色也没有显著变化

,极易产生烧穿和塌陷现象。

(4)

热应力和裂纹

　镁及镁合金热膨胀系数较大

,约为钢的

2

倍

,铝的

1.

2

倍

,在焊接过程中易引起较大的焊接应力与变形。镁易与一些合金元素(如

Cu、Al

、Ni

等)

形成低熔点共晶体

(如

Mg

-

Cu

共晶点温度为

480

℃,Mg-

Al

共晶点温度为

430

℃,Mg-Ni

共晶点温度为

508

℃),脆性温度区间较宽

,易形成热裂纹。研究发现

,当

w

(Zn)

>

1

%时会提高热脆性

,并可能导致焊接裂纹。在镁中加入

w

(Al)

≤10

%

,可细化焊缝晶粒

,改善焊接性。含少量

Th

的镁合金具有良好的焊接性

,无裂纹倾向。

(5)

气孔

　焊镁时易产生氢气孔

,氢在镁中的溶解度也是随温度的降低而急剧减小。

(6)

镁及其合金在空气环境下焊接时易氧化燃烧

,熔焊时需用惰性气体或焊剂保护。

铝及其合金化学活泼性很强，表面易形成氧化膜，且多具有难熔性质（如Al2O3的熔点约为2050℃，MgO的熔点约为2500℃），加之铝及其合金导热性强，焊接时容易造成不熔合现象。由于氧化膜密度同铝的密度极其接近，所以也容易成为焊缝金属的夹杂物。时，氧化膜（特别是有MgO存在的不很致密的氧化膜）可以吸收较多的水分而常常成为形成焊缝气孔的重要原因之一。此外，铝及其合金的线胀系数大（约为钢的2倍），导热性又强（比钢约大一倍多），焊接时容易产生翘曲变形。