铸造铝合金MIG焊气孔形成机制

【作者】 崔海超； 林木； 芦凤桂；

【机构】 上海交通大学材料科学与工程学院；

【摘要】 汽车的车身构架采用铸造铝合金的焊接技术。气孔问题是铝合金焊接的难点。本文采用熔化极气体保护焊的方法,对铸造A356铝合金板材进行堆焊试验,通过采用不同保护气体,借助光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析统计分析焊缝内气孔的生成率,探究气孔的形成来源;改变焊枪倾角和预热温度,对比焊缝内气孔位置分布、统计不同类型气孔数量,研究气孔在焊缝中的逸出过程。研究发现较大的气孔(直径20um以上)的形貌主要为球形,而少量小气孔(尺寸在20um-10um之间)和微气孔(10um以下)形状不规则,呈现多边形形状。较大气孔的来源与焊接过程填充料Al-Mg丝在焊缝中的分布有关,在焊缝底部,Al-Mg填充料不能到达,该区域内只有少量小气孔及微气孔存在;Al-Mg填充料与基体混合区域,气孔数量较多。通过采用Ar,Ar+He及Ar+He+CO2不同保护气体研究焊缝截面的气孔生成率,结果发现,采用Ar+He气作为保护气体时气孔数量较少,气孔面积百分数为1.61%;通过改变焊板倾角,增加气孔逸出距离,发现气孔率变化较小,而焊缝底部的无气孔白色区域面积减小,气孔在焊缝中均匀分布;随后通过采用对焊板预热的方式,气孔率无明显变化,而焊缝底部白色无气孔区域消失。因此,气孔在焊缝中形成以后,通过采用增加逸出距离或提高焊缝冷却时间等方法,均不能有效改变焊缝内气孔率。通过减小填充材料中低沸点元素Mg或Zn的含量或采用He+Ar混合气体保护方式,可有效减少铸造铝合金MIG焊气孔率。最终为解决铸造铝合金焊接的气孔问题提供理论及工程参考价值。更多还原