蘇州大王環境科技
隨著國內外工業大風扇行業的發展，對工業大風扇也提出了越來越高的要求，安全、效能已成為新型工業大風扇的發展方向。尤其近些年我國工業大風扇不斷提升安全等級，鋁合金材料在工業大風扇上的使用是有較大優勢的。安全性是衡量工業大風扇效能品質的第一要素，風扇結構強度除母材的科學選取外，焊接質量同樣最為關鍵，焊接質量是關乎工業大風扇的執行安全、外觀質量以及整個內部裝飾順利實現等很多方面的重要因素，因此鋁合金的焊接一直是我們公司乃至整個工業大風扇製造行業中最為重視的內容。本文中透過對鋁合金焊接各方面知識的學習、積累，並受到其他專家老師的啟發、指導，主要就鋁合金材料的焊接缺陷及防治措施進行粗淺分析。
我們首先來分析一下鋁合金的成分及特點。鋁合金的成分特性純鋁強度很低，一般很少使用，在純鋁中加入銅、鎂、錳、矽、鋅、釩和鉻等合金元素，可獲得不同效能的鋁合金。根據鋁合金的化學成分不同可以分成非熱處理強化鋁合金和熱處理強化鋁合金，非熱處理強化型鋁合金包括鋁錳和純鋁合金兩類。這種合金由於熱處理效果很差，所以只能透過冷作硬化加工來提高強度。它具有適中的強度、優良的塑性、容易透過壓力加工製成各種半成品，並具有滿意的焊接性、良好的耐震性和耐腐蝕性。因此又稱為防鏽鋁合金。
鋁合金的特點：（1）鋁合金表面易氧化，而氧化皮的熔點很高，約2050~C，這就使鋁合金焊接相對困難；（2）合金的導熱係數比鋼大3—4倍，這就使焊接熱輸入要求高，母材熱影響區範圍大；（3）同體積的鋁合金與鋼相比，所需的熱量較低；（4）合金與鋼比，熱擴散範圍大二倍，因此，內應力很小，但由於鋁材料屈服強度低，變形比鋼大。
當我們瞭解了這兩點以後就應該明白鋁合金焊接時絕不是一件簡單的事，由於鋁合金各種特性使得鋁合金焊接是非常容易出現缺陷，此外鋁對光和熱的放射很強，在焊接過程中鋁合金融化後顏色變化小，焊接過程不容易控制，也使得比鋼容易出現焊接缺陷，鋁合金焊接時常見的缺陷有：氣孔、裂紋與未熔合等。所以我們可以透過不同的缺陷去做出相應的措施。
1、氣孔
氣孔是鋁合金焊接最常見缺陷，氣孔的存在，對焊縫的機械效能是極為不利的，由於鋁合金導熱快，焊接溶池停留時間短，焊縫中的氫沒有及時溢位引起的，而氫氣的來源有以下幾個方面：
①焊接前，在母材和填充材料表面黏附獲吸附水分、有機物、腐蝕生物等分解產生的氫。②在母材和填充材料中固熔的氫。③保護氣體中的氫。④電弧氣氛中侵入了空氣中的水分。⑤氬弧焊時，氬氣流量小，電流小，焊速快，噴嘴內不乾淨或有水汽，也導致氫氣產生。
在實際焊接過程中，從上述氫源產生的氫要經過複雜的過程、完全防止氣孔的發生非常困難。但作為防止氣孔發生還是有相對較為有效的方法：①儘量減少向熔池溶解氫。②選擇容易釋放溶解在熔池中氫的焊接條件。③焊前認真清理焊件表面尤其是坡口表面的油汙、水分和氧化膜，並儘量在短時間內焊接。④根據板厚、焊接位置選擇合適的焊接條件，一定要按選定的焊接條件進行焊接，焊接時的電弧長度3-6mm。⑤坡口根部間隙對氣孔的發生影響很大。因此，在橫焊位置或仰焊位置施焊時，根部間隙為1mm較為合適。⑥雙面焊接時，背面要清根後再焊接。⑦焊縫的首尾端和斷弧處易出現氣孔，因此，要儘量採用引板起弧和熄弧，焊接過程一旦中斷，應適當空出一段再焊。
2、裂紋
焊接鋁及鋁合金時，焊接材料不合適時或工藝措施不當時，會出現裂紋。根據裂紋發生的部位和形態，可分為以下兩類：①縫金屬的縱裂紋、橫裂紋、弧坑裂紋、根部裂紋、微裂紋等。②熱影響區的焊趾裂紋、熔合線附近的微裂紋。
根據裂紋發生機理分類，在焊接區發生的裂紋是熱裂紋，主要是由於晶界合金元素偏析或存在低熔點物質引起的。在鋁合金的焊接中，我們可以透過有針對性的措施對各種裂紋進行防範，以下是焊接施工上應當注意的：①母材和填充材料組合不當必然要產生裂紋，這種情況很容易在焊接區域發生上述的各種裂紋。②焊道縱裂紋，容易在坡口間隙寬的場合或卷邊接頭、角接接頭焊接時，因熔敷金屬量少、焊道扁平而發生。所以坡口的根部間隙不能太大，以不超過去1mm為宜，還要注意增加熔敷金屬量、減少鋁結構件的拘束合制定合理的焊接順序。③弧坑裂紋是在焊接最後凝固區中心發生的，所以，在中斷焊接時不允許向上挑弧，有條件的話，儘量在熄弧板上熄弧或透過焊機本身的電流衰減來填滿弧坑，這需要一定的操作技巧，一旦出現裂紋，要用風動工具剔出裂紋，然後再進行焊補。④墊板焊發生的根部裂紋，採取焊前預變形或在墊板上開溝槽可以防止。⑤層間微裂紋，透過控制母材、焊接條件合層間溫度可以防止。特別在MIG焊時控制層間溫度更為重要。
3、未熔合
6mm以下的鋁合金薄板，焊接時很少發生未熔合缺陷，當進行厚板多層焊的場合，在坡口面或焊道之間則發生未熔合缺陷。防止未熔合缺陷應該注意以下幾個方面：①選取合理的焊接規範，特別是根據板厚選擇適合的焊接電流。②因為坡口角度不正確或坡口半徑太小容易產生未熔合，所以在焊接時我們要在可能的範圍內選擇較大的坡口角度，以及清根時增大坡口的半徑，經過我們在實踐中不斷摸索，70°的坡口在厚板鋁合金焊接時是比較合適的。③層間未熔合也是多層焊過程中較多出現的缺陷，注意層間溫度的控制，焊道間的清理以及焊接時正確的焊槍角度可以有效地防止這種未熔合缺陷。④MIG焊時，有時焊後在焊道表面上產生黑粉，在時要用鋼絲刷等工具除去黑粉再進行焊接，可以減少未熔合缺陷的發生。
當然即使考慮了各種減少焊接變形的措施，焊接後的鋁合金構件還是有可能會發生變形。所以焊後的矯正也是重要構件必要的工藝步驟我們所用的調修方法主要有加熱調修或機械方法的調修。
最後隨著鋁合金焊接技術的不斷髮展、不斷改進，以及各種缺陷控制措施不斷進步、不斷完善，相信鋁合金焊接構件一定會在工業大風扇的生產乃至其他各種機械構架產品的領域中發揮更廣泛的作用。