鋁合金因其輕量化、良好的擠壓性能、高回收利用率等優(yōu)點,被廣泛應用于動車車體的制造,鋁合金較碳鋼材料具有熔點低、導熱導電率高、膨脹收縮率大、合金元素含量高等特點,在焊接時更容易產(chǎn)生焊接缺陷。常見的缺陷可分為兩大類:焊縫外在缺陷和內(nèi)在缺陷。外在缺陷又分為外觀不良和尺寸超差兩部分。外在缺陷可通過目視(VT)發(fā)現(xiàn),并能得到及時處理。內(nèi)在缺陷卻隱藏于焊縫內(nèi)部,不能通過肉眼觀察,只能通過觀測宏觀金相、PT滲透檢查或RT射線探傷檢查發(fā)現(xiàn)。內(nèi)在缺陷主要有裂紋、氣孔、未熔合、夾渣、未焊透等。因此,內(nèi)在缺陷更不易被發(fā)現(xiàn),潛在危害性更大。
1 焊縫裂紋
鋁合金焊接時容易產(chǎn)生焊接裂紋,常見形式有結(jié)晶裂紋和晶間液化裂紋。鋁合金焊接裂紋是在焊縫金屬結(jié)晶過程中產(chǎn)生的,稱為熱裂紋,又稱結(jié)晶裂紋,其形式有縱向裂紋、橫向裂紋(往往擴展到母材)、根部裂紋、弧坑裂紋等。焊接時近焊縫區(qū)金屬或?qū)娱g金屬受熱時晶界上的低熔共晶被重新熔化,在拉伸應力作用下沿晶界開裂形成液化裂紋。
在所有鋁合金常見的焊接缺陷中,焊接裂紋出現(xiàn)的概率并不高,但裂紋對鋁合金車體的危害是*嚴重的。裂紋不僅使車體結(jié)構(gòu)強度降低,而且列車的高頻動載容易造成裂紋擴展從而引起整個結(jié)構(gòu)的疲勞破壞,后果不堪設(shè)想。JIS Z3105中規(guī)定:焊縫一旦出現(xiàn)裂紋,無論裂紋多么微小,焊縫均被評為IV級,因此裂紋是完全不允許的。在ISO10042中則不允許出現(xiàn)除微裂紋(通常在顯微鏡50下才可見的裂紋)和弧坑裂紋以外的裂紋。
2 未焊透
鋁的導電性和導熱性為低碳鋼的5倍,焊接時需要更高的線能量,焊接電源產(chǎn)生的熱量很快地由母材疏導出去,因此鋁合金焊接熱量不易集中,易產(chǎn)生未焊透缺陷。 產(chǎn)生原因及預防:
(1)焊接速度過快、電弧過長,應壓低電弧,減少焊接速度;
(2)坡口加工不當、裝配間隙過小,應適當減少鈍邊或增加根部間隙;
(3)焊接技術(shù)較低、操作姿勢不當,應調(diào)整焊接角度,保證焊接時獲得*大熔深,電弧始終保持在焊接熔池前沿;
(4)焊接規(guī)范過小,增加焊接參數(shù),保證母材獲得足夠的熱輸入;
(5)焊接電流不穩(wěn)定,應增加穩(wěn)壓電源裝置或避開用電高峰。
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