文档介绍：铝合金焊接接头产生裂纹特征及产生机理分析
摘要：本文主要对铝合金焊接接头产生裂纹的特征及产生机理进行了分析，提 出了几点防范措施。
关键词：铝合金；焊接接头；裂纹；机理
一、 铝合金的焊接的特点
由于铝合金所具有独特的物理化学性能，：纵向裂纹、横向裂纹、弧坑裂纹、发状或弧状裂纹、 焊根裂纹和显微裂纹。
热影响区的裂纹：焊趾裂纹、层状裂纹和熔合线附近的显微热裂纹。按 裂纹产生的温度区间分为热裂纹和冷裂纹，热裂纹是在焊接时高温下产生的，它 主要由晶界上的合金元素偏析或低熔点物质的存在所引起。根据所焊金属材料不 同，产生热裂纹的形态、温度区间和主要原因也各有不同，热裂纹又可分为结晶 裂纹、液化裂纹和多边化裂纹3类。热裂纹中主要产生结晶裂纹，它是在焊缝结 晶过程中，在固相线附近，由于凝固金属的收缩，残余液体金属不足不能及时填 充，在凝固收缩应力或外力的作用下发生沿晶开裂，这种裂纹主要产生在含杂质 较多的碳钢、低合金钢焊缝和某些铝合金；液化裂纹是在热影响区中被加热到高 温的晶界凝固时的收缩应力作用下产生的。
从试验中发现，当填充材料表面清理不够充分时，焊接后焊缝中仍存在较多 的夹杂和少量的气孔。在试验中，由于焊接填充材料为铸造组织，其中夹杂为高 熔点物质，焊接后在焊缝中仍将存在；又铸造组织比较稀疏，孔洞较多，易于吸 附含结晶水的成分和油质，它们将成为焊接过程中产生气孔的因素。当焊缝在拉 伸应力作用下时，这些夹杂和气孔往往成为诱发微裂纹的关键部位。通过显微镜 进一步观察发现，这些夹杂和气孔诱发的微观裂纹之间有明显的相互交汇的趋势。
三、 热裂纹产生的机理
为研究铝合金焊接时个哪个时候最容易产生热裂纹，把铝合金焊接时焊接熔 池的结晶分3个阶段。
第一个阶段是液固阶段，焊接熔池从高温冷却开始结晶时，只有很少数量的 晶核存在。随着温度的降低和冷却时间延长，晶核逐渐长大，并且出现新的晶核， 但在这个过程中液相始终占较多的数量，相邻晶粒之间不发生接触，对还未凝固 的液态铝合金的自由流动不形成阻碍。这种情况下，即使有拉伸应力存在，但被 拉开的缝隙能及时地被流动着的铝合金液态金属所填满，因此在液固阶段产生裂 纹的可能性很小。
第二阶段是固液阶段，在焊接熔池结晶继续进行时，熔池中固相不断增多， 同时先前结晶的晶核不断长大，当温度降低到某一数值时，已经凝固的铝合金金 属晶体相互彼此发生接触，并不断倾轧在一起，这时液态铝合金的流动受到阻碍， 就是说熔池结晶进入了固液阶段。在这种情况下，由于液态铝合金金属较少，晶 体本身变形可以强烈发展，晶体间残存的液相则不容易流动，在拉伸应力作用下 产生的微小缝隙都无法填充，只要稍有拉伸应力的存在就有产生裂纹的可能性。
第三阶段是完全凝固阶段，熔池金属完全凝固之后所形成的焊缝，受到拉应 力时，就会表现出较好的强度和塑性，在这一阶段产生裂纹的可能性相对来说较 小。因此，当温度高于或者低于a-b之间的脆性温度区时，焊缝金属都有较大抵 抗结晶裂纹的能力，具有较小的裂纹倾向。在一般情况下，杂质较少的金属，由 于脆性温度区间较窄，拉应力在这个区间作用的时间比较短，使得焊缝的总应变 量比较小，因此焊接时产生的裂纹倾向较小。
四、 铝合金焊接裂纹的防止措施
根据铝合金焊接时产生热裂纹的机理，可以从冶金因素和工艺因素两个方面 进行改进，降