浅谈5A03铝合金的焊接工艺

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浅谈5A03铝合金的焊接工艺

作者：杨玉坤

来源：《中国科技纵横》2015年第04期

【摘 要】 铝合金是一种应用非常广泛的材料，因其密度小、力学性能好、耐腐蚀，因而在船舶制造、汽车、家居建材等行业应用比较广泛。5A03铝合金焊接过程比较复杂，很容易会出现各种焊接性问题，如变形、气孔、夹渣、裂纹等，因而需要多加注意，以满足使用要求。

【关键词】 纯铝及铝合金 比强度 焊接性 焊接工艺

铝是一种轻金属，有银白色光泽，导电及导热能力强，热导率大，无磁性，密度小，比强度高，延展性好，适于拉伸加工及其他各种冷热塑性成形。另外，其自身化学性质活泼，长时间在潮湿环境或腐蚀介质中，表面容易形成一层致密的氧化膜，即Al2O3，能有效的抵抗腐蚀。同时，铝及其合金没有低温脆性，在低温下不像钢材一样易脆断。铝最早应用到船舶上是在19世纪80年代末期，第一艘全铝船被建造出来，1920年以后，铝镁合金的出现使铝在船舶与海洋工程中开始广泛使用。快速渡船、渔船、工作艇、高速汽车渡船等高速船舶的建造中船舶设计者首选的材料就是铝材。因此，随着船舶业的发展，船舶用铝材会有广阔的市场。除船舶制造行业以外，汽车制造行业与家具建材行业同样对铝合金的需求比较广泛。铝合金材料虽然使用性能优良，但焊接过程却很复杂，最大的难度就在与本身的化学性质太活泼，氧化后表面的氧化膜会严重阻碍焊接过程顺利进行，继而出现各种问题。某铝合金制门，材料型号为5A03，板厚为10mm。正式焊接前，笔者采用了一副焊接试板来检验焊接工艺的可行性。试板规格为300mm×150mm×10mm 的5A03铝合金试板，通过制定焊接工艺并实施后，利用无损检测及力学性能试验来评判焊接质量是达标。 1 铝合金的焊接性分析

5A03铝合金是防锈铝合金的一种，属于非热处理强化铝合金，主加Mg元素，其抗蚀性、压力加工性能好，但强度较低，旧牌号为LF3。焊接试板时，采用的焊接方法为MIG焊，其母材及所用焊丝的化学成分见表1。焊接时可能出现的焊接性问题如下。

（1）焊接时产生气孔。铝合金焊接时，产生气孔的类型主要是H气孔，N气孔及CO气孔一般不会产生。H气孔的产生，主要原因包括：焊接时，高温下铝合金对H气体的溶解度有很大的差别，高温时溶解度大，随温度的降低，其溶解度同样随之降低，据资料表明，高温下的溶解度大概是凝固时的20倍左右。由于铝的导热性很强，焊缝金属冷却速度很快，在熔池阶段吸收的大量的H在焊缝凝固时来不及完全析出，因而造成最终气孔现象产生。焊接时，H的来源则主要包括：弧柱气氛中的水分（尤其在潮湿季节或湿度大的地区）、焊接材料及母材表面的吸附水。由于铝合金对于H气孔很敏感，因而在焊接时要注意采取保护措施。H气孔的其形貌如图1所示。