铝板裂纹特征及产生机理分析

铝板裂纹特征及产生机理分析
预览:

铝板裂纹特征及产生机理分析

虽然已经应用铝及其合金焊成许多重要产品,但实际焊接生产中并不是没有困难,主要的问题有:焊缝中的气\孔、焊接热裂纹、接头“等强性”等。由于铝及其合金的化学活泼性很强,表面极易形成氧化膜,且多具有难熔性质(如Al2O3的熔点为2050℃,MgO 熔点为2500℃),加之铝及其合金导热性强,焊接时容易造成不熔合现象。由于氧化膜密度同铝的密度极其接近,所以也容易成为焊缝金属中夹杂物。同时,氧化膜(特别是有MgO 存在的,不很致密的氧化膜)可以吸收较多水分而常常成为焊缝气孔的重要原因之一。此外,铝及其合金的线胀系数大,导热性又强,焊接时容易产生翘曲变形。这些也都是焊接生产中颇感困难的问题。下面,对在试验过程中产生比较严重的裂纹进行深入的分析。

1铝合金焊接接头中的裂纹及其特征

在铝合金焊接过程中,由于材料的种类、性质和焊接结构的不同,焊接接头中可以出现各种裂纹,裂纹的形态和分布特征都很复杂,根据其产生的部位可分为以下两种裂纹形式:(1)焊缝金属中的裂纹: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(尤其在多层焊时)。

(2)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,它主要是由晶界上的合金元素偏析或低熔点物质的存在所引起的。根据所焊金属的材料不同,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。

在试验过程中发现,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。在三组号试验中,由于\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。然而,对于夹杂物在此的有害作用究竟是主要表现为应力集中源从而诱发裂纹,还是主要表现为脆性相从而诱发裂纹,尚难以判断。此外,一般认为,铝镁合金焊缝中的气孔不会对焊缝金属的拉伸强度产生重大影响,而本研究试验中却发现焊缝拉伸试样中同时存在着由夹杂和气孔诱发微裂纹的现象。气孔诱发微裂纹的现象是否只是一种居次要地位的伴生现象,还是引起焊缝拉伸强度大幅度下降的主要因素之一,亦还有待进一步的研究

第二节裂纹

在铝合金焊接过程中,常见四种裂纹:焊缝裂纹、母材HAZ裂纹、弧坑裂纹、晶间裂纹,四种裂纹产生的原因各有不同。一、焊缝裂纹焊缝裂纹通常也叫热裂纹,一般发生在焊接完成后,在焊缝纵向中间部位,焊缝裂发生主要有以下原因。 1. 拘束应力过大产生的裂纹焊缝在冷却过程中,受到周围金属的限制,产生对焊缝的拉伸作用,由于焊缝

第1页/共6页 下一页>尾页