王顯明，單長智，侯 繹，高振中
(東北輕合金有限責任公司，黑龍江 哈爾濱150060)
摘要：利用光學顯微鏡和掃描電鏡對用5B06- O合金焊絲焊接后產(chǎn)生的焊縫表面缺陷進行了分析；確認焊縫表面的夾雜物為MgO焊渣，其產(chǎn)生原因是焊接時保護氣體流量不足或焊接現(xiàn)場環(huán)境不好造成的。
關鍵詞：5B06- O合金焊絲；氬弧焊；焊縫；夾雜
某型號艙體的貯箱殼體與連接環(huán)之間采用氦-氬混合氣體保護的鎢極自動氬弧焊機焊接，焊絲采用東北輕合金有限責任公司(以下簡稱東輕公司)生產(chǎn)的5B06-O(LFl4M)合金直徑為2mm的線材。在進行焊接試驗時，焊縫上出現(xiàn)黑色和黃色的夾雜物，用戶認為是焊絲存在質(zhì)量問題。東輕公司對此缺陷進行了分析研究。
1 用戶焊接試驗的方法
焊接設備：POLYSOUDE 750PC型全自動氬弧焊機；
保護氣體：氦-氬混合氣體；
焊接用試板：2.5mm厚5A06-O鋁合金板；
焊絲：Φ2mm的5B06-O合金線材；
環(huán)境溫度：27℃；
相對濕度：小于55％。
2 缺陷的組織特征
2.1 缺陷的宏觀特征
用戶對兩塊試板進行了焊接試驗，第一塊試板焊縫的宏觀表面組織如圖1所示，焊縫外觀光滑無異物，為正常的氬弧焊焊縫。第二塊試板焊縫的宏觀表面組織如圖2所示，焊縫上存在大量的黃色夾雜物和少量的黑色夾雜物，夾雜物浮在焊縫表面，有的呈突起狀，有的呈凹陷狀。
圖1 焊縫表面無夾雜物的試板
圖2 焊縫表面有夾雜物的試板
2.2 缺陷的掃描電鏡分析結(jié)果
缺陷處的掃描電鏡照片如圖3所示。對圖3中的黑色夾雜物和黃色夾雜物分別進行了能譜成分分析，結(jié)果如圖4、5。從圖4、5得知，夾雜物主要是由Mg和O組成：黑色夾雜物中ω（Mg）＝41.79％，ω（O）＝36.04％；黃色夾雜物中ω（Mg）＝55.89％，ω（O）＝37.80％。這說明夾雜物的產(chǎn)生原因是由于焊接時性質(zhì)活潑的Mg元素與O元素發(fā)生反應形成MgO焊渣。
圖3 掃描電鏡下缺陷處形貌
3 焊絲的顯微組織
對用戶提出質(zhì)量異議的焊絲進行了化學成分分析（表1）。結(jié)果表明焊絲的化學成分符合GB／T3190-1996《變形鋁及鋁合金化學成分》的規(guī)定。
對用戶提出質(zhì)量異議的焊絲，制備了高倍試樣，觀察顯微組織。在焊絲的顯微組織中未發(fā)現(xiàn)初晶化合物和其他冶金及加工缺陷。
圖4 黑色夾雜物能譜分析結(jié)果
圖5 黃色夾雜物能譜分析結(jié)果
4 東輕公司的模擬焊接試驗
為了驗證東輕公司生產(chǎn)的焊絲質(zhì)量，做了模擬焊接試驗，其方法如下：
焊絲：用戶認為有質(zhì)量問題的5B06－O鋁合金線材；
試板：2.5 mm厚的5 A06-O鋁合金板；
焊機：BX3-500-3型手動鎢極氬弧焊機；
保護氣體：氬氣；
焊接電流：90A；
焊接電壓：28 V～30 V。
模擬焊接試驗的結(jié)果如圖6所示，焊縫表面干凈光滑，未發(fā)現(xiàn)焊渣等異物。說明焊絲的質(zhì)量不存在問題。
圖6 模擬試驗的焊縫
5討論
5.1 焊接缺陷產(chǎn)生的原因
從掃描電鏡、能譜分析的結(jié)果可看出，缺陷的組成物為MgO，是高溫下性質(zhì)活潑的Mg元素與O元素發(fā)生反應生成的。只有在焊接氣氛中存在O元素，Mg元素被氧化才能形成這種氧化物焊渣缺陷。焊絲的顯微組織、化學成分及模擬焊接試驗的結(jié)果也證實，焊絲本身不存在質(zhì)量問題。因此，此缺陷是在用戶焊接過程中產(chǎn)生的。
5.2 氬弧焊的焊接原理[1]
鎢極氬弧焊是一種氣體保護焊，電極是鎢或鎢合金。電弧燃燒時，電極是不熔化的，故易維持恒定的電弧長度，焊接過程穩(wěn)定。焊接時，電極和電弧區(qū)及熔化金屬都處于氬氣保護之中，使之與空氣隔離。當保護氣體采用氦氣時稱氦弧焊，有時也采用氦和氬的混合氣體保護。
5.3 氧化鎂焊渣產(chǎn)生的原因
�。�1）保護氣體的純度。保護氣體中的有害雜質(zhì)是O和水蒸氣，它們會使金屬在焊接時氧化，降低焊接接頭質(zhì)量。
�。�2）保護氣體流量。流量過小，排除周圍空氣的能力弱，輕微的側(cè)向風也能使其偏離和散亂，保護效果不好；流量過大，噴出的氣流在工件表面形成的層流很薄，甚至為紊流，易混人空氣，保護效果也不好。
�。�3）焊接時存在側(cè)向風。氣體保護焊最大的弱點是抗風能力差，必須采取防風措施。因此，氣體保護焊不適于在室外或有穿堂風的情況下進行焊接。
（4）焊接工件及焊絲表面不干凈。氬氣和氮氣不像還原性氣體或氧化性氣體，它沒有脫氧或去氫作用，所以在焊前對工件和焊絲的除油、去銹、去水等工作要求嚴格，否則會影響焊縫質(zhì)量。
6結(jié)論
�。�1）東輕公司提供的直徑2mm 5B06-O合金焊絲不存在質(zhì)量問題。
（2）焊接缺陷是在用戶焊接過程中因操作不當或惰性氣體保護不良產(chǎn)生的氧化鎂焊渣。
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