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，其產生原因是焊接時保護氣體流量不足或焊接現場環境不好造成的。

　　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，焊縫上出現黑色和黃色的夾雜物，用戶認為是焊絲存在質量問題。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％。這說明夾雜物的產生原因是由于焊接時性質活潑的Mg元素與O元素發生反應形成MgO焊渣。

圖3 掃描電鏡下缺陷處形貌

　　3 焊絲的顯微組織

　　對用戶提出質量異議的焊絲進行了化學成分分析（表1）。結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》的規定。

　　對用戶提出質量異議的焊絲，制備了高倍試樣，觀察顯微組織。在焊絲的顯微組織中未發現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果

圖5 黃色夾雜物能譜分析結果

　　4 東輕公司的模擬焊接試驗

　　為了驗證東輕公司生產的焊絲質量，做了模擬焊接試驗，其方法如下：

　　焊絲：用戶認為有質量問題的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。

　　模擬焊接試驗的結果如圖6所示，焊縫表面干凈光滑，未發現焊渣等異物。說明焊絲的質量不存在問題。

圖6 模擬試驗的焊縫

　　5討論

　　5.1 焊接缺陷產生的原因

　　從掃描電鏡、能譜分析的結果可看出，缺陷的組成物為MgO，是高溫下性質活潑的Mg元素與O元素發生反應生成的。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果也證實，焊絲本身不存在質量問題。因此，此缺陷是在用戶焊接過程中產生的。

　　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，焊接過程穩定。焊接時，電極和電弧區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 氧化鎂焊渣產生的原因

　　（1）保護氣體的純度。保護氣體中的有害雜質是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，否則會影響焊縫質量。

　　6結論

　　（1）東輕公司提供的直徑2mm 5B06-O合金焊絲不存在質量問題。

　　（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生的氧化鎂焊渣。