Page 199 - 数值模拟驱动的高温合金热加工技术

第五章 焊接与热处理工艺仿真技术

焊缝处与铝合金本身相比致密性、纯度均明显不足，同时还会存在大量的杂质与
粗大晶粒，因此其耐腐蚀性会迅速下降，而在耐腐蚀性不足的情况下，铝合金焊
缝处就很容易因表面腐蚀而出现晶间腐蚀、裂缝等问题。

色泽变化小。在金属材料焊接过程中，焊接人员通常都需要根据金属色泽变
化来把握焊接温度以及不同焊接操作的时机，但由于铝合金材料在液态与固态状
态下其颜色变化非常小，肉眼很难进行区分，因此焊接人员焊接时基本无法根据
色泽变化来判断材料是否液化，使焊接难度有了较大的提升。

热导率高。铝合金材料虽然熔点较高，但热导率与热容量也同样是非常高，
这意味着在进行焊接时，焊机所产生的热能会被迅速传导至铝合金材料，而焊接
接头处的热能则会相对不足，如果无法将热能集中，那么焊接接头的质量就会因
接头处热能不足而受到影响。

（二）铝合金焊接问题的有效处理措施
焊缝塌陷问题处理。焊缝塌陷问题主要是由铝合金材料熔点高、高温强度低
所导致的，为避免铝合金在高温条件下因强度过低而出现塌陷，焊接前应提前准
备好垫板，并用垫板作为铝合金的支撑，这样即便材料在高温条件下强度降低，

也不会出现明显的变形与塌陷。
焊缝热裂纹处理。铝合金材料焊接过程中的热裂纹缺陷十分常见，而针对这
一缺陷的处理措施也十分多样。首先，铝合金材料虽然会在高温及快速冷却条件
下出现应力应变，但只要能够提前通过焊接试验确定焊接温度等方面的合理参数，

并对焊接顺序进行严格规范，焊缝出现热裂纹的概率仍然是比较低的。其次，针
对铝合金材料焊缝结晶裂纹与热影响区液化裂纹，焊接人员可以根据实际焊接情
况对铝合金材料的焊接接头进行改进，以降低应力应变对焊接接头的影响。最后，
还可以在焊接时向添加金属中添加 Ti、Zr、V 和 B 等微量元素作为变质剂，这

些变质剂能够形成高塑性的细化晶粒，能够在很大程度上改善铝合金焊缝处的力
学性能，使其抗裂性得到提升，从而避免热裂纹的出现。
焊缝气孔处理。针对铝合金材料表面氧化铝薄膜所导致的焊缝气孔问题，焊
接人员一方面需要在焊接前用机械或化学方法将铝合金材料表面的氧化物清理干

净，避免氧化铝薄膜形成残渣或表面水分气化，而在另一方面则需要在焊接时使
用一些保护气体对铝合金材料进行保护，或是用焊丝将氧化铝薄膜持续挑破，以
防止铝合金材料在焊接过程中再次出现氧化。

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