王显明，单长智，侯 绎，高振中

(东北轻合金有限责任公司，黑龙江　哈尔滨150060)

　　摘要：利用光学显微镜和扫描电镜对用5B06- O合金焊丝焊接后产生的焊缝表面缺陷进行了分析；确认焊缝表面的夹杂物为MgO焊渣，其产生原因是焊接时保护气体流量不足或焊接现场环境不好造成的。

　　关键词：5B06- O合金焊丝；氩弧焊；焊缝；夹杂

　　某型号舱体的贮箱壳体与连接环之间采用氦-氩混合气体保护的钨极自动氩弧焊机焊接，焊丝采用东北轻合金有限责任公司(以下简称东轻公司)生产的5B06-O(LFl4M)合金直径为2mm的线材。在进行焊接试验时，焊缝上出现黑色和黄色的夹杂物，用户认为是焊丝存在质量问题。东轻公司对此缺陷进行了分析研究。

　　1  用户焊接试验的方法

　　焊接设备：POLYSOUDE 750PC型全自动氩弧焊机；

　　保护气体：氦-氩混合气体；

　　焊接用试板：2.5mm厚5A06-O铝合金板；

　　焊丝：Φ2mm的5B06-O合金线材；

　　环境温度：27℃；

　　相对湿度：小于55％。

　　2  缺陷的组织特征

　　2.1  缺陷的宏观特征

　　用户对两块试板进行了焊接试验，第一块试板焊缝的宏观表面组织如图1所示，焊缝外观光滑无异物，为正常的氩弧焊焊缝。第二块试板焊缝的宏观表面组织如图2所示，焊缝上存在大量的黄色夹杂物和少量的黑色夹杂物，夹杂物浮在焊缝表面，有的呈突起状，有的呈凹陷状。

图1　焊缝表面无夹杂物的试板

图2　焊缝表面有夹杂物的试板

　　2.2 缺陷的扫描电镜分析结果

　　缺陷处的扫描电镜照片如图3所示。对图3中的黑色夹杂物和黄色夹杂物分别进行了能谱成分分析，结果如图4、5。从图4、5得知，夹杂物主要是由Mg和O组成：黑色夹杂物中ω（Mg）＝41.79％，ω（O）＝36.04％；黄色夹杂物中ω（Mg）＝55.89％，ω（O）＝37.80％。这说明夹杂物的产生原因是由于焊接时性质活泼的Mg元素与O元素发生反应形成MgO焊渣。

图3 扫描电镜下缺陷处形貌

　　3 焊丝的显微组织

　　对用户提出质量异议的焊丝进行了化学成分分析（表1）。结果表明焊丝的化学成分符合GB／T3190-1996《变形铝及铝合金化学成分》的规定。

　　对用户提出质量异议的焊丝，制备了高倍试样，观察显微组织。在焊丝的显微组织中未发现初晶化合物和其他冶金及加工缺陷。

图4 黑色夹杂物能谱分析结果

图5 黄色夹杂物能谱分析结果

　　4 东轻公司的模拟焊接试验

　　为了验证东轻公司生产的焊丝质量，做了模拟焊接试验，其方法如下：

　　焊丝：用户认为有质量问题的5B06－O铝合金线材；

　　试板：2.5 mm厚的5 A06-O铝合金板；

　　焊机：BX3-500-3型手动钨极氩弧焊机；

　　保护气体：氩气；

　　焊接电流：90A；

　　焊接电压：28 V～30 V。

　　模拟焊接试验的结果如图6所示，焊缝表面干净光滑，未发现焊渣等异物。说明焊丝的质量不存在问题。

图6 模拟试验的焊缝

　　5讨论

　　5.1 焊接缺陷产生的原因

　　从扫描电镜、能谱分析的结果可看出，缺陷的组成物为MgO，是高温下性质活泼的Mg元素与O元素发生反应生成的。只有在焊接气氛中存在O元素，Mg元素被氧化才能形成这种氧化物焊渣缺陷。焊丝的显微组织、化学成分及模拟焊接试验的结果也证实，焊丝本身不存在质量问题。因此，此缺陷是在用户焊接过程中产生的。

　　5.2 氩弧焊的焊接原理^[1]

　　钨极氩弧焊是一种气体保护焊，电极是钨或钨合金。电弧燃烧时，电极是不熔化的，故易维持恒定的电弧长度，焊接过程稳定。焊接时，电极和电弧区及熔化金属都处于氩气保护之中，使之与空气隔离。当保护气体采用氦气时称氦弧焊，有时也采用氦和氩的混合气体保护。

　　5.3 氧化镁焊渣产生的原因

　　（1）保护气体的纯度。保护气体中的有害杂质是O和水蒸气，它们会使金属在焊接时氧化，降低焊接接头质量。

　　（2）保护气体流量。流量过小，排除周围空气的能力弱，轻微的侧向风也能使其偏离和散乱，保护效果不好；流量过大，喷出的气流在工件表面形成的层流很薄，甚至为紊流，易混人空气，保护效果也不好。

　　（3）焊接时存在侧向风。气体保护焊最大的弱点是抗风能力差，必须采取防风措施。因此，气体保护焊不适于在室外或有穿堂风的情况下进行焊接。

　　（4）焊接工件及焊丝表面不干净。氩气和氮气不像还原性气体或氧化性气体，它没有脱氧或去氢作用，所以在焊前对工件和焊丝的除油、去锈、去水等工作要求严格，否则会影响焊缝质量。

　　6结论

　　（1）东轻公司提供的直径2mm 5B06-O合金焊丝不存在质量问题。

　　（2）焊接缺陷是在用户焊接过程中因操作不当或惰性气体保护不良产生的氧化镁焊渣。