摘要：铝合金材料是日常生活中十分常见的金属材料，作为工业制造和生产生活常用的金属材料，对社会生活的发展起到了重要的作用。铝合金材料在日常中，经常作为机械制造的材料，很多管道、容器等都会用铝合金的金属材料进行制作。但是由于铝合金的导热系数以及冷却速度等特性，也使得铝合金焊接过程中容易出现裂纹。本文分析铝合金焊接裂纹产生的原因和预防措施，首先，分析铝合金焊接裂纹产生及特征分析，其次，分析铝合金焊接裂纹产生机理和原因分析，主要原因包括金属结构的因素，焊接工艺参数的影响，焊接速度的影响，材料的清洁度因素，焊接受到的应力分布问题，预热不合理。最后，是铝合金焊接裂纹产生原因的预防措施，主要包括合理设置焊接工艺参数，降低焊接工艺速度，对材料的清理，合理分布应力，有效的预防焊接变形，加工前的预热，改变金属结构。通过以上措施有效的降低铝合金的焊接裂纹情况的出现。

　　关键词：铝合金；焊接；裂纹；原因；预防措施

　　当前我国处于世界上重要的生产制造大国的地位，是世界上最为重要的钢铝等金属材料的生产大国，铝合金作为现代制造重要的机械制造原料，对于制造业的发展产生了重要的影响。铝合金材料是日常生活中十分常见的金属材料，作为工业制造和生产生活常用的金属材料，对社会生活的发展起到了重要的作用。铝合金材料在日常中，经常作为机械制造的材料，很多管道、容器等都会用铝合金的金属材料进行制作。但是由于铝合金的导热系数以及冷却速度等特性，也使得铝合金焊接过程中容易出现裂纹。只有不断对生产加工工艺进行调整，才能更好的进行铝合金金属的生产加工制造，不断完善生产工艺，生产出优质的金属制品。

　　1铝合金焊接裂纹产生及特征分析

　　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：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)。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。可以看出铝合金在进行加工制造的时候，很容易出现焊接裂纹的问题，焊接裂纹会对金属生产加工制造产生严重的影响，会影响到产品的生产质量，必须深刻认识到这一金属性质的问题，有效的避免铝合金生产制造过程中带来的影响。

　　2铝合金焊接裂纹产生机理

　　我们已经认识到铝合金金属在焊接过程中容易出现裂纹，同时认识到了金属裂纹对于金属制造产品功能实现产生了不良的影响，甚至影响到产品制造的基本的功能实现，只有更好的弄清楚铝合金焊接裂纹产生的机理，才能进行有效的原因分析，制定出有效的预防措施，第一个阶段是液固阶段，焊接熔池从高温冷却开始结晶时，只有很少数量的晶核存在。随着温度的降低和冷却时间的延长，晶核逐渐长大，并且出现新的晶核，但是在这个过程中液相始终占有较多的数量，相邻晶粒之间不发生接触，对还未凝固的液态铝合金的自由流动不形成阻碍。在这种情况下，即使有拉伸应力存在，但被拉开的缝隙能及时地被流动着的铝合金液态金属所填满，因此在液固阶段产生裂纹的可能性很小。

　　第二阶段是固液阶段，在焊接熔池结晶继续进行时，熔池中固相不断增多，同时先前结晶的晶核不断长大，当温度降低到某一数值时，已经凝固的铝合金金属晶体相互彼此发生接触，并且不断倾轧在一起，这时候液态铝合金的流动受到阻碍，也就是说熔池结晶进入了固液阶段。在这种情况下，由于液态铝合金金属较少，晶体本身的变形可以强烈发展，晶体间残存的液相则不容易流动，在拉伸应力作用下产生的微小缝隙都无法填充，只要稍有拉伸应力的存在就有产生裂纹的可能性。因此，这个阶段叫做“脆性温度区”。

　　第三阶段是完全凝固阶段，熔池金属完全凝固之后所形成的焊缝，受到拉应力时，就会表现出较好的强度和塑性，在这一阶段产生裂纹的可能性相对来说较小。因此，当温度高于或者低于a-b之间的脆性温度区时，焊缝金属都有较大的抵抗结晶裂纹的能力，具有较小的裂纹倾向。

　　3铝合金焊接裂纹产生的原因分析

　　3.1金属结构的因素

　　由于铝合金材料在焊接的过程中，容易出现裂纹的现象，因此首先要考虑的是改变金属材料的结构，通过改变金属结构的材料成分，都能够起到积极的影响。由于金属结构的影响，会导致铝合金焊接中出现的热裂纹，需要进行材料金属特性的改变。3.2焊接工艺参数的影响焊接工艺也会对铝合金的金属生产制造产生影响，尤其是当前铝合金金属制造出现了各类各样的生产制造的机械装备，部分生产环节还需要进行人工制造，这样就会导致焊接工艺的参数的不稳定，有时候生产过程中还会受到外部因素的影响，都会对焊接工艺参数造成干扰。

　　3.3焊接速度的影响

　　焊接速度也会影响高铝合金的焊接，由于焊接速度会影响到铝合金的焊接的膨胀量，对于在制造过程中，掌握不好焊接速度的话，就会对铝合金的焊接产生影响，同时焊接速度形成的不同的焊接电流，都会对铝合金的裂纹的焊接产生影响。当前焊接的速度分为人工操作和机械操作以及人机共同操控三种形式，人工操作的形式多见于对于加工精度要求高以及中小企业的操作中，机械操作适合大规模的量化生产，当前的人机共同操作的模式也是十分常见，这种模式集合了人工操作和机械操作的优点，同时能够方便操作者实施控制工艺的进程，选择不同的形式，都会对焊接速度造成影响。

　　3.4材料的清洁度因素

　　由于在运输、仓储以及加工的过程中，铝合金的焊接材料都会受到不同程度的污染，会对材料的表面受到影响，这样就影响到了材料的清洁度。铝合金金属的焊接工艺，对于材料的清洁度是有要求的，对于不按照规范要求存储和运输的，容易对材料的物理性质或者化学性质才生一定的影响，焊接的过程中，无论是母材还是使用到的填充材料，都会影响到清洁度，进而影响到铝合金金属的焊接。

　　3.5焊接受到的应力分布问题

　　当前的机械控制水平都已经实现了智能化的控制，可以有效的控制焊接的应力分布，但是在实际生产中，部分企业没有调整合理的参数，或者是制造机械出现了故障，都会造成应力分布不均衡的问题。这种受力的不均衡同样会影响到焊接的应力分布。

　　3.6预热不合理

　　预热也是铝合金焊接的重要内容，由于受到材料的影响，一些铝合金金属需要完成预热工作再能进行焊接，这是由于铝合金的材料特性以及金属的厚度差异造成的，因此选择的预热的方式以及预热的温度也是不同的，有的铝合金属在满足生产条件的前提下可以选择不预热的形式进行焊接，可以看出，预热工作也并不是每一个铝合金金属焊接工作所必须要进行的。由于在预热的选择上以及预热工作的温度和预热的位置选择的差异，也都会造成铝合金金属焊接的效果不同。

　　4铝合金焊接裂纹产生原因的预防措施

　　4.1合理设置焊接工艺参数

　　热量集中的焊接方法，有利于快速完成焊接过程，可防止形成方向性强的粗大柱状晶体，改善抗裂性。采用小的焊接电流，减慢焊接速度，可减少熔池过热现象，也有利于改善抗裂性。而提高焊接速度，将增大焊接接头的应变速度，从而增大热裂的倾向。工艺参数的选择要根据铝合金金属制造的具体的生产要求，要根据生产部件的实际功能选择合理的操作参数。工艺参数的合理性直接影响到铝合金金属的性能，合理设置焊接工艺参数，应该结合生产的需求，及时对批次生产的原材料的参数进行调整，确保整个批次的生产参数的稳定性，工艺参数遵从国际标准，确保生产的质量和国际以及国内的行业标准实现有效的对接。当前的铝合金金属材料加工的过程中，一些产品的工艺参数经常出现不达标的现象，不是过多就是过少的问题，都会影响到铝合金焊接工作的开展。因此在开展此项工作的时候，应该对使用的每一个每一批的部件进行仔细的检查，确保所有的原材料符合工艺参数。

　　4.2降低焊接工艺速度

　　合理控制焊接的工艺速度，能够有效的降低焊接裂纹的产生，人工操作的铝合金的焊接，需要不断的积累操作员的熟练度，通过把速度稳定在合理的区间，以此降低焊接裂纹的产生。对于智能机器操作模式的焊接速度的控制，只需要把速度的频率进行确定，输入到机器系统中，系统根据输入的指令进行操作，这种在大型生产制造企业中是较为常见的，由于批量部件的生产量大，往往设置好参数、定好频率就能够稳定在相当长的一段时间。而对于人机共同操作的机器，需要技术人员不断根据机器操作的步骤进行监管和操作，出现参数偏差的及时进行调整，这种在不适合大批量的生产差异化部件中，也是很常见的生产模式，这种操作速度的控制，既离不开机器的稳定，同时还需要技术人员有较高的技术成熟度，能够及时根据机器的生产情况进行调整，同时对生产的要求要十分了解和清楚。工艺速度的控制一方面是为了稳定铝合金金属的焊接，另一方面来讲，通过控制速度是目前铝合金焊接较为重要的一个步骤。随着今后技术的成熟以及生产的稳定性的提升，可以通过提升速度同时不至于出现焊接裂纹。

　　4.3对材料的清理

　　对于铝合金金属的焊接工作，材料的清理是一项十分重要的工作。要做大的是无论是母材还是填充材料，都要根据要求进行放置，尤其是要控制仓储的温度、湿度以及光照，并且保证在仓储运输的过程中，不受到其它物质对于化学性质和物理性质的影响。在仓储的过程中，运用专业的运输车辆进行母材和填充材料的运输，到达仓储位置后，按照不同物件的要求进行存放，绝不能长期和其它物质混合存放，同时也不能长期受到外部环境的影响。仓储运输环节出现影响母件和填充材料性能的，要及时进行干预和调整，合理控制外部环境的影响，对于能够通过清理不影响焊接工作，进行清理。对于通过清理也无法恢复其性质的，就需要更换铝合金材料。在对原材料尤其是铝合金金属原材料的清洗中，确保清洗剂符合质量的要求，在清洗的过程中，要求专人按照要求进行清洗，确保清洗的过程中不会发生金属化学反应。对于大批量的原材料的清洗，可以采用机器批量清洗的方式，机器清洗的方式很多，当前纯智能化机器清洗的企业不多，大多是依靠技术工人的控制，对出现变化的原材料进行有效的清洗。通过大量的实践表明，铝合金金属材料的清洗会造成大量的成本的提升，需要依托材料的储存和保管才能更好的降低生产的成本。避免铝合金金属焊接过程中出现裂缝这些金属发生反应造成的问题，最好的方式还是在储存和运输过程中，就要坚决避免出现金属发生反应的情况。原材料的运输人员和看管人员应该认真的履行自己的职责，确保原材料按照要求进行保管。

　　4.4合理分布应力，有效的预防焊接变形

　　一般情况下，均衡的分布应力可以通过机器的参数设置实现，只要科学论证了分布应力的参数即可较好的完成此项工作。但是实际生产过程中，此项工作由机器操作的过程中，机器会存在运行状态的不稳定现象，这样就会造成应力分布的不均衡，在焊接的过程中就会出现焊接的变形。应力分布是影响焊接裂纹的最常见的因素之一，在进行铝合金的焊接汇总，根据铝合金强度的不同，选择合理的应力实现方式，高强度的铝合金材料可以通过锤击的方式，以此改变铝合金材料的应力分布，有效的降低铝合金焊接加工过程中的裂纹和变形。合理的分布应力，就是要均衡的分布可承受的应力，这样能够降低铝合金金属焊接裂纹产生的概率。当前对于分布应力的控制，应该进一步结合智能数控技术，大力提升机械化智能化的管理操作水平，降低人工操作带来的分布应力的不稳定因素，随着机器操控水平的提升，能够有效的控制操作的稳定性，降低焊接的变形的发生。除此之外，在机器材料的进料口，应该确保材料的摆放符合机器加工的要求，一些材料的入料口有杂质，或者是人为没有摆放整齐，就会对机器的运转产生影响，同时会造成加工的部件的变形。因此可以安排专人或者是强化技术人员对于材料加工的监控，确保材料的运行的各个环节符合加工的要求，对于出现运行不当的，应该及时进行纠正，确保不发生变形应力分布不均衡的状态。

　　4.5加工前的预热

　　根据加工材料的不同，需要采取合理的预热方式，当前有些企业或者技术人员在进行铝合金金属的焊接中，不能够合理的判断是否需要进行预热，这就导致需要预热的铝合金金属没有得到应有的预热，而不应该预热的金属进行了预热，都会影响到铝合金金属裂纹的可控性。预热可减小焊接应力，避免裂纹，且有利于防止气孔的产生。对于薄板及小的焊件，一般可不预热，对于母材厚度大于或等于5mm的焊接接头，应进行

　　预热。预热温度为100℃~300℃，预热范围一般为焊缝两侧各100mm~150mm。预热首先要设置合理的温度，通过合理的温度设置完成预热工作，预热既不能太高时间太长，也不能达不到预热的要求，通过预热能够有效的影响到焊接应力的状态。预热的位置根据材料的状况进行设计，不能超出范围太多，预热过多过少都会影响到铝合金金属材料的特性，影响裂纹的控制。温度的控制容易出现温度的误差，同时温度控制不好也会发生原材料的改变，因此对于预热环节，应该对预热的温度进行仔细研判，确保温度在合适的范围，不会对材料造成较大的影响，同时要保持温度的稳定性以此提升加工的效率，这就需要不断在技术上和管理上进行优化。

　　4.6改变金属结构

　　对于铝合金金属的性质要求不同的加工，需要的铝合金金属的特性是不同的，改变铝合金金属的结构，能够有效的提升铝合金的抗裂纹。比如常见的形式就是在铝合金焊接之前，在铝合金材料中添加变质剂等元素，改变铝合金金属的性能。改变金属的性能和结构，虽然能够降低裂纹的产生，但是会对材料本身的性能发生改变，因此在选择添加剂的时候，应该明确铝合金金属的应用条件，根据铝合金金属的应用环境的不同，选择不同的添加剂。这样就能够在保证铝合金金属使用性能不变的前提下，顺利的完成焊接工作，同时还能够避免出现焊接裂纹的问题。改变金属结构主要还是采取的是添加化学成分的方式，这种方式要求对添加剂的添加量以及添加剂的选择做出合理的确定，因此添加剂应该符合生产的质量要求，同时严格控制添加的时机和数量，确保金属结构的改变在合理的范围。

　　5结论

　　可以看出，避免铝合金金属焊接过程中出现裂纹的措施，需要结合铝合金金属的各项性能，根据其应用条件进行确定，选择合适的方式进行规避。本文分析铝合金焊接裂纹产生的原因和预防措施，首先分析铝合金焊接裂纹产生及特征分析，其次分析铝合金焊接裂纹产生机理，然后是铝合金焊接裂纹产生的原因分析，主要包括：金属结构的因素，焊接工艺参数的影响，焊接速度的影响，材料的清洁度因素，焊接受到的应力分布问题，预热不合理。最后是铝合金焊接裂纹产生原因的预防措施，主要包括：合理设置焊接工艺参数，降低焊接工艺速度，对材料的清理，合理分布应力，有效的预防焊接变形，加工前的预热，改变金属结构。通过以上措施有效的降低铝合金的焊接裂纹情况的出现。随着人工智能机器技术的发展，铝合金金属焊接会出现更多的机械智能化操作，提高加工的精准度，这些都有利于避免裂纹的产生。只有不断通过技术来实现铝合金金属加工焊接的效率，才能稳定的实现生产加工的高质量发展。