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铸造铝合金焊接裂纹分析　

中航工业沈阳飞机工业（集团）有限公司（１１００３４）　马　龙刘艳梅吴睿倪家强　

摘要应用钨极惰性气体保护焊工艺对５Ｂ０２管型材和ＺＬ１１６底板进行焊接，在底板根部Ｒ角位置存在裂纹。　

为了分析裂纹产生的原因，对裂纹处的宏观组织、微观组织和断Ｅｌ形貌进行观察和分析。结果表明，焊接内应力、　

结构应力集中和铸件双Ｒ角处组织粗大，导致铸件的焊缝附近产生裂纹。为避免铸件焊接后产生裂纹，提出了在　

焊接过程中相应的防范措施。　

关键词：　铸造铝合金裂纹　组织钨极惰性气体保护焊　

中图分类号：　ＴＧ４４２　

０前　言　１　试验材料和试验方法　

目前航空工业中使用的铸造铝合金，尽管合金系　

列不同，都属于可焊铸铝合金，该系合金由于加入了大　

量的ｓｉ而具有良好的铸造性能。此外气密性也好，经　

过变质处理和热处理后，具有优良的力学性能、物理性　

能和加工性能　Ｊ。铝及铝合金的焊接方法比较成熟　

的是钨极惰性气体保护焊，钨极惰性气体保护焊焊接　

时热量比较集中、电弧燃烧稳定、焊缝金属致密、焊接　

接头的强度和塑性较高、接头质量较优，可焊铝板厚度　

为１～２０　ｍｍ。由于铸造铝合金塑性较低，加上合金容　

易有疏松和偏析，热裂倾向较大，在焊接过程中，容易　

产生裂纹、夹杂、气孔等缺陷　ｊ。这些缺陷往往会产　

生应力集中，降低焊接接头的力学性能，严重时会造成　

脆性破坏　。裂纹形成的原因较多，如焊工的技术水　

平、工艺参数、待焊区的表面质量、材质本身、环境因素　

等有关。相对于其它防锈铝合金焊接，航空铸件铝合　

金与防锈铝合金导管的焊接难度较大　Ｊ，其工艺要求　

复杂，焊接过程中出现的问题相对较多，在生产中严重　

制约了生产进度。如何提高铸造铝合金和防锈铝焊接　

的一次交检合格率，保障生产进度成为航空产品在生　

产中的重要问题。　

对铸造铝合金件焊接后产生的裂纹进行外观检　

查、裂纹断口形貌观察、金相组织及扫描电镜观察，并　

对该零件制造、装配等情况综合分析，确定裂纹性质及　

产生原因，提出了控制焊接裂纹产生的措施，焊接出合　

格零件。　

收稿日期：２０１３—０４—１５　

基金项目：０４专项资助项目（２０１１ＺＸ０４０１６—０６１—０５）。　

４６　２０１３年第６期　

１．１　试验材料　

试验件采用材料为５Ｂ０２的管材与ＺＬ１　１６底板对　

接，焊丝牌号为４Ａ０１，保护气体为纯度９９．９９９％的高　

纯氩。母材与焊丝的化学成分见表１。　

表１化学成分（质量分数，％）　

１．２试验方法　

采用松下ＴＩＧ焊机交流ＴＩＧ焊方法进行试验。采　

用放大镜观察焊缝外观质量和断口宏观形貌，采用金　

相显微镜进行接头的微观组织观察，利用扫描电镜进　

行断口微观形貌观察，在ｘ射线机上检测焊缝内部质　

量。　

１．３试验件结构　

试验件由管壁为１．５　ｍｍ防锈铝５Ｂ０２的管型件和　

厚度为１．５　ｍｍ的铸造铝合金ＺＬ１１６底板，采用无坡口　

形式一次性焊接成形，具体结构示意图如图１所示。　

１．４试验过程　

１．４．１试验件焊前表面处理　

将待焊零件采用化学酸洗和机械清理的方法进行　

处理。焊丝进行化学清洗。ＺＬ１　１６底板进行机械清理，　

机械清理时采用不锈钢丝制成的刷轮作为打磨工具，　

对待焊零件正反面２５　ｍｍ范围内进行打磨，钢丝轮只　

沿零件的内、外表面进行单向运动，不做往返运动，并　

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