陈 毓, 张天理, 于 航, 陈浩欣, 武 雯, 王伟光

(上海工程技术大学 材料工程学院, 上海 201620)

铝合金具有耐腐蚀性能好、力学性能优和密度小等特点，铝合金全焊接结构车体被广泛应用于铁路车辆动车组制造业及城市轨道交通设备制造业中[1-2]。近些年随着高性能数字处理芯片被用于焊接电源功率的控制中，铝合金焊接电源的性能显著提高[3]，铝合金熔化极惰性气体保护焊(MIG焊)电源所允许的焊接接头间隙范围也逐渐增大[4]。在铝合金脉冲MIG焊中，带有脉冲电源的高频脉冲能击碎铝合金表面的氧化膜，进而减少焊缝中的气孔数量[5]，如在7A52铝合金MIG焊中，双脉冲接头截面的气孔密度小于2个·cm-2，而单脉冲接头截面的气孔密度达到60个·cm-2[6]。由于铝合金焊缝中的氢原子在熔融态熔池和固态熔池中的溶解度差异较大，氢气孔通常难以避免。

此外，MIG焊焊缝凝固裂纹敏感性较高也是影响铝合金焊缝质量的主要原因之一[7-10]。凝固收缩理论认为，随着熔敷金属温度降低，焊缝凝固过程中产生的残余应力不断增大，横向拉伸应变随距焊缝中心距离的增大而减小,并在焊缝中心附近有较大的应力集中，因此在焊接结束后，焊缝中心线区域会立即产生凝固裂纹[11];CONIGLIO N等[12]基于气孔形核理论提出了一种基于气孔的裂纹萌生模型，该模型表明，当气孔内部压力远大于外部熔融铝液的压力时，气孔会导致该处熔融铝液塌陷形成微观热裂纹。

气孔和凝固裂纹是铝合金焊接中常见的缺陷，其中，气孔常被认为与氢原子溶解度有关，凝固裂纹通常被认为仅与焊缝冷却过程产生的凝固收缩有关。……