此外，铝及其合金的线胀系数大，导热性又强，焊接时随意马虎产生翘曲变形。这些也都是焊接生产中颇感困难的问题。下面，对在试验过程中产生比较严重的裂纹进行深入的剖析。
一.铝合金焊接接头中的裂纹及其特色
在铝合金焊接过程中，由于材料的种类、性子和焊接构造的不同，焊接接头中可以涌现各种裂纹，裂纹的形态和分布特色都很繁芜，根据其产生的部位可分为以下两种裂纹形式：
（1）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）。
（2）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，它紧张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、温度区间和紧张缘故原由也各有不同，热裂纹又可分为结晶裂纹、液化裂纹和多边化裂纹3类。热裂纹中紧张产生结晶裂纹，它是在焊缝结晶过程中，在固相线附近，由于凝固金属的紧缩，残余液体金属不敷不能及时添补，
在凝固紧缩应力或外力的浸染下发生沿晶开裂，这种裂纹紧张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紧缩应力浸染下产生的。
在试验过程中创造，当添补材料表面清理不足充分时，焊接后焊缝中仍存在较多的夹杂和少量的气孔。在三组号试验中，由于焊接添补材料为铸造组织，个中夹杂为高熔点物质，焊接后在焊缝中仍将存在；
又铸造组织比较稀疏，孔洞较多，易于吸附含结晶水的身分和油质，它们将成为焊接过程中产生气孔的成分。当焊缝在拉伸应力浸染下时，这些夹杂和气孔每每成为诱发微裂纹的关键部位。
通过显微镜进一步不雅观察创造，这些夹杂和气孔诱发的微不雅观裂纹之间有明显的相互交汇的趋势。然而，对付夹杂物在此的有害浸染究竟是紧张表现为应力集中源从而诱发裂纹，还是紧张表现为脆性相从而诱发裂纹，尚难以判断。
此外，一样平常认为，铝镁合金焊缝中的气孔不会对焊缝金属的拉伸强度产生重大影响，而本研究试验中却创造焊缝拉伸试样中同时存在着由夹杂和气孔诱发微裂纹的征象。
气孔诱发微裂纹的征象是否只是一种居次要地位的伴生征象，还是引起焊缝拉伸强度大幅度低落的紧张成分之一，亦还有待进一步的研究。
二.热裂纹产生的过程
目前关于焊接热裂纹理论，国内外认为较完善的是普洛霍洛夫理论。概括地讲，该理论认为结晶裂纹的产生与否紧张取决于以下3方面：脆性温度区间的大小；在此温度区间内合金所具有的延性以及在脆性温度区间金属的变形率大小。
常日人们将脆性温度区间的大小及在此温度区间内具有的延性值称为产生焊接热裂纹的冶金成分，而把脆性温度区内金属的变形率大小称为力学成分。
焊接过程是一系列不平衡的工艺过程的综合，这种特色从实质上与焊接接头金属断裂的冶金成分和力学成分发生主要的联系，如焊接工艺过程与冶金过程的产物即物理的、化学的与组织上的不屈均性、熔渣与夹杂物、气体元素与处于过饱和浓度的空位等。
所有这些，都是与裂纹的萌生与发展有密切联系的冶金成分。从力学成分方面看，焊接热循环特定的温度梯度与冷却速率，在一定的拘束条件下，将使焊接接头处于繁芜的应力-应变状态，从而为裂纹的萌生与发展供应必要的条件。
在焊接过程中，冶金成分和力学成分的综合浸染将归结为两个方面，即是强化金属联系还是弱化金属联系。如果在冷却时，焊接接头金属中正在建立强度联系，在一定刚性拘束条件下能够屈服地应变，焊缝与近缝区金属能够承受外加拘束应力与内在残余应力的浸染时，裂纹就不随意马虎产生，焊接接头的金属裂纹敏感性低，
反之，当承受不住应力浸染时，金属中强度联系随意马虎中断，就会产生裂纹。在这种情形下，焊接接头金属的裂纹敏感性较高。焊接接头金属从结晶凝固的温度开始，以一定的速率冷却到室温，其裂纹敏感性决定于变形能力和外加应变的比拟以及变形抗力与外加应力的比拟。
然而在冷却过程中，在不同的温度阶段，由于晶间强度与晶粒强度增长的情形不同、变形在晶粒间和晶粒内部的情形分布不同、由应变所勾引的扩散行为不同、应力集中的条件以及导致金属脆化的成分不同，焊接接头详细的薄弱环节以及它弱化的成分和程度也是不同的。
导致焊接接头金属产生裂纹的冶金成分和力学成分有着较为密切的联系，力学成分中的应力梯度和热循环特色所确定的温度梯度有关，而后者与金属的导热性密切干系，如金属的热塑性变革特色、热膨胀性以及组织转变等构成的冶金成分，在很大程度上对焊接接头金属所处的应力-应变状态起到主要浸染，
此外，随着温度的降落与冷却速率的变革，冶金成分和力学成分也都是在变革着的，在不同的温度区间对焊接接头金属的强度联系浸染各不相同，如结晶温度区间大，固相线温度低，在晶粒间残余的低熔液态金属处，更随意马虎引起应力集中，导致固相金属产生裂纹；
同样，随着温度降落，如果紧缩量较大，特殊是在快速冷却条件下，当紧缩应变速率高，应力-应变状态比较苛刻时也随意马虎产生裂纹等等。
在铝合金焊接时焊缝金属凝固结晶的后期，低熔共晶体被排挤在晶体交遇的中央部位，形成一种所谓的“液态薄膜”，此时由于在冷却时紧缩量较大而得不到自由紧缩产生较大的拉伸应力，这时候液态薄膜就形成了较为薄弱的环节，在拉伸应力的浸染下就可能在薄弱地带开裂而形成裂纹。
三.热裂纹产生的机理
为了研究铝合金焊接时那个时候最随意马虎产生热裂纹，把铝合金焊接时焊接熔池的结晶分为3个阶段。
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。随着温度的降落和冷却韶光的延长，晶核逐渐终年夜，并且涌现新的晶核，但是在这个过程中液相始终霸占较多的数量，相邻晶粒之间不发生打仗，对还未凝固的液态铝合金的自由流动不形成阻碍。
在这种情形下，纵然有拉伸应力存在，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，在焊接熔池结晶连续进行时，熔池中固相不断增多，同时先前结晶的晶核不断终年夜，当温度降落到某一数值时，已经凝固的铝合金金属晶体相互彼此发生打仗，并且不断排斥在一起，这时候液态铝合金的流动受到阻碍，也便是说熔池结晶进入了固液阶段。
在这种情形下，由于液态铝合金金属较少，晶体本身的变形可以强烈发展，晶体间残余的液相则不随意马虎流动，在拉伸应力浸染下产生的眇小缝隙都无法添补，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”。
第三阶段是完备凝固阶段，熔池金属完备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，具有较小的裂纹方向。在一样平常情形下，杂质较少的金属（包括母材和焊接材料），由于脆性温度区间较窄，拉应力在这个区间浸染的韶光比较短，使得焊缝的总应变量比较小，
因此焊接时产生的裂纹方向较小。如果焊缝中杂质比较多，则脆性温度区间范围比较宽，拉伸应力在这个区间的浸染韶光比较长，产生裂纹的方向较大。
四.铝合金焊接裂纹的防止方法
根据铝合金焊接时产生热裂纹的机理，可以从冶金成分和工艺成分两个方面进行改进，降落铝合金焊接热裂纹产生的机率。
在冶金成分方面，为了防止焊接时产生晶间热裂纹，紧张通过调度焊缝合金系统或向填加金属中添加变质剂。调度焊缝合金系统的着眼点，从抗裂角度考虑，在于掌握适量的易熔共晶并缩小结晶温度区间。
由于铝合金属于范例的共晶型合金，最大裂纹方向恰好同合金的“最大”凝固温度区间相对应，少量易熔共晶的存在总是增大凝固裂纹方向，以是，一样平常都是使紧张合金元素含量超过裂纹方向最大时的合金组元，以便能产生“愈合”浸染。
而作为变质剂向填加金属中加入Ti、Zr、V 和 B 等微量元素，企图通过细化晶粒来改进塑性、韧性，并达到防止焊接热裂纹的目的考试测验，在很早以前就开始了，并且取得了效果。图3给出刚性搭接角焊缝的条件下 Al-4.5%Mg 焊丝中加入变质剂的抗裂试验结果。
试验中加入的 Zr 为 0.15%，Ti+B 为 0.1%。可见，同时加入 Ti 和 B 可以显著提高抗裂性能。Ti、Zr、V、B 及 Ta 等元素的共同特点，是都能同铝形成一系列包晶反应天生难熔金属化合物（Al3Ti、Al3Zr、Al7V、AlB2、Al3Ta 等）。这种眇小的难熔质点，可成为液体金属凝固时的非自发凝固的晶核，从而可以产生细化晶粒浸染。
在工艺成分上，紧张是焊接规范、预热、接头形式和焊接顺序，这些方法都是从焊接应力上动手来办理焊接裂纹。焊接工艺参数影响凝固过程的不平衡性和凝固的组织状态，也影响凝固过程中的应变增长速率，因而影响裂纹的产生。
热能集中的焊接手法，有利于快速进行焊接过程，可防止形成方向性强的粗大柱状晶，因而可以改进抗裂性。采取小的焊接电流，减慢焊接速率，可减少熔池过热，也有利于改进抗裂性。
而焊接速率的提高，匆匆使增大焊接接头的应变速率，而增大热裂的方向。可见，增大焊接速率和焊接电流，都匆匆使增大裂纹方向。在铝构造装置、施焊时不使焊缝承受很大的钢性，在工艺上可采纳分段焊、预热或适当降落焊接速率等方法。
通过预热，可以使得试件相对膨胀量较小，产生焊接应力相应降落，减小了在脆性温度区间的应力；只管即便采取开坡口和留小间隙的对接焊，并避免采取十字形接头及不适当的定位、焊接顺序；焊接结束或中断时，应及时填满弧坑，然后再移去热源，否则易引起弧坑裂纹。对付 5000 系合金多层焊的焊接接头，每每由于晶间局部熔化而产生显微裂纹，因此必须掌握后一层焊道焊接热输入量。
而根据本文试验所证明，对付铝合金的焊接，母材和添补材料的表面清理事情也相称主要。材料的夹杂在焊缝中将成为裂纹产生的源头，并成为引起焊缝性能低落的最紧张缘故原由。
