2 实验结果与分析
本文在焊接热裂纹的工艺实验中，焊接方法选用交流自动钨极氩弧焊，试件为焊接热裂纹倾向大的2A12铝合金，采用不填丝的表面熔敷方式焊接，并利用梯度拘束度夹具，通过调节夹紧力Fr和夹持距离Lr灵活地改变拘束度，从而能够反映实际生产条件下的真实裂纹行为。
在实际焊接生产过程中，工件不一定产生焊接热裂纹，而本实验中，采用这种梯度拘束度夹具来产生比较苛刻的拘束度，主要目的是使实验试件在焊接过程中产生焊接热裂纹，以便验证随焊锤击控制焊接热裂纹的有效性。实验中以裂纹率Lcr%作为热裂纹倾向评定指标，其表达式如下：
Lcr%=Lcr/Ltotal
式中 Lcr-裂纹总长度
Ltotal-焊道长度
2.1 实验试件
在随焊锤击工艺实验中，为了更好地对焊接热裂纹进行研究，采用了如图3所示的150 mm×100 mm×2 mm的试件。
2.2 常规焊条件下拘束度对裂纹率的影响
2.2.1 拘束力对焊接热裂纹的影响
图4给出了夹持距离Lr=20 mm、收弧端拘束力F收=120 N.m时，改变起弧端拘束力F起时焊接热裂纹试验结果。由图可知，当起弧端拘束力F起=0时，裂纹从起焊端引发，裂纹率最高，随焊随裂，裂纹贯穿整个焊道。适当加以拘束（F起=20 Nom），裂纹率显著降低。继续增加拘束力，裂纹率下降变缓，焊件只留有一定的弧坑裂纹。
图5给出了夹持距离Lr=20 mm、起弧端拘束力F起=20 Nom时，改变收弧端拘束力F收时焊接热裂纹试验结果。由图可以看出，随着收弧端拘束力的增加，裂纹率逐渐增加并最终趋于稳定。
2.2.2 夹持距离对焊接热裂纹率的影响
图6给出了当拘束力为F起=20 Nom、F收=120 Nom时夹持距离对焊接热裂纹率的影响。由图中可以看出，随着夹持距离的增加，裂纹率逐渐降低。当夹持距离大于60 mm时，试件在焊接过程中上拱严重，已不能保证正常焊接。当F起=20 Nom、F收=120 Nom、Lr=20 mm时，产生明显的收弧端裂纹。
2.3 随焊锤击条件下参数对裂纹率的影响
在本实验中，为了验证随焊锤击对控制焊接热裂纹的有效性，采用了出现焊接热裂纹倾向比较大的实验参数：夹持距离Lr=20 mm、起弧端拘束力F起=40 Nom、收弧端拘束力F收=120 Nom。这里起弧端拘束力为40 Nom，没有采用较小的拘束力，因为当起弧端拘束力较小的时候，裂纹一般在起弧端开裂，不利于进行随焊锤击的工艺实验，因此，采用了以上实验参数。
随焊锤击对焊接热裂纹的控制作用，其影响参数较多，如：锤击力、锤击距离（锤头与焊枪的距离）、锤击位置、锤击频率、锤头形状等。本文中主要讨论两个参数：锤击力P和锤击距离R锤。
2.3.1 锤击力对焊接热裂纹的影响
图7给出了锤击力对焊接热裂纹的影响，锤击距离R锤=20 mm。从图中可以看出，锤击力在小于2 MPa和大于5 MPa时焊件的裂纹率均比较大，锤击力2~5 MPa之间时裂纹率较低，基本上属于弧坑裂纹。因此，锤击力在此范围内时，可有效地控制焊接热裂纹的产生。因为当锤击力较小时，锤击作用形成的应变量不足于抵消焊接过程中不均匀加热形成的致裂拉应变，控制热裂纹的效果不明显。当锤击力较大时，锤击会导致焊接熔池产生较大的振荡，反而会促进热裂纹的进一步产生。因此，在本实验条件下，锤击力为2~5 MPa范围内时，锤击工艺效果较好。
2.3.2 锤击距离对焊接热裂纹的影响
在实验中，锤击距离对焊接热裂纹的影响也比较明显，如图8所示，实验的锤击力为P=4 MPa。
结果表明：锤击距离R锤=17 mm时裂纹率较大，锤击距离R锤=20 mm时裂纹率较小，且随锤击距离的增大，裂纹率增大。因为当锤击距离较小时，锤击位置离焊接电弧太近，锤击对焊接熔池产生严重振荡，会促进热裂纹的产生。当锤击距离较大时，锤击的部位离产生热裂纹的敏感位置太远，对于减少热裂纹的效果也不明显。因此，在本实验条件下，锤击距离应控制在20~23 mm左右，锤击工艺控制热裂纹的效果较好。
3 结 论
针对薄板构件产生焊接热裂纹倾向大的缺点，本文对随焊锤击工艺控制焊接热裂纹的有效性试验进行了研究，研究成果表明：
(1) 对于本实验所采用的150 mm×100 mm×2 mm的试件，在一定的拘束力和拘束距离条件下，锤击力为2~5 MPa范围内，锤击距离控制在20~23 mm左右时，随焊锤击工艺控制焊接热裂纹的效果较好，而对于不同的试件和焊接条件，应采用不同的焊接锤击参数。
(2) 随焊锤击工艺实验是在较苛刻的拘束度条件下进行的，但焊接热裂纹率却明显比常规焊条件下的小，而实际焊接生产中的拘束条件并没有这么苛刻。因此，随焊锤击工艺在实际生产中定能够有效地控制焊接热裂纹的产生。
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