2A12鋁合金焊接工藝設計

1、目錄第-章2A12鋁合金概述2第二章2A12鋁合金材料成分和力學性能22A12鋁合金材料成分22A12鋁合金力學性能3第三章2A12鋁合金材料焊接性分析3.3.1焊縫中的氣孔33±1熔焊時形成氣孔的原因3.3 ±2防止焊縫氣孔的途徑4.3.2焊接熱裂紋63.2.1鋁合金焊接熱裂紋的特點及形成原因6.3.2.2防止焊接熱裂紋的途徑7.3.3焊接接頭的“等強性”.9.3.4焊接接頭的耐蝕性1.0.3.5其他焊接缺陷1.1第四章2A12鋁合金平板對接焊接工藝.1.1.4.1焊前準備和預熱1.1.4.1.1 化學清理1.2.4.1.2 機械清理12.4.1.3 焊前預熱12.墊板1

2、.24.2焊接方法134.3坡口設計1.44.4焊接材料.54.5焊接參數(shù).54.6焊接變形及控制16.焊后處理164.7.1清理殘渣16.4.7.2焊件的表面處理1.7.4.7.3焊后熱處理2.0.4.8焊縫的整形和焊縫缺陷的返修20.第五章2A12鋁合金平板對接焊縫質量及探傷要求20.5.1農面質量2.15.2無損檢測（RT）2.1.第六章2A12鋁合金焊接工藝卡22.參考文獻.23第一章2A12鋁合金概述2A12（LY12）硬鋁合金是一種共晶型高強度硬鋁合金，屬于A1-Cu-Mg系合金,2A12是一種極易被氧化的材料，在空氣中容易與氧結合生成緊密結實的A1032氧化薄膜（厚度約0.1m）

3、o這些薄膜的熔點高達2050%，密度3?950kg/m?4?10kg/m，約為鋁的1.4倍，它會吸附水分，在焊接過程中形成氣孔、夾渣等缺陷，從而降低了焊接接頭的力學性能?？蛇M行熱處理強化，在退火和剛淬火狀態(tài)下塑性中等，電焊焊接良好，用氣焊和氮孤焊時有形成品間裂紋的傾向，在淬火和冷作硬化后的可切削性尚好，退火后可切削性低；抗蝕性不高，常采用陽極氧化處理與涂漆方法或表面加包鋁層以提高其抗腐蝕能力。山丁密度小、強度高、耐蝕性好、無磁性、成形性好以及低溫性能好等特點而廣泛應用于工業(yè)領域。具有優(yōu)良的綜合力學性能，有利于結構件的輕雖化，在航空、航天、艦船制造等領域。用于制造各種承受高載荷的零件和結構件，如

4、飛機的骨架、蒙皮、翼肋、翼梁、隔框零件釧釘?shù)仍?50。（:以下工作的零件。在制作高載荷零件時有被LC4取代的趨勢。第二章2A12鋁合金材料成分和力學性能2A12鋁合金為變形鋁合金，屬于熱處理強化、Al-Cu-Mg系合金。2.12A12鋁合金材料成分經(jīng)查標準GB/T3190-1996,2A12鋁合金的化學成分具體數(shù)值見表1:衣12A12鎧臺金由化學成分hl>.1tlemicalof2X11aJiiminumalhy(massCuMgNh'LLRSiTiAl3.8T.9I.3-L80.3?0.90.300.100.500.500?I0A2A12（LY12）硬鋁合金是一種共晶型高強度硬

5、鋁合金，屬于A1-Cu-Mg系合金。2A12鋁合金力學性能2.2經(jīng)查標準GB/T31901996,2A12鋁合金的化學成分具體數(shù)值見表2:表22A12鋁合金的力學性能抗拉強度屈服強度材料狀態(tài)伸長率斷而收縮率破度a/MPaa/MPa6(%)hbw(%)中bsl747010530330白然時效淬火+182105542110退鋁的，淬火一+白然時效18100一包鋁的，退火第三章2A22鋁合金材料焊接性分析2A12（LY12）是典型的硬鋁合金，合金系統(tǒng)是：Al-CuMg,它的焊接性較差。3.1焊縫中的氣孔2A12鋁合金熔焊時最常見的焊接缺陷就是焊縫氣孔。3±1熔焊時

6、形成氣孔的原因XWIUUUJJW氫是鋁及鋁合金熔焊時產(chǎn)生氣孔的主要原因，氫的來源是孤柱氣氛中的水分、焊接材料以及母材表面氧化膜所吸附的水分對焊縫氣孔的產(chǎn)生有更要的影響。山丁液態(tài)鋁合金溶解氫的能力很強，在凝固過程中氫來不及析出而聚集在焊縫中形成氣孔。）孤柱氣氛中水分的影1（孤柱氣氛中的氫之所以能使響。氫在鋁中的溶解度圖p（）=101kPaH與它在鋁中的溶焊縫形成氣孔可見，平衡條件下氫的溶解度沿圖中的實線變化，解度有很大的關系。山圖3-L凝固點時可從0.69mL/100g突降到0.036mL/100g,相差約20倍（在鋼中只相差不到2倍），這是氫易使鋁焊縫產(chǎn)生氣孔的更要原因之一。孤柱空間或多或少存

7、在一定雖的水分，尤其在潮濕季節(jié)或濕度大的地區(qū)進行焊接時,山孤柱氣氛中水分分解而來的氫，洛入過熱的熔融金屬中，凝固時來不及析出成為焊縫氣孔。這是形成的氣孔具有白殼內壁的特征。MIG焊時，焊絲以細小熔滴形式通過孤柱落入熔池，山丁孤柱溫度高，熔滴比表面積大，熔滴金屬易于吸收氫。而且在焊接2A12鋁合金時保護氣體中的含水員也是非常更要的，一般需要小于0.08%才能使焊接時過渡到焊縫中的氫含雖更少。（2）氧化膜中水分的影響。在正常的焊接條件下，對于氣氛中的水分已嚴格控制，這時，焊絲或工件氧化膜中所吸附的水分將是生成焊縫氣孔的主要原因。氧化膜不致密、吸水性強的鋁合金（如Al-Mg合金），比氧化膜致密的純鋁

8、具有更大的氣孔傾向。因為Al-Mg合金的氧化膜IIIA10和MgO構成，而MgO越多,32形成的氧化膜越不致密，更易于吸附水分；純鋁的氧化膜只IIIA10構成，比較32致密，相對來說吸水性要小。HIG焊時，山丁熔深大，坡口端部的氧化膜能迅速熔化，有利于氧化膜中水分的排除，氧化膜對焊縫氣孔的影響就小很多。焊接方法的影響。MIG焊時，焊絲以細小熔滴形式向熔池過渡，弧柱溫度高，熔滴比表面積大，熔滴易于吸氫；TIG焊時，主要是熔池金屬表面與氫反應，比表面積小，熔池溫度小于弧柱，吸氫條件不如MIG有利；另外,MIG焊熔池深度大于TIG焊，不利于氫氣泡的逸出。(3) 極性的影響。TIG焊時，直流反接，具有

9、陰極霧化作用，可以避免氫的產(chǎn)生,但鵠極易燒損，形成缺陷；正接時無陰極霧化作用，熔深大，對氣泡逸出不利，所以采用交流。MIG焊時，采用直流反接，無陰極霧化作用，也沒有朗極燒損。焊接工藝參數(shù)。焊接規(guī)范主要影響熔池在高溫的停留時間，從而對氫的溶入時間和析出時間產(chǎn)生影響。TIG焊時，采用小線能雖，采用較大的規(guī)范，高的焊速，減少熔池存在時間，減小氫的溶入：MIG焊時，焊絲氧化膜的影響更為顯著，不能通過減少熔池時間來防止氫向熔池的溶入，所以通過降低焊速和提高焊接線能雖來增大溶池存在時間,有利于減少焊縫中的氣孔。3.1.2防止焊縫氣孔的途徑防止焊縫中的氣孔可從兩方面著手：一是限制氫溶入熔融金屬，或者是減少氫

10、的來源，或者減少氫與熔融金屬作用的時間(如減少熔池熙吸氫時間)；二是盡雖促使氫白熔池逸出，即在熔池凝固之詢使氫以氣泡形式及時排出，這就要改善冷卻條件以增加氫的逸出時間(如增大熔池析氫時間)。)減少氫的來源。使用的焊接材料(包括保護氣體、焊絲.焊條等)耍1(%0?08嚴格限制含水雖，使用前需干燥處理。一般認為，氮氣中的含水雖小于時不易形成氣孔。氮氣的管路也要保持干燥。焊前處理十分里要。焊絲及母材表面的氧化膜應徹底清除，采用化學方法或機械方法均可，若兩者并用效果更好。(2)控制焊接參數(shù)。焊接參數(shù)的影響可歸結為對熔池高溫存在時間的影響，也就是對氫溶入時間和氫析出時間的影響。熔池高溫存在時間增長，有利

11、于氫的逸出，但也有利于氫的溶入；繁殖，熔池高溫存在時間減少，可減少氫的溶入，但也不利于氫的逸出。焊接參數(shù)不當時，如造成氫的融入雖多而乂不利于逸出時，氣孔傾向勢必增大。在MIG焊條件下，焊絲氧化膜的影響更明顯，減少熔池存在時間，難以有效地防止焊絲氧化膜分解出來的氫向熔池侵入。因此希望增大熔池時間以利氣泡逸出。TIG焊：小熱輸入-一減少熔池存在時間-一減少氫的溶入同時為保證根部熔透，需用大電流，所以應：大電流，大的焊接速度。如圖5-2所示為TIG焊時焊接參數(shù)對焊縫中擴散氫:H的影響。MIG焊：水分主要來自氧化膜-一增大熔池存在時間-一氣泡析出，所以應：大電流，小的焊接速度，必要時進行預熱。如圖5-

12、3所示為MIG焊焊接參數(shù)對焊縫氣孔的影響。TEcm1).23000I自2W25?>06.1v；m-iniri1焊焊接參數(shù)對焊縫氣孔的影響3?3HJT1G3-2圖焊焊接參數(shù)對焊縫中擴散氫的影響圖MIG.3.2焊接熱r裂紋Al-Mg合金等）、一般是不容易產(chǎn)生純鋁和非熱處理強化夸的金（如Al-Mn裂紋的。而硬鋁及大部分熱處理強化鋁合金，產(chǎn)生裂紋的傾向較大。對含有銅的硬鋁（Al-Cu-Mg）和超硬鋁（Al-Zn-Cu-Mg）合金，II前很難用熔焊方法獲得沒有裂紋的焊接接頭，所以一般不能選用熔焊方法制造硬鋁和超硬鋁焊接結構。2A12鋁合金屬于硬鋁，在焊接時，常見的熱裂紋主要是焊縫凝固裂紋（圖3-4

13、）和近焊縫液化裂紋（圖3-5）o并且2A12鋁合金的熱裂紋傾向很大，在焊接過程中最更要的就是防止熱裂紋的產(chǎn)生。鋁合金接頭熱影響區(qū)中的液化裂紋3?5圖圖3?4鋁合金接頭中的結晶裂紋鋁合金焊接熱裂紋的特點及形成原因3.2.1鋁合金屬于共品型合金。從理論上分析，最大裂紋傾向與合金的“最2A12由平衡狀態(tài)圖得出的結論與實際情況有較大的但是，大凝固溫度區(qū)間”相對應。出入。共晶組織和雜質，會0在焊接過程中生成的二次相a-Al+S及a-Al+還可能形成三促使鋁合金具有較大的裂紋傾向。若合金存在其他元素或雜質時,易熔共品的存凝固溫度區(qū)間也更大一些。元共晶，其熔點比二元共晶更低一些,鋁的線膨脹系數(shù)比鋼約大一倍，

14、是鋁合金焊縫產(chǎn)生凝固裂紋的更要原因之一。在，在熔池中將而凝固時的收縮率乂比鐵大兩倍，當成分中的雜質超過規(guī)定范用時,在在焊縫中就容易產(chǎn)生熱裂紋。形成較多的低熔點共晶。兩者共同作用的結果，鋁的線膨脹系數(shù)比鋼約大一倍時，并且拘束條件下焊接時易產(chǎn)生較大的焊接應力，也是促使鋁合金具有較大裂紋傾向的原因之一。關于易熔共品的作用，不僅要看其熔點高低，更要看它對界面能雖的影響。而增大合金的熱裂傾向：易熔共晶成薄膜狀展開于境界上時，促使晶體易于分離，.若成球狀聚集在品粒間時，合金的熱烈傾向小。近縫區(qū)“液化裂紋”同焊縫凝固裂紋一樣，也與晶間易熔共晶有聯(lián)系，但這種易熔共品夾層并非晶間原已存在的，而是在不平衡的焊接加

15、熱條件下因偏析而形成的，所以稱為晶間“液化裂紋”。所3-6液化裂紋產(chǎn)生原因。如圖)(1的鋁X示，在母材的熱影響區(qū)中，成分為“七合金在平衡狀態(tài)下，t溫度下組織為時固溶體溶解，t時。中的組元開始向。住固溶體。在焊接快速加熱條全部轉化為“來不及溶解，達不到平衡，?件下，在匕時已超過t+c兩相狀態(tài)，時仍可能為到固溶洪晶溫度，？中的組元還未完全溶入鋁合金組織轉變圖3-6圖兩相界面出現(xiàn)共晶液相，這種局部液化在焊接應力下沿晶界液膜和刪本，則在形成“液化裂紋”。（2）熱裂紋的形成原因。1）拘束度的影響；）液固相距離寬，生成柱狀品，柱狀品之間產(chǎn)生成分偏析，導致容易產(chǎn)2生裂紋；）材料因素的影響：3）鋁合金為共晶合

16、金，裂紋傾向與合金結品溫度區(qū)間大小有關系；a鋁合金熱裂傾向最大時的合金組元濃度（x:）2A12n=2%Cu:xAl-C山容易產(chǎn)生較大的lb）線膨脹系數(shù)大，是鋼的倍，在拘束條件下焊接，焊接應力，增大裂紋傾向；鋁合金焊接過程中無相變，柱狀品粗大，容易偏析。C）3.2.2防止焊接熱裂紋的途徑在焊接中獲得無裂紋的鋁合金接母材的合金系對焊接熱裂紋有更要的影響。硬鋁和超硬鋁就屬于鄭里情例如，頭并同時保證各項使用性能要求是很困難的。況。即使對于純鋁、鋁鎂合金等，有時也會遇到裂紋問題。并配合適主要是通過合理確定焊縫的合金成分，對于焊縫金屬的凝固裂紋，當?shù)暮附庸に噥磉M行控制。等合金元素可獲得不、）合金系的影響。

17、在鋁中加入（ICuMnSiMgZn.在原合金系中進行同性能的合金，但是對于裂紋傾向大的硬鋁之類高強鋁合金,合Al-Si=5%成分調整以改善抗裂性，往往成效不大。生產(chǎn)中不得不采用3的si）來解決抗裂紋問題。因為可以形成較多的易熔共晶，流動性好,4A01金焊絲（具有很好的“愈合”作用，有很高的抗裂性能，但強度和塑性不理想，不能達到母材的水平。）焊絲成分的影響。不同的母材配合不同的焊絲。如果采用成分與母材2（例如采用不如改用其他合金組成的焊絲。相同的焊絲時，具有較大的裂紋傾向，）的抗裂效果是55565A05或焊絲（國外牌號4043）和Al-5%Mg焊絲（Al-o%Si也具有相當高Al-4%Mg-2%

18、Zn-0.15%Zr）（較好。Al-Zn-Mg合金專用焊絲X5180的抗裂性能I母材與焊絲組合的抗熱裂性試驗圖3-7（括號中數(shù)字為母材代號，無括號的數(shù)字為焊絲代號）焊對此4043）進行MIGAl-5%Si所以本次2A12鋁合金采用焊絲（國外牌號次工藝來說是十分合理的。）焊接參數(shù)的影響。焊接參數(shù)影響凝固過程的不平衡性和凝固后的組織（3熱能集中的焊接方也影響凝固過程中的應力變化，因而影響裂紋的產(chǎn)生。狀態(tài)，采用小焊接電流，因而可以改善抗裂性?？煞乐剐纬煞较蛐詮姷拇执笾鶢钇罚?，促使增大焊接接頭的焊接速度的提高，可減少熔池過熱，也有利于改善抗裂性。都促使增大裂紋傾向。增大熱裂的傾向。應力，因此，增大焊

19、接速度和焊接電流，在融合比大時，所以，即使是采用合理的焊絲，大部分鋁合金的裂紋傾向都較大，裂紋傾向也必然大。因此，增大焊接電流是不利的，而且應避免斷續(xù)焊接。微雖元素作為變質劑，在焊接過程中生一、）變質劑的影響。（4TiZrVB成細小難熔質點,作為結品時的非自發(fā)形核核心，細化品粒，改善塑性，還能顯.著改善抗裂性能。3.3焊接接頭的“等強性”都可形成過飽和固溶固溶度變化大的合金，加熱至高溫后急冷，時效強化-即固溶處理。然后常溫或稍高溫度加熱，即可產(chǎn)生所謂的“時效”過程體SS而強化。區(qū)，隨溫度中發(fā)生溶質原子偏聚形成局部富集GP時效過程：時效初期，SS或時間延長，發(fā)展為一種共格過渡相?相同-其成分與平

20、衡非共格相創(chuàng)旦點陣不同而且未脫溶，隨溫度或時.而脫溶析出。轉化為洞延長，?區(qū)合金GP“過時效”：一般在？開始出現(xiàn)微細共格橫生強化,?向時強度進一步提高，一旦發(fā)生轉化，強化作用降低，轉變結束時強化彳乍用'7肖失，成為“過H寸效"。熱處理強化鋁合金焊接接頭組織示意圖3-8圖怒、處理G雖化鋁合金焊接接頭組織所示，焊接過程中，焊接溫度超過過時效溫度，產(chǎn)生過時效和脫溶，所如圖3-8以導致強度損失。接在冷作碩化狀態(tài)下焊接時，在退火狀態(tài)下焊接時，接頭與母材是等強的頭強度低于母材。表明在冷作狀態(tài)下焊接時接頭有軟化現(xiàn)象。是想強化鋁合金，接頭輕度均低于母材。焊后不經(jīng)熱處理，無論是退火狀態(tài)下還是時

21、效狀態(tài)下焊接，（即特別是在時效狀態(tài)下焊接的硬鋁，即使焊后經(jīng)人上時效處理，接頭強度系數(shù)接頭強度與母材強度之比的白分數(shù)）也未超過60%o主要發(fā)生在焊前經(jīng)冷作碩化的合金上。非時效強化鋁合金HAZ的軟化）（1的區(qū)域300°C）（經(jīng)冷作硬化的鋁合金，熱影響區(qū)峰值溫度超過再結品溫度200?而冷卻速度潔柔的軟化主要取決于加熱的峰值溫度，時就產(chǎn)生明顯的軟化現(xiàn)象。焊的影響不很明顯。山丁軟化后的硬度實際已低到退火狀態(tài)的硬度水平，因此，前冷作硬化程度越高，焊后軟化的程度越大。板件越薄，這種影響也顯著。冷作硬化薄板鋁合金的強化效果，焊后可能全部喪失。主要是焊接熱影響區(qū)“過時效”軟化，的軟化）時效強化鋁合金（

22、2HAZ也是焊接熱循這是熔焊條件下很難避免的。軟化程度決定于合金第二相的性質，“過時效”環(huán)有一定關系。第二相易于脫溶析出并易于聚集長大時，就越容易發(fā)生軟化。碾鋁的時效過程是很快的，Al-Cu-Mg/說合金的時效過程是很慢的，而Al-Zn-Mg明前者比后者的第二相易于脫溶，所以在在焊后Al-Cu-Mg焊后強度損失大。另外天自然時效對強度改善不明顯，而齊60軟化開天自然時效，Al-Zn-Mg則在焊后4天后基本消失。始顯著消失，30硬鋁鋁合2A12此次焊接為退火狀態(tài)下得所示，金，熱影響區(qū)的強度變化如圖3-9山丁時效過程很快等原因，使焊接接頭的2A12)合金焊接Al-Cu-Mg圖3?9(強度和母材的強

23、度相差很大,基本上最高熱影響區(qū)的強度變化？60%。50%也只能達到母材強度的3.4焊接接頭的耐蝕性接頭熱處理強化鋁合金(如硬鋁)鋁合金焊接接頭的耐蝕性一般低于母材焊縫金屬的純度接頭組織越不均勻，越易降低耐蝕性。的耐蝕性降低尤其明顯o)FeAl和致密性也是影響接頭耐蝕性的因素。雜質較多、品粒粗大以及脆性相(如3析出等，耐蝕性會明顯下降，不僅產(chǎn)生局部表面腐蝕，而且會出現(xiàn)晶間腐蝕。焊接應力更是影響鋁合金耐蝕性的敬感因素。對于鋁合金焊接接頭的耐蝕性下降的主要原因有山丁焊接熱過程的影響，使得焊縫和熱影響區(qū)組)接頭的組織不均勻(1在腐蝕介質中織不均勻，并且還存在著偏析，會使接頭各部位產(chǎn)生電極電位差，使腐蝕

24、過形成微電池，產(chǎn)生電化學腐蝕，從而破壞了氧化膜的完整性和致密性，程加速。在焊接接頭中總是或多或少地存在有焊接)焊接接頭存在有焊接缺陷(2缺陷，如咬邊、氣孔、夾雜物、未焊透等。這些缺陷破壞了接頭表面氧化膜的連續(xù)性。焊縫組織較母材粗大疏松，表面也不如母(3)焊縫金屬傍造組織的影響材光滑，表面氧化膜的連續(xù)性和致密性差。另外，焊縫為傍造組織，具有明顯的以及焊縫枝狀品特點。山丁存在著枝品偏析，具有很大的組織和成分不均勻性，金屬枝狀品的結品方向，對其耐蝕性均有一定的影響。(4)焊接應力的影響焊接應力的存在，容易產(chǎn)生應力腐蝕。對于鋁合金焊接接頭，主要在下列兒方面采取措施來改善接頭的耐蝕性。主要是通過焊接材料

25、使焊縫合金化,1()改善接頭組織成分的不均勻性細化品粒并防止缺陷；同時通過限制焊接熱輸入以減少熱影響區(qū)，并防止過熱。(2) 消除焊接應力表面拉應力可采用局部錘擊辦法來消除；焊后熱處理有良好效果。(3) 調節(jié)工藝條件改善焊縫柱狀品成長方向。(4) 采取保護措施例如，采取陽極氧化處理或涂層等。3.5其他焊接缺陷(1) 易氧化鋁和氧的親和力很大，生成的氧化鋁薄膜會阻礙金屬之間的良好組合，焊接時易造成熔合不良與夾渣，焊接過程中合金元素易被氧化和蒸發(fā)。(2) 易燒穿鋁合金山固態(tài)轉變?yōu)橐簯B(tài)時，沒有顯著的顏色變化，所以不易判斷母材溫度。另外溫度升高時，鋁合金的強度降低，因此焊接時常因溫度過高無法察覺而導致燒

26、穿。(3) 易塌陷鋁及鋁合金的熔點低，高溫強度低，而且熔化時沒有顯著的顏色變化,因此焊接時常因溫度過高無法察覺而導致塌陷。為了防止塌陷，可在焊件坡口下面放置墊板，并控制好焊接工藝參數(shù)。綜上分析，2A12鋁合金的焊接性較差，焊接時需要采取一定的工藝措施，才能獲得優(yōu)質的焊接接頭。第四章2A12鋁合金平板對接焊接工藝山于2A12鋁合金的焊接性比較差，因此各個細節(jié)部分都應當有所注意。4.1焊前準備和預熱焊前清理是保證鋁及鋁合金焊接質雖的一個里耍的工藝措施?？偹苤?，山于鋁及鋁合金極易氧化，表面生成一層致密而堅碾的氧化物薄膜，該薄膜很容易吸收水分，它不僅妨礙焊縫的良好熔合，而且是生成氣孔和夾渣的根源之一

27、。此外，如工件表面被油污、銹、垢污染后，也會引起氣孔等缺陷。為了保證鋁及鋁合金的焊接質雖，焊前要采取嚴格的清理措施，徹底清除焊絲和焊接接頭上的氧化膜和油污。清理的程度直接關系到焊接接頭的焊接質雖。清理主要有脫脂去油清理、化學清理和機械清理三種。4."化學清理將焊件與焊絲用濃度為8%?10%、溶液溫度為40?60?的血0只溶液浸蝕10?15分鐘；(1) 用水冷沖洗約2分鐘；在體積分數(shù)30%的稀硝酸溶液中進行中和處理，焊件表面不允許有黃斑、黑斑；(2) 用50°?60°C熱水沖洗2?3分鐘，并用硬毛刷刷干凈；(3) 放在100°?150。(干燥箱中烘干約30

28、分鐘。4.1.2機械清理先用汽油、酒精、丙酮等有機洛劑擦拭表面以除油，然后用不銹鋼絲刷或刮刀把坡口及兩側50mm范圉內的氧化膜刷除或刮除干凈，露出金屬光澤。不可采用砂紙或砂輪打磨，因為鋁及鋁合金材質較軟，在打磨中砂?？赡鼙蝗稳肽覆膬?，在焊接時會產(chǎn)生焊接缺陷。4.1.3焊前預熱為了減少吸附水分所產(chǎn)生的焊縫氣孔缺陷，化學處理后最好將焊絲放置在溫度為200°C?480°C的惰性氣體中預熱30?80分鐘，焊絲在氨氣中加熱，可使吸附的水分含雖減少到不足五分之一。母材(2A12鋁合金)預熱溫度為100°?150°g以減小冷卻速度，保證焊接接頭的氫有足夠的時間往外擴散

29、和強度不至于降得很低。鋁和鋁合金在高溫時的強度很低，這樣在焊接時容易使焊縫塌陷或燒穿。為了保證焊透而乂不致使焊縫塌陷，在實際焊接中常常采用某些形式的墊板來拖住金屬。墊板可用石墨、不銹鋼或銅制造。墊塊加工時，應在表面正對焊縫開一個圓弧型槽，以保證焊縫背面成形良好。CM55墊塊應該設計成能提供對底部焊縫的激冷作用，這樣就減小了熱影響區(qū)，對提高焊接接頭的性能很有好處。此次2A12鋁合金采用如圖所示墊板。4.2焊接方法各種熔焊方法以氨孤焊的應用最為廣泛。焊接薄板多應用TIG焊法，MIG焊法主要應用于板厚在3mm以上的焊接上。鋁合金氮孤焊時，氮氣的純度要控制在99.9%以上，其中限制雜質：氧在0.005

30、%以下，氫0.005以下，水分0.02mg/L以下，氮0.015%以下。氧、氮增多，均惡化陰極清理作用。氧超過0.3%則使鴿極燒損加劇，超過0.1%氧則使焊縫表面無光澤或發(fā)黑。氮超過0.05%。熔池的流動性變壞，焊縫表面成型不良。鉤極一般采用含社鴇極，焊接電流應有所限制。過大的電流會使朗極燒損，并可造成焊縫夾鉤。為了防止礙極燒，在直流反接（DCRP）焊時，電流要限制的很小，而采用直流正接時有無陰極清理作用。所以，TIG焊接時一般都采用交流電源。但山丁大厚度鋁合金焊接的需要，也在研究應用直流正接的TIG焊接方法。主要是利用其熔深大的特點，同時焊縫截面成形好且氣孔傾向相對較小，因此可降低對陰極清理

31、的要求。MIG焊接時，一般采用DCRP,但所選用的焊接電流一般希望超過“臨界電流”值，以便獲得穩(wěn)定的噴射過度的電孤過程。MIG焊接時，為了獲得噴射過渡，山丁臨界電流的限制，焊接板厚/、于3mm時就必須采用很細的焊絲，這在送絲上造成很大的困難。因此，板厚在3mm以下的構建一般不采用HIG焊焊接方法。此時熔化極脈沖氮孤焊在薄板焊接上則有其優(yōu)越性。在TIG對接焊接時，在一定的鉤極直徑下電流增大，焊接速度也相應提高，在變動焊接速度時，氣體流雖也要與之相匹配，送絲速度也要相應的調整（填充漢斯送進速度可在0.162.0m/min之間變動）。功率一定時，焊接速度海域焊件厚度有關，手工焊時可在O?O65O?2

32、5m/min間變動，自動焊時可在0.25?O?5Om/min之間變動。MIG焊接時，焊接速度可以在很大的范圍內變化，一般為0?15l?50m/min。而焊絲送進速度可以在更大的范用內變動，一般為1?1?10?0m/min。焊接電流必須適當，關鍵是確定臨界電流，鋁合金焊絲（直徑d）一般使用電流及相s應的送絲速度（V）,大體如表3所示，臨界電流與合金種類及焊絲直徑（d）scs有關。農3鋁合金焊絲的使用電流和送絲速度d(mm)d(mm)1(A)v(m/niin)M?5200.840?1704.2-121.2100-2003.5-101.6150-2902.55.52.4220-350在一定電流下送絲

33、速度應等于熔化速度，若焊絲送進速度過大，焊絲未熔化就送入熔池可發(fā)生“粘絲”現(xiàn)象。反之，送絲速度過小，電孤將拉長，可能導致噴嘴的“回燒”現(xiàn)象。在送絲速度一定時，當電孤電壓降低(電孤縮短)時，為了維持給定的送絲速度，焊接電流急劇減少；而在焊接電流一定的條件下。為適應電孤縮短，在給定的送絲速度下，焊絲的熔化速度必然顯著增大。當電孤縮短到好像潛入熔池時，就成為所謂“下潛電孤”大電流焊接法。層間溫度的控制有更要作用，層間溫度的增高，不僅接頭強度下降，其至降低塑性，還可促使產(chǎn)生微裂紋的傾向增大。山于此次工藝的2A12鋁合金厚度為8mm,因此采用MIG焊。采用直流反接電源，焊接時有良好的陰極霧化作用。而且H

34、IG焊進行鋁及鋁合金焊接，焊縫金屬熔敷效率很高，通常大于95陪焊絲沿著焊縫移動時?；緵]有飛濺和氧化現(xiàn)象。而且焊出的焊縫質雖優(yōu)良，焊件變形小。MIG焊選用大的焊接電流，慢的焊接速度，以提高熔池存在時間。4.3坡口設計由于2A12鋁合金具有熱容雖大、線膨脹系數(shù)大等特點，擬定出一個合理的坡口。焊接坡口設計如圖所示4.4焊接材；料鋁合金。厚度為8mm,供貨狀態(tài)為退火狀態(tài)的平板。焊材：2A12所示,因為可以形成較多的易熔共品，流動性4043o焊絲成分如表4焊絲：好，具有很好的“愈合”作用，有很高的抗裂性能，但強度和塑性不理想，不能達到母材的水平。表44043焊絲成分)()質雖分數(shù)(成分化學號牌其他Al

35、CrZrMgTiZnSi.FeCuVMn合計每不中余址一WO.15WO.1O4O43HS3114.56.O-W0.8W0.30W0.20W0.05W0.05W0.05保護氣體：純A"Ar氣作為保護氣體，可以避免焊接缺陷，焊接成型和焊接變形控制都比較理想。其中限制雜質：氧在0.005%以下，氫0.005以下，水分0.02mg/L以下，氮0.015%以下。氧、氮增多，均惡化陰極清理作用。超過0.1%氧則使焊縫表面無光澤或發(fā)黑。氮超過0.05%。熔池的流動性變壞，焊縫表面成型不良。4.5焊接參數(shù)焊接參數(shù)的選擇如表5所示表5MIG焊焊接參數(shù)焊材規(guī)焊接電焊接電焊接速氣體流焊道焊材牌焊接方(mm

36、(A(V(mm/min(L/min2MIG40432.2224022322510焊絲直徑根據(jù)板厚選擇合適的焊絲大小。焊接電流根據(jù)焊絲直徑選擇。焊接電任根據(jù)焊絲直徑和焊接電流選擇。焊接速度根據(jù)焊接電流選擇。氣體流雖根據(jù)既能保護熔池，乂能節(jié)約的最合適流雖選擇。4.6焊接變形及控制111于2A12鋁合金比許多其他的焊接材料有較大的熱膨脹系數(shù)，所以在焊接過程中，隨著快速加熱和快速冷卻而帶來的膨脹和收縮發(fā)生時，必然出現(xiàn)不同形式的變形。2A12鋁合金在焊后熱處理時期也會發(fā)生變形。當在金屬局部區(qū)域加熱的時候，未加熱區(qū)域抑制了加熱區(qū)域的膨脹而產(chǎn)生了形變。冷卻時，山于周圉金屬的抑制，可能導致變形或翹曲。山于2A

37、12鋁合金散熱迅速，焊接金屬的收縮一般是焊接變形的主要原因。熔融鋁的收縮，約為容積鋼收縮的3倍之多。焊接變形造成焊接結構尺寸形狀超差，焊接結構組裝配合困難，焊接變形過大或矯正無效，有可能是產(chǎn)品報廢，造成經(jīng)濟損失。為了使變形減至最小，零件設計時，應該將焊縫減至最少并且合理布置焊縫位置。如果是在剛性的區(qū)域局部焊接，如在邊棱或拐角處焊接，將會是變形很小。焊縫應該遠離強烈的冷作硬化區(qū)。對于一個焊道，一旦開始焊接后，就不要間斷，一直焊完。采用工裝夾具對焊件進行剛性固定之后在實施焊接，這也是防止變形的有效措施，且不必過分考慮焊接順序。在實際焊接生產(chǎn)中，控制變形的方法還有很多，而且在運用時，往往都是聯(lián)合采用

38、，而非單獨采用。山于此次上藝為2A12鋁合金的平板對接工藝，直接采用兩塊壓板將對接鋁合金固定住即可。4.焊后處理焊后處理是2A12鋁合金必須要進行的過程，為保證焊縫質雖而對殘渣的清理、焊件的表面處理等等。4.7.1清理殘渣焊件焊完后，在對焊縫進行外觀檢查和無損檢測之前，需要對焊縫及兩側的殘存焊渣即使進行清除，以防止焊渣腐蝕焊縫級表面，避免造成不良的后果。常用的焊后清理方法如下：(1)在60°?80°C的熱水中刷洗；)溶液中03%的珞酊(CrCrO)或質雖分數(shù)為2%?放入至珞酸鉀(血匚沖洗；°C的熱水中洗滌：°?80(3)再在60)放入干燥箱中烘干或風干。

39、(4焊件的表而處理4.7.2MIG陽極化處理，可以改善抗腐蝕和抗磨性能。使用快速焊接工藝，如采用焊時，可最大限度地減少焊接熱影響區(qū)。陽極化處理質雖好。焊接時為退火狀態(tài)，陽極化處理后，金屬基體和焊接熱影響區(qū)之2A12山于間的顏色反差最小。所以金屬顏色的外觀是非常均勻的。采用氧化膜的所以焊后的鈍化處理是什么有必要的，山于焊前進行了酸洗，封閉處理方法，具體操作方法如下：氧化膜的封閉實際上就是封閉氧化膜的微孔，孔處理。鋁及鋁合金陽極氧化膜的封閉方法很多，如下：降低其表面活性，主要可分為以下兒種方法，分述如下：(1) 水合封閉法水合封閉的基本原理是氧化膜和孔壁的A1203在較高溫度的熱水或水蒸氣中發(fā)生水

40、合反應，生成水合氧化鋁(A1203-H20),使氧化膜體積膨脹，其體積將增大約33%以上。山于膜的體積膨脹而使孔徑變小，從而封閉膜孔。其反應式：A10+H0-2A10(0H)-A10?HO水合封閉法乂分高壓蒸汽封閉法和沸水封閉法兩種。高壓蒸汽封閉的效果比沸水封閉好，主要反映為封閉速度快，不受pH值影響，封閉后的氧化膜耐蝕性好，而且封閉質雖穩(wěn)定，特別是在封閉染色氧化膜時不會出現(xiàn)流色現(xiàn)象，因此尤其適合于染色氧化膜的封閉處理。高壓蒸汽封閉的主要缺點是所需高壓蒸汽設備投資較大，生產(chǎn)成本較高，大型工件封閉處理時不能連續(xù)生產(chǎn)，厚氧化膜封閉時易破裂，因此只在特殊情況下使用。而沸水封閉則恰好相反，因其生產(chǎn)成本

41、相對較低，操作方便，是一種普遍采用的封閉方法。1)封閉工藝規(guī)范高壓蒸汽封閉法工藝規(guī)范如下所示。3xlO5Pa蒸汽壓力蒸汽溫度100?110°C時間20?30min操作注意事項：蒸汽溫度不可過高，否則易使氧化膜的硬度和耐磨性降低。沸水封閉法工藝規(guī)范如下所示。去離子水或蒸憎水封閉用水6?55.5?PH值98°C5?溫度3min2?每lum厚的氧化膜約需時間30min?通常封閉的時間需要20因為普通不用自來水，操作注意事項：封閉用水應采用去離子水或蒸憎水，r、80自來水易生水垢吸附于孔中，使膜的透明度下降。普通自來水中的CL.Cu等均對封閉膜孔有不利影響。影響沸水封閉質雖的因素2

42、）對其水中的雜質離子或不純物會嚴里降低封閉后氧化膜的耐蝕性，水質。外觀也有一定程度的危害，因此一定要嚴格控制用水的質雖，保證其電阻率§$5xlOQ-emo在生產(chǎn)過程中應盡雖避免前道工序殘留在制品表面的酸或清洗水將有害離以減少封為此最好在進入沸水封閉槽前先經(jīng)過一道去離子水洗，子帶入封閉槽，閉槽的污染。為了保證封閉質雖，應定期測定封閉水中的有害離子含雖。因此溫度但長時間沸騰會加大水的消耗，溫度。水溫越高封閉速度越快，°C80°時封閉速度將顯著減緩，特別是低于98°C苗溫度低于90最好控制在95?鋁氧化三水合（A10-H0）,而是鋁將時，水合反應產(chǎn)物不是一水合

43、氧化茫致使氧化膜的耐蝕性能很差。0）,后者很不穩(wěn)定p（A10?3Hs對于一般的3min2?約需時間。封閉所需時間與膜壓有關，通常每lumo當水質條件好時可取下限。？30min陽極氧化膜總的封閉時間大約為20值會引起膜層粉化，使表值越高封閉速度越快，但過高的PHPHPH值?？捎么姿峄虬彼{之間，最佳為5.8值一般控制在5.5?6?5面出現(xiàn)粉霜。PHPH值。節(jié)鉆等金屬鹽和里金名如銀、可在沸水封閉液中加入一些添加劑作為封閉助劑，而且還有抑添加封閉助劑不僅可以提高封閉質雖，酸鉀、水玻璃及三乙醇胺等，或加入如果封閉助劑選擇不當，制粉霜的作用。在使用封閉助劑時應特別小心，過雖都會對封閉質雖產(chǎn)生極不利影響。

44、里珞酸鹽封閉的基本原理是，在更珞酸鹽水溶液中，里珞酸鹽封閉法和更珞酸Al（OH）CrO氧化膜吸附了里金名酸鹽后發(fā)生化學反應，生成堿性珞酸鋁<0,這些生成物填充進膜空隙，從而起到封孔作用。鋁Al（OH）Cr.其氧化膜經(jīng)封閉后呈現(xiàn)黃色，里珞酸鹽封閉法一般用于防護性陽極氧化膜，耐蝕性較高。但該法不適用于裝飾性或染色的氧化膜。至銘酸鹽封閉溶液的配方及工藝規(guī)范如下：.?值6?100g/L（用蒸懈水或去離子水配制）pH至珞酸鉀（K2Cr207）含雖1530min5?90?98°C時間7?5（用碳酸鈉或氫氧化鈉調節(jié)）溫度操作注意事項:封閉液中更銘酸鉀的含雖越高，封閉后的氧化膜耐蝕性越好。以免

45、將殘留在工經(jīng)陽極氧化的鋁制品工件，在封閉處理前必須仔細漂洗，件表面的酸性液帶入封閉槽，否則會對氧化膜的封閉質雖和外觀造成不利影響。列外，還應防止工件與槽體接觸，否則會損壞氧化膜。時，會使氧化超過對封閉液中雜質應進行限制，當封閉液中S00?2g/Lb為沉淀過濾排除；當膜的顏色變淺或發(fā)口，可加入適雖的鉆酸鈣(CaCrOl)SO.鉀鋁加硫酸下降，可添發(fā)氧化膜的顏色白，耐蝕性會0.02g/L時，使？時，會對工件氧化1.5g/L>00.1?0.5g/L進行調整。當CLEKAl(SO)?24艮沔膜產(chǎn)生腐蝕，封閉液需稀釋或更換。OAL水解金屬鹽封閉的原理是，除了封閉過程中水解金屬鹽封閉法八生成氫氧化物

46、的水合反應外，主要是利用金屬鹽被氧化膜吸附后發(fā)生水解反應，傾達到封閉氧化膜的H的。沉淀析出，充填在膜子L而且111于金屬離子與有機染料分子之水解金屬鹽封閉不影響氧化膜的色澤，水解金屬鹽封從而增加了染料的穩(wěn)定性和耐曬度。因此，間會形成金屬絡合物，閉法特別適用于染色或著色的防護、裝飾性氧化膜。然后再用熱水或所謂雙里封閉是指先用金屬鹽溶液預封，雙里封閉法它不僅適用于至珞酸鉀溶液封閉。這種封閉方式可大大提高氧化膜的耐蝕性能。透明的陽極氧化膜，而且也適用于染色或著色的氧化膜。是近年來鋁型材行低溫封閉法乂稱為常溫封閉或冷封閉，低溫封閉法(5)其反應機理很復溶液體系，巳*遍的封閉方法。低溫封閉大多采用Ni(

47、0H)的水合反應和0;雜，但與存在AL汨F的存在使封閉反應過程可在低溫下操作注意事項：緩蝕低溫封閉溶液除上述基PH為了消除山于劑、鋁離子絡合劑以及粉霜”的0.lg/LCO加以改善。彳桀的沉積而帶來的氧Ni-F業(yè)使用取目水解金屬鹽封閉法也有某些類似之處，實現(xiàn)。沉淀析出的雙里作用，只是曲于本組成外，還常加入少雖的表面活性劑、抑制劑等助劑來進一步提高封閉質雖?；てG，通常還加入約因此在生產(chǎn)Fi低溫封閉溶液在長期使用過程中的消耗速度不一致，和，？始終在F-門過程中除定期檢測的含雖，含雖外，還應定期檢測游離工藝規(guī)定的范圍內一時會影A4g/LNHS0NHS0低溫封閉溶液對和比較敬感，當艮5g/L,加響封閉質雖，此時應稀釋溶液以消除其影響，或全部更換槽液。.?50或氫氧化鈉稀溶液)調節(jié)。封閉后用溶液的pH值可用醋酸或氨水(加快干燥和防水跡的作。C的熱水漂洗或經(jīng)漂洗后用熱風吹干可起到強化封閉、60用。其U有機涂層封閉方法在鋁型材行業(yè)應用已十分普遍，(6)有機物封閉法