鋁與鋁合金的焊接特點(diǎn)

1、 .wd. .wd. .wd.鋁及鋁合金的焊接特點(diǎn) (1)鋁在空氣中及焊接時(shí)極易氧化，生成的氧化鋁Al2O3熔點(diǎn)高、非常穩(wěn)定，不易去除。阻礙母材的熔化和熔合，氧化膜的比重大，不易浮出外表，易生成夾渣、未熔合、未焊透等缺欠。鋁材的外表氧化膜和吸附大量的水分，易使焊縫產(chǎn)生氣孔。焊接前應(yīng)采用化學(xué)或機(jī)械方法進(jìn)展嚴(yán)格外表清理，去除其外表氧化膜。在焊接過程加強(qiáng)保護(hù)，防止其氧化。鎢極氬弧焊時(shí)，選用交流電源，通過“陰極清理作用，去除氧化膜。氣焊時(shí)，采用去除氧化膜的焊劑。在厚板焊接時(shí)，可加大焊接熱量，例如，氦弧熱量大，利用氦氣或氬氦混合氣體保護(hù)，或者采用大標(biāo)準(zhǔn)的熔化極氣體保護(hù)焊，在直流正接情況下，可不需要“陰極

2、清理。2鋁及鋁合金的熱導(dǎo)率和比熱容均約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍多。鋁的熱導(dǎo)率那么是奧氏體不銹鋼的十幾倍。在焊接過程中，大量的熱量能被迅速傳導(dǎo)到基體金屬內(nèi)部，因而焊接鋁及鋁合金時(shí)，能量除消耗于熔化金屬熔池外，還要有更多的熱量無謂消耗于金屬其他部位，這種無用能量的消耗要比鋼的焊接更為顯著，為了獲得高質(zhì)量的焊接接頭，應(yīng)當(dāng)盡量采用能量集中、功率大的能源，有時(shí)也可采用預(yù)熱等工藝措施。3鋁及鋁合金的線膨脹系數(shù)約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍。鋁凝固時(shí)的體積收縮率較大，焊件的變形和應(yīng)力較大，因此，需采取預(yù)防焊接變形的措施。鋁焊接熔池凝固時(shí)容易產(chǎn)生縮孔、縮松、熱裂紋及較高的內(nèi)應(yīng)力。生產(chǎn)中可采用調(diào)整焊絲成分與焊接工藝

3、的措施防止熱裂紋的產(chǎn)生。在耐蝕性允許的情況下，可采用鋁硅合金焊絲焊接除鋁鎂合金之外的鋁合金。在鋁硅合金中含硅0.5時(shí)熱裂傾向較大，隨著硅含量增加，合金結(jié)晶溫度范圍變小，流動(dòng)性顯著提高，收縮率下降，熱裂傾向也相應(yīng)減小。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)歷，當(dāng)含硅56時(shí)可不產(chǎn)生熱裂，因而采用SAlSi條(硅含量456)焊絲會(huì)有更好的抗裂性。4鋁對(duì)光、熱的反射能力較強(qiáng)，固、液轉(zhuǎn)態(tài)時(shí)，沒有明顯的色澤變化，焊接操作時(shí)判斷難。高溫鋁強(qiáng)度很低，支撐熔池困難，容易焊穿。5鋁及鋁合金在液態(tài)能溶解大量的氫，固態(tài)幾乎不溶解氫。在焊接熔池凝固和快速冷卻的過程中，氫來不及溢出，極易形成氫氣孔?；≈鶜夥罩械乃?、焊接材料及母材外表氧化膜吸附的水

4、分，都是焊縫中氫氣的重要來源。因此，對(duì)氫的來源要嚴(yán)格控制，以防止氣孔的形成。6合金元素易蒸發(fā)、燒損，使焊縫性能下降。7母材基體金屬如為變形強(qiáng)化或固溶時(shí)效強(qiáng)化時(shí)，焊接熱會(huì)使熱影響區(qū)的強(qiáng)度下降。8 鋁為面心立方晶格，沒有同素異構(gòu)體，加熱與冷卻過程中沒有相變，焊縫晶粒易粗大，不能通過相變來細(xì)化晶粒。2. 焊接方法幾乎各種焊接方法都可以用于焊接鋁及鋁合金，但是鋁及鋁合金對(duì)各種焊接方法的適應(yīng)性不同，各種焊接方法有其各自的應(yīng)用場合。氣焊和焊條電弧焊方法，設(shè)備簡單、操作方便。氣焊可用于對(duì)焊接質(zhì)量要求不高的鋁薄板及鑄件的補(bǔ)焊。焊條電弧焊可用于鋁合金鑄件的補(bǔ)焊。惰性氣體保護(hù)焊TIG或MIG方法是應(yīng)用最廣泛的鋁及

5、鋁合金焊接方法。鋁及鋁合金薄板可采用鎢極交流氬弧焊或鎢極脈沖氬弧焊。鋁及鋁合金厚板可采用鎢極氦弧焊、氬氦混合鎢極氣體保護(hù)焊、熔化極氣體保護(hù)焊、脈沖熔化極氣體保護(hù)焊。熔化極氣體保護(hù)焊、脈沖熔化極氣體保護(hù)焊應(yīng)用越來越廣泛氬氣或氬/氦混合氣3.焊接材料1焊絲鋁及鋁合金焊絲的選用除考慮良好的焊接工藝性能外，按容器要求應(yīng)使對(duì)接接頭的抗拉強(qiáng)度、塑性(通過彎曲試驗(yàn))到達(dá)規(guī)定要求，對(duì)含鎂量超過3的鋁鎂合金應(yīng)滿足沖擊韌性的要求，對(duì)有耐蝕要求的容器，焊接接頭的耐蝕性還應(yīng)到達(dá)或接近母材的水平。因而焊絲的選用主要按照以下原那么：1純鋁焊絲的純度一般不低于母材；2鋁合金焊絲的化學(xué)成分一般與母材相應(yīng)或相近；3鋁合金焊絲中

6、的耐蝕元素(鎂、錳、硅等)的含量一般不低于母材；4異種鋁材焊接時(shí)應(yīng)按耐蝕較高、強(qiáng)度高的母材選擇焊絲；5不要求耐蝕性的高強(qiáng)度鋁合金(熱處理強(qiáng)化鋁合金)可采用異種成分的焊絲，如抗裂性好的鋁硅合金焊絲SAlSi一1等(注意強(qiáng)度可能低于母材)。2保護(hù)氣體保護(hù)氣體為氬氣、氦氣或其混合氣。交流加高頻TIG焊時(shí)，采用大于999純氬氣，直流正極性焊接宜用氦氣。MIG焊時(shí)，板厚75 mm時(shí)推薦采用添加5075氦氣的氬氣。氬氣應(yīng)符合GBT 4842?995?純氬?的要求。氬氣瓶壓低于0.5 MPa后壓力缺乏，不能使用。(3)鎢極氬弧焊用的鎢極材料有純鎢、釷鎢、鈰鎢、鋯鎢四種。純鎢極的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)高，不易熔化揮發(fā)，電

7、極燒損及尖端的污染較少，但電子發(fā)射能力較差。在純鎢中參加12氧化釷的電極為釷鎢極，電子發(fā)射能力強(qiáng)，允許的電流密度高，電弧燃燒較穩(wěn)定，但釷元素具有一定的放射性，使用時(shí)應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施。在純鎢中參加1.82.2的氧化鈰(雜質(zhì)0.1)的電極為鈰鎢極。鈰鎢極電子逸出功低，化學(xué)穩(wěn)定性高，允許電流密度大，無放射性，是目前普遍采用的電極。鋯鎢極可防止電極污染基體金屬，尖端易保持半球形，適用于交流焊接。4焊劑 氣焊用焊劑為鉀、鈉、鋰、鈣等元素的氯化物和氟化物，可去除氧化膜。4. 焊前準(zhǔn)備(1)焊前清理鋁及鋁合金焊接時(shí)，焊前應(yīng)嚴(yán)格去除工件焊口及焊絲外表的氧化膜和油污，去除質(zhì)量直接影響焊接工藝與接頭質(zhì)量，如焊

8、縫氣孔產(chǎn)生的傾向和力學(xué)性能等。常采用化學(xué)清洗和機(jī)械清理兩種方法。1化學(xué)清洗化學(xué)清洗效率高，質(zhì)量穩(wěn)定，適用于清理焊絲及尺寸不大、成批生產(chǎn)的工件。可用浸洗法和擦洗法兩種?？捎帽?、汽油、煤油等有機(jī)溶劑外表去油，用4070的510NaOH溶液堿洗3 min7 min(純鋁時(shí)間稍長但不超過20 min)，流動(dòng)清水沖洗，接著用室溫至60的30HNO3溶液酸洗1 min3 min，流動(dòng)清水沖洗，風(fēng)干或低溫枯燥。2機(jī)械清理 在工件尺寸較大、生產(chǎn)周期較長、多層焊或化學(xué)清洗后又沾污時(shí)，常采用機(jī)械清理。先用丙酮、汽油等有機(jī)溶劑擦試外表以除油，隨后直接用直徑為0.15mm0.2mm的銅絲刷或不銹鋼絲刷子刷，刷到露出

9、金屬光澤為止。一般不宜用砂輪或普通砂紙打磨，以免砂粒留在金屬外表，焊接時(shí)進(jìn)入熔池產(chǎn)生夾渣等缺陷。另外也可用刮刀、銼刀等清理待焊外表。工件和焊絲經(jīng)過清洗和清理后，在存放過程中會(huì)重新產(chǎn)生氧化膜，特別是在潮濕環(huán)境下，在被酸、堿等蒸氣污染的環(huán)境中，氧化膜成長得更快。因此，工件和焊絲清洗和清理后到焊接前的存放時(shí)間應(yīng)盡量縮短，在氣候潮濕的情況下，一般應(yīng)在清理后4 h內(nèi)施焊。清理后如存放時(shí)間過長(如超過24 h)應(yīng)當(dāng)重新處理。(2)墊板鋁及鋁合金在高溫時(shí)強(qiáng)度很低，液態(tài)鋁的流動(dòng)性能好，在焊接時(shí)焊縫金屬容易產(chǎn)生下塌現(xiàn)象。為了保證焊透而又不致塌陷，焊接時(shí)常采用墊板來托住熔池及附近金屬。墊板可采用石墨板、不銹鋼板、

10、碳素鋼板、銅板或銅棒等。墊板外表開一個(gè)圓弧形槽，以保證焊縫反面成型。也可以不加墊板單面焊雙面成型，但要求焊接操作熟練或采取對(duì)電弧施焊能量嚴(yán)格自動(dòng)反響控制等先進(jìn)工藝措施。(3)焊前預(yù)熱 薄、小鋁件一般不用預(yù)熱，厚度10 mm15 mm時(shí)可進(jìn)展焊前預(yù)熱，根據(jù)不同類型的鋁合金預(yù)熱溫度可為100200，可用氧一乙炔焰、電爐或噴燈等加熱。預(yù)熱可使焊件減小變形、減少氣孔等缺陷。5.焊后處理(1)焊后清理 焊后留在焊縫及附近的殘存焊劑和焊渣等會(huì)破壞鋁外表的鈍化膜，有時(shí)還會(huì)腐蝕鋁件，應(yīng)清理干凈。形狀簡單、要求一般的工件可以用熱水沖刷或蒸氣吹刷等簡單方法清理。要求高而形狀復(fù)雜的鋁件，在熱水中用硬毛刷刷洗后，再在6080左右、濃度為23的鉻酐水溶液或重鉻酸鉀溶液中浸洗5 min10 min，并用硬毛刷洗刷，然后在熱水中沖刷洗滌，用烘箱烘干，或用熱空氣吹干，也可自然枯燥。(2)焊后熱處理鋁容器一般焊后不要求熱處理。如果所用鋁材在容器接觸的介質(zhì)條件下確有明顯的應(yīng)力腐蝕敏感性，需要通過焊后熱處理以消除較高的焊接應(yīng)力，來使容器上的應(yīng)力降低到產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂的臨界應(yīng)力以下，這時(shí)應(yīng)由容器設(shè)計(jì)文件提出特別要求，才進(jìn)展焊后消除應(yīng)力熱處理。如需焊后退熾熱處理，對(duì)于純鋁、5052、5086、5154、545