鋁及鋁的焊接工藝

鋁及鋁合金的焊接特色

　　(1) 鋁在空氣中及焊接時(shí)很簡(jiǎn)略氧化，生成的氧化鋁(Al2O3)熔點(diǎn)高、十分安穩，不易去掉。阻止母材的熔化和熔合，氧化膜的比重大，不易浮出外表，易生成夾渣、未熔合、未焊透等欠缺。鋁材的外表氧化膜和吸附很多的水分，易使焊縫發(fā)生氣孔。焊接前應選用化學(xué)或機械辦法進(jìn)行嚴厲外表整理，鏟除其外表氧化膜。在焊接進(jìn)程加強維護，避免其氧化。鎢極氬弧焊時(shí)，選用溝通電源，經(jīng)過(guò)“陰極整理”效果，去掉氧化膜。氣焊時(shí)，選用去掉氧化膜的焊劑。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維護，或者選用大規范的熔化極氣體維護焊，在直流正接情況下，可不需求“陰極整理”。

　　(2)鋁及鋁合金的熱導率和比熱容均約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍多。鋁的熱導率則是奧氏體不銹鋼的十幾倍。在焊接進(jìn)程中，很多的熱量能被敏捷傳導到基體金屬內部，因而焊接鋁及鋁合金時(shí)，能量除耗費于熔化金屬熔池外，還要有更多的熱量無(wú)謂耗費于金屬其他部位，這種無(wú)用能量的耗費要比鋼的焊接更為顯著(zhù)，為了取得高質(zhì)量的焊接接頭，應當盡量選用能量會(huì )集、功率大的動(dòng)力，有時(shí)也可選用預熱等技術(shù)辦法。

　　(3)鋁及鋁合金的線(xiàn)膨脹系數約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍。鋁凝結時(shí)的體積縮短率較大，焊件的變形和應力較大，因而，需采納預防焊接變形的辦法。鋁焊接熔池凝結時(shí)簡(jiǎn)略發(fā)生縮孔、縮松、熱裂紋及較高的內應力。出產(chǎn)中可選用調整焊絲成分與焊接技術(shù)的辦法避免熱裂紋的發(fā)生。在耐蝕性答應的情況下，可選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，跟著(zhù)硅含量增加，合金結晶溫度規模變小，活動(dòng)性顯著(zhù)進(jìn)步，縮短率降低，熱裂傾向也相應減小。依據出產(chǎn)經(jīng)歷，當含硅5%～6%時(shí)可不發(fā)生熱裂，因而選用SAlSi條(硅含量4.5%～6%)焊絲會(huì )有非常好的抗裂性。

　　(4)鋁對光、熱的反射才能較強，固、液轉態(tài)時(shí)，沒(méi)有顯著(zhù)的色澤改變，焊接操作時(shí)判斷難。高溫鋁強度很低，支撐熔池艱難，簡(jiǎn)略焊穿。

　　(5)鋁及鋁合金在液態(tài)能溶解很多的氫，固態(tài)簡(jiǎn)直不溶解氫。在焊接熔池凝結和疾速冷卻的進(jìn)程中，氫來(lái)不及溢出，很簡(jiǎn)略構成氫氣孔�；≈鶜夥罩械乃�分、焊接資料及母材外表氧化膜吸附的水分，都是焊縫中氫氣的重要來(lái)歷。因而，對氫的來(lái)歷要嚴厲操控，以避免氣孔的構成。

　　(6)合金元素易蒸發(fā)、燒損，使焊縫功能降低。

　　(7)母材基體金屬如為變形強化或固溶時(shí)效強化時(shí)，焊接熱會(huì )使熱影響區的強度降低。

　　(8) 鋁為面心立方晶格，沒(méi)有同素異構體，加熱與冷卻進(jìn)程中沒(méi)有相變，焊縫晶粒易粗大，不能經(jīng)過(guò)相變來(lái)細化晶粒。

　　2. 焊接辦法 簡(jiǎn)直各種焊接辦法都能夠用于焊接鋁及鋁合金，可是鋁及鋁合金對各種焊接辦法的適應性不一樣，各種焊接辦法有其各自的運用場(chǎng)合。氣焊和焊條電弧焊辦法，設備簡(jiǎn)略、操作便利。氣焊可用于對焊接質(zhì)量需求不高的鋁薄板及鑄件的補焊。焊條電弧焊可用于鋁合金鑄件的補焊。惰性氣體維護焊(TIG或MIG)辦法是運用較廣泛的鋁及鋁合金焊接辦法。鋁及鋁合金薄板可選用鎢極溝通氬弧焊或鎢極脈沖氬弧焊。鋁及鋁合金厚板可選用鎢極氦弧焊、氬氦混合鎢極氣體維護焊、熔化極氣體維護焊、脈沖熔化極氣體維護焊。熔化極氣體維護焊、脈沖熔化極氣體維護焊運用越來(lái)越廣泛(氬氣或氬/氦混合氣)

　　3.焊接資料

　　(1)焊絲 鋁及鋁合金焊絲的選用除考慮杰出的焊接技術(shù)功能外，按容器需求應使對接接頭的抗拉強度、塑性(經(jīng)過(guò)曲折實(shí)驗)到達規則需求，對含鎂量超越3%的鋁鎂合金應滿(mǎn)意沖擊韌性的需求，對有耐蝕需求的容器，焊接接頭的耐蝕性還應到達或挨近母材的水平。因而焊絲的選用首要按照下列準則：

　　1)純鋁焊絲的純度通常不低于母材;

　　2)鋁合金焊絲的化學(xué)成分通常與母材相應或鄰近;

　　3)鋁合金焊絲中的耐蝕元素(鎂、錳、硅等)的含量通常不低于母材;

　　4)異種鋁材焊接時(shí)應按耐蝕較高、強度高的母材挑選焊絲;

　　5)不需求耐蝕性的高強度鋁合金(熱處置強化鋁合金)可選用異種成分的焊絲，如抗裂性好的鋁硅合金焊絲SAlSi一1等(留意強度能夠低于母材)。

　　(2)維護氣體 維護氣體為氬氣、氦氣或其混合氣。溝通加高頻TIG焊時(shí)，選用大于99.9%純氬氣，直流正極性焊接宜用氦氣。MIG焊時(shí)，板厚<25 mm時(shí)宜用氬氣;板厚25 mm～50 mm時(shí)氬氣中宜增加10%～35%的氦氣;板厚50mm-75mm時(shí)氬氣中宜增加l0%～35%或50%的氦氣;當板厚>75 mm時(shí)引薦選用增加50%～75%氦氣的氬氣。氬氣應符合GB/T 4842?995《純氬》的需求。氬氣瓶壓低于0.5 MPa后壓力缺乏，不能運用。

　　(3)鎢極 氬弧焊用的鎢極資料有純鎢、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)，電極燒損及的污染較少，但電子發(fā)射才能較差。在純鎢中參加1%～2%氧化釷的電極為釷鎢極，電子發(fā)射才能強，答應的電流密度高，電弧焚燒較安穩，但釷元素具有必定的放射性，運用時(shí)應采納恰當的防護辦法。在純鎢中參加1.8%～2.2%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)安穩性高，答應電流密度大，無(wú)放射性，是當前遍及選用的電極。鋯鎢極可避免電極污染基體金屬，易堅持半球形，適用于溝通焊接。

　　(4)焊劑 氣焊用焊劑為鉀、鈉、鋰、鈣等元素的氯化物和氟化物，可去掉氧化膜。

　　4. 焊前預備

　　(1)焊前整理 鋁及鋁合金焊接時(shí)，焊前應嚴厲鏟除工件焊口及焊絲外表的氧化膜和油污，鏟除質(zhì)量直接影響焊接技術(shù)與接頭質(zhì)量，如焊縫氣孔發(fā)生的傾向和力學(xué)功能等。常選用化學(xué)清潔和機械整理兩種辦法。

　　1)化學(xué)清潔 化學(xué)清潔效率高，質(zhì)量安穩，適用于整理焊絲及尺度不大、成批出產(chǎn)的工件�？捎媒�洗法和擦洗法兩種�？捎帽�酮、汽油、火油等有機溶劑外表去油，用40℃～70℃的5%～10%NaOH溶液堿洗3 min～7 min(純鋁時(shí)刻稍長(cháng)但不超越20 min)，活動(dòng)清水沖刷，接著(zhù)用室溫至60℃的30%HNO3溶液酸洗1 min～3 min，活動(dòng)清水沖刷，風(fēng)干或低溫枯燥。

　　2)機械整理 在工件尺度較大、出產(chǎn)周期較長(cháng)、多層焊或化學(xué)清潔后又沾污時(shí)，常選用機械整理。先用丙酮、汽油等有機溶劑擦試外表以除油，隨后直接用直徑為0.15 mm～0.2 mm的銅絲刷或不銹鋼絲刷子刷，刷到顯露金屬光澤為止。通常不宜用砂輪或通常砂紙打磨，避免砂粒留在金屬外表，焊接時(shí)進(jìn)入熔池發(fā)生夾渣等缺點(diǎn)。另外也可用刮刀、銼刀等整理待焊外表。

　　工件和焊絲經(jīng)過(guò)清潔和整理后，在寄存進(jìn)程中會(huì )從頭發(fā)生氧化膜，特別是在濕潤環(huán)境下，在被酸、堿等蒸氣污染的環(huán)境中，氧化膜成長(cháng)得更快。因而，工件和焊絲清潔和整理后到焊接前的寄存時(shí)刻應盡量縮短，在氣候濕潤的情況下，通常應在整理后4 h內施焊。整理后如寄存時(shí)刻過(guò)長(cháng)(如超越24 h)應當從頭處置。

　　(2)墊板 鋁及鋁合金在高溫時(shí)強度很低，液態(tài)鋁的活動(dòng)功能好，在焊接時(shí)焊縫金屬簡(jiǎn)略發(fā)生下塌表象。為了確保焊透而又不致陷落，焊接經(jīng)常選用墊板來(lái)托住熔池及鄰近金屬。墊板可選用石墨板、不銹鋼板、碳素鋼板、銅板或銅棒等。墊板外表開(kāi)一個(gè)圓弧形槽，以確保焊縫不和成型。也能夠不加墊板單面焊雙面成型，但需求焊接操作嫻熟或采納對電弧施焊能量嚴厲自動(dòng)反應操控等領(lǐng)先技術(shù)辦法。

　　(3)焊前預熱 薄、小鋁件通常不必預熱，厚度10 mm～15 mm時(shí)可進(jìn)行焊前預熱，依據不一樣類(lèi)型的鋁合金預熱溫度可為100℃～200℃，可用氧一乙炔焰、電爐或噴燈等加熱。預熱可使焊件減小變形、削減氣孔等缺點(diǎn)。

　　5.焊后處置

　　(1)焊后整理 焊后留在焊縫及鄰近的殘存焊劑和焊渣等會(huì )損壞鋁外表的鈍化膜，有時(shí)還會(huì )腐蝕鋁件，應整理潔凈。形狀簡(jiǎn)略、需求通常的工件能夠用熱水沖刷或蒸氣吹刷等簡(jiǎn)略辦法整理。需求高而形狀復雜的鋁件，在熱水中用硬毛刷沖洗后，再在60℃～80℃擺布、濃度為2%～3%的鉻酐水溶液或重鉻酸鉀溶液中浸洗5 min～10 min，并用硬毛沖洗刷，然后在熱水中沖沖洗滌，用烘箱烘干，或用熱空氣吹干，也可天然枯燥。

　　(2)焊后熱處置 鋁容器通常焊后不需求熱處置。假如所用鋁材在容器接觸的介質(zhì)條件下確有顯著(zhù)的應力腐蝕敏感性，需求經(jīng)過(guò)焊后熱處置以消除較高的焊接應力，來(lái)使容器上的應力降低到發(fā)生應力腐蝕開(kāi)裂的臨界應力以下，這時(shí)應由容器規劃文件提出特別需求，才進(jìn)行焊后消除應力熱處置。如需焊撤退熾熱處置，關(guān)于純鋁、5052、5086、5154、5454、5A02、5A03、5A06等，引薦溫度為345℃;關(guān)于2014、2024、3003、3004、5056、5083、5456、6061、6063、2A12、2A24、3A21等，引薦溫度為415℃;關(guān)于2017、2A11、6A02等，引薦溫度為360℃，依據工件巨細與需求，退火溫度可正向或負向各調20℃～30℃，保溫時(shí)刻可在0.5 h～2 h之間