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【兆恒機(jī)械】鋁及鋁合金的焊接

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  • 添加日期:2021年06月24日

1.鋁及鋁合金的焊接特點(diǎn)

 ?。?)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,,不易浮出表面,易生成夾渣,、未熔合,、未焊透等缺欠。鋁材的表面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)行嚴(yán)格表面清理,螺柱焊機(jī)清除其表面氧化膜,。在焊接過(guò)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(guò)“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),,或者采用大規(guī)范的熔化極氣體保護(hù)焊,,在直流正接情況下,可不需要“陰極清理”,。 

 ?。?)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)率則是奧氏體不銹鋼的十幾倍,。在焊接過(guò)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(wú)謂消耗于金屬其他部位,這種無(wú)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。

 ?。?)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)驗(yàn),,當(dāng)含硅5%~6%時(shí)可不產(chǎn)生熱裂,,因而采用SAlSi條(硅含量4.5%~6%)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(méi)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。

 ?。?)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(guò)程中,,氫來(lái)不及溢出,,極易形成氫氣孔?;≈鶜夥罩械乃?、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分,都是焊縫中氫氣的重要來(lái)源,。因此,,對(duì)氫的來(lái)源要嚴(yán)格控制,以防止氣孔的形成,。

 ?。?)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(méi)有同素異構(gòu)體,,加熱與冷卻過(guò)程中沒(méi)有相變,焊縫晶粒易粗大,,不能通過(guò)相變來(lái)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(chǎng)合,。氣焊和焊條電弧焊方法,,設(shè)備簡(jiǎn)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(lái)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(guò)彎曲試驗(yàn))達(dá)到規(guī)定要求,,對(duì)含鎂量超過(guò)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)達(dá)到或接近母材的水平,。因而焊絲的選用主要按照下列原則:

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