鋁及鋁合金的焊接培訓(xùn)資料

1、鋁及鋁合金的焊接培訓(xùn)資料鋁及鋁合金的焊接特點(1)鋁在空氣中及焊接時極易氧化，生成的氧化鋁（al2o3）熔點高、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)或機械方法進行嚴格表面清理，清除其表面氧化膜。在焊接過程加強保護，防止其氧化。鎢極氬弧焊時，選用交流電源，通過“陰極清理”作用，去除氧化膜。氣焊時，采用去除氧化膜的焊劑。在厚板焊接時，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，或者采用大規(guī)范的熔化極氣體保護焊，在直流正接情況下，可不需要“陰極清

2、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)率則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，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

3、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，當(dāng)含硅56時可不產(chǎn)生熱裂，因而采用salsi條(硅含量456)焊絲會有更好的抗裂性。（4）鋁對光、熱的反射能力較強，固、液轉(zhuǎn)態(tài)時，沒有明顯的色澤變化，焊接操作時判斷難。高溫鋁強度很低，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帧⒑附硬牧霞澳覆谋砻?/p>

4、氧化膜吸附的水分，都是焊縫中氫氣的重要來源。因此，對氫的來源要嚴格控制，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化或固溶時效強化時，焊接熱會使熱影響區(qū)的強度下降。（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，-1-不能通過相變來細化晶粒。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。氣焊可用于對焊接質(zhì)量要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。惰性氣體保護焊（tig

5、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焊、熔化極氣體保護焊、脈沖熔化極氣體保護焊。熔化極氣體保護焊、脈沖熔化極氣體保護焊應(yīng)用越來越廣泛（氬氣或氬/氦混合氣）氬弧焊按照電極的不同分為：熔化極氬弧焊和非溶化極氬弧焊兩種.1、非熔化極氬弧焊的工作原理及特點非溶化極氬弧焊是電弧在非熔化極（通常是鎢極）和工作之間燃燒，在焊接電弧周圍流過一種不和金屬起化學(xué)反應(yīng)的惰性氣體（常用氬氣），形成一個保護氣罩，使鎢極端頭，電弧和溶池及已處于高溫的金屬不與空氣接觸，能防止氧化和吸收有害氣體。從而形成致密的

6、焊接接頭，其力學(xué)性能非常好。2、熔化極氬弧焊的工作原理及特點焊絲通過絲輪送時，導(dǎo)電嘴導(dǎo)電，在母材與焊絲之間產(chǎn)生電弧，使焊絲和母熔化，并用惰性氣體氬氣保護電弧和熔融金屬來進行焊接的。它和鎢極氬弧焊的區(qū)別：一個是焊絲作電極，并被不斷熔化填入熔池，冷凝后形成焊縫；另一個是采用保護氣體，隨著熔化極氬弧焊的技術(shù)應(yīng)用，保護氣體已由單一的氬氣發(fā)展出多種混合體的廣泛應(yīng)用，如ar80%+co220%的富氬保護氣。通常前者稱為mig，后者稱為mag。從其操作方式看，目前應(yīng)用最廣的是半自動熔化極氬弧焊和富氬混合氣保護焊，其次是自動熔化極氬弧焊。熔化極氬弧焊與鎢極氬弧焊相比，有如下特點：（1）效率高因為它電流密度大，

7、熱量集中，熔敷率高，焊接速度快；另外容易引弧。（2）需加強保護因弧光強烈，煙氣大，所以要加強保護。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)使對接接頭的抗拉強度、塑性(通過彎曲試驗)達到規(guī)定要求，對含鎂量超過3的鋁鎂合金應(yīng)滿足沖擊韌性的要求，對有耐蝕要求的容器，焊接接頭的耐蝕性還應(yīng)達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；-2-4）異種鋁材焊接時應(yīng)按耐蝕較高、強度高的母材選擇焊絲；5）不要求耐蝕性的高

8、強度鋁合金(熱處理強化鋁合金)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(注意強度可能低于母材)。(2)鎢極氬弧焊用的鎢極材料有純鎢、釷鎢、鈰鎢、鋯鎢四種。純鎢極的熔點和沸點高，不易熔化揮發(fā)，電極燒損及尖端的污染較少，但電子發(fā)射能力較差。在純鎢中加入12氧化釷的電極為釷鎢極，電子發(fā)射能力強，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，使用時應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆雷o措施。在純鎢中加入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

9、流焊接。4、保護氣體（1）最常用的惰性氣體是氬氣。它是一種無色無味的氣體，在空氣和含量為0。935%（按體積計算），氬的沸點為-186，介于氧和氦的沸點之間。氬氣是氧氣廠分餾液態(tài)空氣制取氧氣時的副產(chǎn)品。我國均采用瓶裝氬氣用于焊接，在室溫時，其充裝壓力為15mpa。鋼瓶涂灰色漆，并標有“氬氣”字樣。純氬的化學(xué)成分要求為：ar99.99%；he0.01%；o20.0015%；h20.0005%；總碳量0.001%；水分30mg/m3。氬氣是一種比較理想的保護氣體,比空氣密度大25%,在平焊時有利于對焊接電弧進行保護,降低了保護氣體的消耗.氬氣是一種化學(xué)性質(zhì)非常不活潑的氣體.即使在高溫下也不和金屬發(fā)

10、生化學(xué)反應(yīng),從而沒有了合金元素氧化燒損及由此帶來的一系列的問題.氬氣也不熔于液態(tài)的金屬,因而不會引起氣孔.氬是一種單原子氣體,以原子狀態(tài)存在,在高溫下沒有分子分解或原子吸熱的現(xiàn)象.氬氣的比熱容和熱傳導(dǎo)能力小,即本身吸收量小,向外傳熱也少,電弧中的熱量不易散失,使焊接電弧燃燒穩(wěn)定,熱量集中,有利于焊接的進行.氬氣的缺點是電離勢較高.當(dāng)電弧空間充滿氬氣時,電弧的引燃較為困難,但電弧一旦引燃后就非常穩(wěn)定。5、氬弧焊的缺點（1）氬弧焊因為熱影響區(qū)域大，工件在修補后常常會造成變形、硬度降低、砂眼、局部退火、開裂、針孔、磨損、劃傷、咬邊、或者是結(jié)合力不夠及內(nèi)應(yīng)力損傷等缺點。尤其在精密鑄造件細小缺陷的修補過

11、程在表面突出。（2）氬弧焊與焊條電弧焊相比對人身體的傷害程度要高一些，氬弧焊的電流密度大，發(fā)出的光比較強烈，它的電弧產(chǎn)生的紫外線輻射，約為普通焊條電弧焊的5-30倍，紅外線約為焊條電弧焊的1-1.5倍，在焊接時產(chǎn)生的臭氧含量較高,因此,盡量選擇空氣流通較好的地方施工,不然對身體有很大的傷害.6.焊前準備(1)焊前清理鋁及鋁合金焊接時，焊前應(yīng)嚴格清除工件焊口及焊絲表面的氧化膜和油污，清除質(zhì)量直接影響焊接工藝與接頭質(zhì)量，如焊縫氣孔產(chǎn)生的傾向和力學(xué)性能等。常采用化學(xué)清洗和機械清理兩種方法。-3-1）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?？?/p>

12、用丙酮、汽油、煤油等有機溶劑表面去油，用4070的510naoh溶液堿洗3min7min(純鋁時間稍長但不超過20min)，流動清水沖洗，接著用室溫至60的30hno3溶液酸洗1min3min，流動清水沖洗，風(fēng)干或低溫干燥。2）機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，常采用機械清理。先用丙酮、汽油等有機溶劑擦試表面以除油，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，以免砂粒留在金屬表面，焊接時進入熔池產(chǎn)生夾渣等缺陷。另外也可用刮刀、銼刀等清理待焊表面。工件和焊絲經(jīng)過清洗和清理后，在存放過程中會重新

13、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間應(yīng)盡量縮短，在氣候潮濕的情況下，一般應(yīng)在清理后4h內(nèi)施焊。清理后如存放時間過長(如超過24h)應(yīng)當(dāng)重新處理。(2)墊板鋁及鋁合金在高溫時強度很低，液態(tài)鋁的流動性能好，在焊接時焊縫金屬容易產(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、碳素鋼板、銅板或銅棒等。墊板表面開一個圓弧形槽，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電弧施焊能量嚴格自動反饋控制等先進工藝措施。(3)焊前預(yù)熱

14、薄、小鋁件一般不用預(yù)熱，厚度10mm15mm時可進行焊前預(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破壞鋁表面的鈍化膜，有時還會腐蝕鋁件，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5min10min，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，也可自然干燥。(2)焊后熱處理-4-鋁容器一般焊

15、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，這時應(yīng)由容器設(shè)計文件提出特別要求，才進行焊后消除應(yīng)力熱處理。如需焊后退火熱處理，對于純鋁、5052、5086、5154、5454、5a02、5a03、5a06等，推薦溫度為345；對于2014、2024、3003、3004、5056、5083、5456、6061、6063、2a12、2a24、3a21等，推薦溫度為415；對于2017、2a11、6a02等，推薦溫度為360，根據(jù)工件大小與要求，退火溫度可正向或負向各調(diào)2030

16、，保溫時間可在0.5h2h之間。氬弧焊又稱氬氣體保護焊.就是在電弧焊的周圍通上氬弧保護性氣體,將空氣隔離在焊區(qū)之外,防止焊區(qū)的氧化.鎢極氬弧焊一、概述：1、鎢極氬弧焊就是以氬氣作為保護氣體，鎢極作為不熔化極，借助鎢電極與焊件之間產(chǎn)生的電弧，加熱熔化母材（同時添加焊絲也被熔化）實現(xiàn)焊接的方法。氬氣用于保護焊縫金屬和鎢電極熔池，在電弧加熱區(qū)域不被空氣氧化。2、一般氬弧焊的優(yōu)點：(1)能焊接除熔點非常低的鋁錫外的絕大多數(shù)的金屬和合金。(2)交流氬弧焊能焊接化學(xué)性質(zhì)比較活潑和易形成氧化膜的鋁及鋁鎂合金。(3)焊接時無焊渣、無飛濺。(4)能進行全方位焊接，用脈沖氬弧焊可減小熱輸入，適宜焊0.1mm不銹鋼

17、(5)電弧溫度高、熱輸入小、速度快、熱影響面小、焊接變形小。(6)填充金屬和添加量不受焊接電流的影響。3、氬弧焊適用焊接范圍適用于碳鋼、合金鋼、不銹鋼、難熔金屬鋁及鋁鎂合金、銅及銅合金、鈦及鈦合金，以及超薄板0.1mm，同時能進行全方位焊接，特別對復(fù)雜焊件難以接近部位等等。二、鎢極氬弧焊焊機的組成1、本公司氬弧焊機的型號（見圖表）、編制方法、文字說明。2、焊機的部件（焊機、焊槍、氣、水、電）、地線及地線鉗、鎢極。-5-3、焊機的連接方法（以wsm系列為例）(1)焊機的一次進線，根據(jù)焊機的額定輸入容量配制配電箱，空氣開關(guān)的大小，一次線的截面。(2)焊機的輸出電壓計算方法：u=10+0.04i(3

18、)焊機極性，一般接法：工件接正為正極性接法；工件接負為負極性接法。鎢極氬弧焊一定要直流正極性接法：焊槍接負，工件接正。(4)水源接法、氬氣接法三、焊槍的組成（水冷式、氣冷式）：手把、連接件、電極夾頭、噴嘴、氣管、水管、電纜線、導(dǎo)線。四、氬氣的作用、流量大小與焊接關(guān)系、調(diào)節(jié)方法。1、氬氣屬于惰性氣體，不易和其它金屬材料、氣體發(fā)生反應(yīng)。而且由于氣流有冷卻作用，焊縫熱影響區(qū)小，焊件變形小。是鎢極氬弧焊最理想的保護氣體。2、氬氣主要是對熔池進行有效的保護，在焊接過程中防止空氣對熔池侵蝕而引起氧化，同時對焊縫區(qū)域進行有效隔離空氣，使焊縫區(qū)域得到保護，提高焊接性能。3、調(diào)節(jié)方法是根據(jù)被焊金屬材料及電流大小

19、，焊接方法來決定的：電流越大，保護氣越大?；顫娫夭牧?，保護氣要加強加大流量。具體見下表：板氣體流量電流大?。╝）厚(mm)不銹鋼鋁銅鈦0.30.5104046660.51.0204046661.02.0407046810810682.03.080130810101210128103.04.012017010121015101510124.016020010141218121812141418氬氣太小，保護效果差，被焊金屬有嚴重氧化現(xiàn)象。氬氣太大，由于氣流量大而產(chǎn)生紊流，使空氣被紊流氣卷入溶池，產(chǎn)生溶池保護效果差，焊縫金屬被氧化現(xiàn)象。所以流量一定要根據(jù)板厚、電流大小、焊縫位置、接頭型式來定。具

20、體以焊縫保護效果來決定，以被焊金屬不出現(xiàn)氧化為標準。五、鎢極-6-1、鎢極是高熔點材料，熔點為3400，在高溫時有強烈的電子發(fā)射能力，并且鎢極有很大的電流載流能力。鎢極載流能力見下表：電極1.01.62.03.04.05.06.0直流正接法時2080a50160a100200a200300a300400a420520a450550a2、鎢極表面要光滑，端部要有一定磨尖，同心度要好，這樣焊接時高頻引弧好、電弧穩(wěn)定性好，溶深深，溶池能保持一定，焊縫成形好，焊接質(zhì)量好。3、如果鎢極表面燒壞或表面有污染物、裂紋、縮孔等缺陷時，這樣焊接時高頻引弧困難，電弧不穩(wěn)定，電弧有漂移現(xiàn)象，熔池分散，表面擴大，熔深

21、淺，焊縫成形差，焊接質(zhì)量差。4、鎢極直徑大小是根據(jù)材料厚度、材料性質(zhì)、電流大小、接頭形式來決定，見下表：板厚（mm）鎢極直徑（mm）焊接電流(a)0.50.81.01.52.03.01.01.01.61.62.02.52.53.0354035504070508550130120150六、焊絲焊絲選擇要根據(jù)被焊材料來決定，一般以母材的成分性質(zhì)相同為準。焊接重要結(jié)構(gòu)時，由于高溫要燒損合金元素，所以選擇焊絲一定要高于母材料，把焊絲熔入熔池來補充合金元素?zé)龘p。鎢極氬弧焊，一種方法可以不添絲自熔，熔化被焊母材；另一種要添加焊絲，電極熔化金屬，同時焊絲熔入熔池，冷卻后形成焊縫。不銹鋼焊接時，焊絲與板厚和電

22、流大小關(guān)系見下表：板厚(mm)0.50.81.01.5電流(a)3050305035604580焊絲直徑(mm)1.01.01.61.6-7-2.03.0751201101402.02.0隨著板厚增加、電流增大、焊絲直徑增粗鋁及鋁合金焊接時，焊絲與板厚、電流大小關(guān)系見下表：板厚(mm)電流(a)鎢極直徑(mm)焊絲直徑(mm)氣流量11.526090/110140701001501801.01.62.02.03.02.0466868810346120180/1702203.04.0140200/1902603.04.0160220/2003004.05.02.53.0

23、812812101410181220七、wsm（wse）系列焊機面板上的各種旋鈕和調(diào)節(jié)方法，見說明書。八、直流氬弧焊與脈沖氬弧焊的區(qū)別：1、直流氬弧焊，即在直流正極性接法下以氬氣為保護氣，借助電極與焊件之間的電弧在一定的要求下（焊接電流），加熱熔化母材，添加焊絲時焊絲也一同熔入熔池，冷卻形成的焊縫。2、脈沖氬弧焊，除直流鎢極氬弧焊的規(guī)范外，還可獨立地調(diào)節(jié)峰值電流、基值電流、脈沖寬度、脈沖周期或頻率等規(guī)范參數(shù)，它與直流氬弧焊相比優(yōu)點如下：（1）增大焊縫的深寬比，在不銹鋼焊接時可將熔深寬增大到2：1（2）防止燒穿、在薄板焊接或厚板打底焊時，借助峰值電流通過時間，將焊件焊透，在熔池明顯下陷之前即轉(zhuǎn)到

24、基值電流，使金屬凝固。而且有小電流維持電弧直至下一次峰值電流循環(huán)。（3）減小熱影響區(qū)，焊接熱敏感材料時，減小脈沖電流通過時間和基值電流值，能把熱影響區(qū)范圍降低到最小值，這樣焊接變形小。（4）增加熔池的攪拌作用，在相同的平均電流值時，脈沖電流的峰流值比恒定電流大，因此電弧力大，攪拌作用強烈，這樣有助于減少接頭底部可能產(chǎn)生氣孔和不熔合現(xiàn)象。在小電流焊接時，較大的脈沖電流峰值電流增強了電弧挺度，消除了電弧漂移現(xiàn)象。九、焊前準備和焊前清洗：1、檢查焊機的接線是否符合要求。2、水、電、氣是否接通，并按要求全部連接好，不能松動。3、對母材進行焊前檢查并清洗表面。-8-4、用工具清洗，即用刷子或砂紙徹底清除母材表面水、油、氧化物等。5、重要結(jié)構(gòu)用化學(xué)清洗法，清洗表面的水、油、高熔點氧化膜、氧化物污染。簡單用丙酮清洗，或用燒堿硫酸等方法清洗。6、工作場所的清理，不能有易燃、易爆物,采取避風(fēng)措施等。十、焊接規(guī)范參數(shù)鎢極氬弧焊參數(shù)主要是電流、氬氣流量、鎢極直徑、板的厚度、接頭型式等不銹鋼