鋁及鋁合金焊接工藝的研究畢業(yè)論文

1、 畢業(yè)論文畢業(yè)論文題目：鋁及鋁合金焊接工藝的研究系 部 船舶工程系 專 業(yè) 焊接技術(shù)及自動化 班 級 09級焊接1班 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 2011年 10 月19日摘要鋁及鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。隨著近年來科學(xué)技術(shù)以及工業(yè)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對鋁合金焊接結(jié)構(gòu)件的需求日益增多，使鋁合金的焊接性研究也隨之深入。鋁合金的廣泛應(yīng)用促進(jìn)了鋁合金焊接技術(shù)的發(fā)展，同時焊接技術(shù)的發(fā)展又拓展了鋁合金的應(yīng)用領(lǐng)域，因此鋁合金的焊接技術(shù)正成為研究的熱點之一。關(guān)鍵詞：鋁及鋁合金 手工氬弧焊 焊接特點abstractaluminum a

2、nd aluminum alloy is the most widely used in industry of a class of non-ferrous metal structure material, in aviation, aerospace, automotive, machinery manufacturing, shipping and the chemical industry has a large application. recent years, with science and technology and industrial economic develop

3、ment, to the aluminum alloy welding structure of the increasing demand, the aluminum alloy welding sex research will be further. the wide application of aluminum alloy aluminum alloy welding technology promoted the development, and welding technology development and expand the application field of a

4、luminum alloy, aluminum alloy welding technology is therefore become one of the hot spot in the research.keywords: aluminum and aluminum alloy、handmade argon arc welding、welding characteristics目錄摘要 1英文摘要 2第一章 緒論 4 第二章 從應(yīng)用的角度掌握有色金屬的分類. 5 2-1 什么是金屬盒非金屬，什么是黑色金屬和有色金屬，什么事合金 5 2-2 有色金屬的分類 5第三章 鋁及鋁合金的性能分析其

5、特點及焊接性 6 3-1 鋁合金的分類、成分和性能 6 3-2 鋁合金的焊接性特點 10第四章 鋁及鋁合金的焊接工藝方法 12 4-1 鋁合金的焊接方法 12 4-2 鋁用焊接材料 14 4-3 鋁及鋁合金的焊接工藝方法 17第五章 鋁及鋁合金的焊接實例 30 5-1 鋁合金汽車油箱的焊接實例 30 5-2 海外鋁合金機(jī)器人的焊接實例 32第六章 總結(jié) 34參考文獻(xiàn) 35致謝 36 第一章 緒論有色金屬non-ferrous metal，狹義的有色金屬又稱為非鐵金屬，是鐵、錳、鉻以外的所有金屬的統(tǒng)稱。廣義的有色金屬還包括有色合金。有色合金是以一種有色金屬為基體（通常大于50%），加入一種或幾種

6、其他元素而構(gòu)成的合金。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有色金屬的應(yīng)用日趨廣泛。雖然有色金屬只占金屬總量的5%左右，但有色金屬在工程應(yīng)用中的重要作用確實鋼鐵或其他材料無法代替的。有色金屬具有特殊的性能，比常規(guī)鋼鐵材料的焊接更復(fù)雜，這給焊接工作帶來很大的困難。鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。隨著近年來科學(xué)技術(shù)以及工業(yè)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對鋁合金焊接結(jié)構(gòu)件的需求日益增多，使鋁合金的焊接性研究也隨之深入。鋁合金的廣泛應(yīng)用促進(jìn)了鋁合金焊接技術(shù)的發(fā)展，同時焊接技術(shù)的發(fā)展又拓展了鋁合金的應(yīng)用領(lǐng)域，因此鋁合金的焊接技術(shù)正成為研究的熱點之一。第二章 從應(yīng)

7、用的角度掌握有色金屬的分類2-1、什么是金屬盒非金屬，什么是黑色金屬和有色金屬，什么事合金？目前，已知的的化學(xué)元素有118種，其中自然界只存在92種，科學(xué)家成功研制出并已經(jīng)得到承認(rèn)和命名的元素有18種，有8種元素沒有得到承認(rèn)和命名。人們通常把這些元素分成金屬和非金屬兩大類。從物理性能上來看，具有導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、可塑性以及特殊光澤的元素叫金屬，反之是非金屬。常見的金屬有鐵、鋁、銅、鎂、鋅等。在非金屬中，常溫下呈氣態(tài)的有氫、氧、氬等；常溫下呈液態(tài)的有溴；常溫下呈固態(tài)的有碳、硼等。金屬又可分為黑色金屬和有色金屬兩大類。黑色金屬通常是指鐵、鉻、錳和鐵基合金，其他的金屬合金稱為有色金屬。合金是有兩種或兩

8、種以上的金屬元素與非金屬元素所組合成的具有合金性質(zhì)的物質(zhì)。如3a21就是由鋁和錳組成的以鋁為基的合金。2-2、有色金屬的分類有色金屬按其性質(zhì)、用途、產(chǎn)量及其在地殼中的儲量狀況一般分為有色輕金屬、有色重金屬、貴金屬、稀有金屬和半金屬五大類。在稀有金屬中，根據(jù)其物理化學(xué)性質(zhì)、原料的共生關(guān)系、生產(chǎn)工藝流程等特點，又分稀有輕金屬、稀有重金屬、稀有難熔金屬、稀散金屬、稀土金屬、稀有放射性金屬。第三章 鋁及鋁合金性能的分析其特點及焊接性3-1、鋁合金的分類、成分和性能（1）鋁合金的分類鋁合金可分為變形鋁合金（雙分為非熱處理強(qiáng)化鋁合金、熱處理強(qiáng)化鋁合金兩類）鑄造鋁合金。變形鋁合金是指經(jīng)不同的壓力加工方法制成

9、的板、帶、管、型、條等半成品材料；鑄造鋁合金以合金鑄錠供應(yīng)。鋁合金分類示意見圖1-1。鋁合金的分類及性能特點見表1-1。按gb/t31901996和gb/t164741966的規(guī)定，鋁合金牌號命名的基本原則是：可直接采用國際四位數(shù)字體系牌號。四位字符牌號的第一位、第三位、第四位為阿拉伯?dāng)?shù)字，第二位為英文大寫字母。2為alcu系，3為almn系，4為alsi系，5為almg系，6為almgsi系，7為alzn系，8為al其他元素，9為al備用系。這樣，我國變形鋁合金的牌號表示法與國際上的通用方法基本一致。表1.1 鋁合金的分類及性能特點分類合 金 名 稱合 金 系性 能 特 點示 例變形鋁合金非

10、 熱處 理強(qiáng) 化鋁 合金防銹鋁al-mn抗 蝕 性、壓 力 加 工 性 與 焊 接 性 能好，但 強(qiáng) 度 較 低3a21al-mg5a05熱 處理 強(qiáng)化 鋁合 金硬 鋁al-cu-mg力 學(xué) 性 能 高2a11,2a12超 硬 鋁al-cu-mg-zn硬 度 強(qiáng) 度 最 高7a04,7a09鍛 鋁al-mg-si-cu鍛 造 性 能 好耐 熱 性 能 好2a14,2a50al-cu-mg-fe-ni2a70,2a80鑄造鋁合金簡 單 鋁 硅 合 金al-si鑄 造 性 能 好，不 能 熱 處 理 強(qiáng)化 ，力學(xué) 性 能 較 低zl102特 殊 鋁 硅 合 金al-si-mg鑄 造 性 能 良 好

11、，可 熱 處 理 強(qiáng) 化， 力 學(xué) 性 能 較 高zl101al-si-cuzl107al-si-mg-cuzl105,zl110al-si-mg-cu-nizl109鋁 銅 鑄 造 合 金al-cu耐 熱 性 好，鑄 造 性 能 與 抗 蝕 性 差zl201鋁 鎂 鑄 造 合 金al-mg力 學(xué) 性 能 高，抗 蝕 性 好zl301鋁 鋅 鑄 造 合 金al-zn能 自 動 淬 火，宜 于 壓 鑄zl401鋁 稀 土 鑄 造 合 金al-re耐 熱 性 能 好非熱處理強(qiáng)化鋁合金非熱處理強(qiáng)化鋁合金通過加工硬化、固溶強(qiáng)化提高力學(xué)性能，特點是強(qiáng)度中等、塑性及耐蝕性好，又稱防銹鋁，原先代號為lf。a

12、lmn合金和almg合金屬于防銹鋁合金，不能熱處理強(qiáng)化，但強(qiáng)度比純鋁高，并且具有優(yōu)異的抗腐蝕性和良好的焊接性，是目前焊接結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最廣的鋁合金、超硬鋁、鍛鋁等。硬鋁 硬鋁的牌號是按銅的增加順序編排的。cu是硬鋁的主要成分，為了得到高的強(qiáng)度，cu含量一般應(yīng)控制在4.0%4.8%。mn也是硬鋁的主要成分，主要作用是消除鐵對抗蝕性的不利的影響，還能細(xì)化晶粒、加速時效硬化。在硬鋁合金中，銅、硅、鎂等元素能形成溶解于鋁的化合物，從而促使硬鋁合金在熱處理時強(qiáng)化。退火狀態(tài)下硬鋁的抗拉強(qiáng)度為160220mpa，經(jīng)過淬火及時效后抗拉強(qiáng)度增加至312460mpa。但硬鋁的耐蝕性能差，為了提高合金的耐蝕性，常在硬鋁

13、板表面覆蓋一層工業(yè)純鋁保護(hù)層。超硬鋁 合金中鋅、鎂、銅的平均總含量可達(dá)9.7%13.5%，在當(dāng)前航空航天工業(yè)中仍是強(qiáng)度最高和應(yīng)用最多的一種輕合金材料。超硬鋁的塑性和焊接性差，接頭強(qiáng)度遠(yuǎn)低于母材。由于合金中鋅含量較多，形成晶間腐蝕及焊接熱裂紋的傾向較大。鍛鋁 具有良好的熱塑性，而且銅含量越少熱塑性越好，適于作鍛件用。具有中等強(qiáng)度和良好的抗蝕性，在工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。鋁合金的新舊牌號對照見表1.2。類 別新 牌 號舊 牌 號類 別新 牌 號舊 牌 號防 銹鋁 合金5a025a035a055a065b05508350563a213003lf1lf2lf3lf5lf6lf10lf4lf5-1lf21鍛

14、 鋁 合 金6a022a502b502a702a802a902a1460616063ld2ld5ld6ld7ld8ld9ld10ld30ld31硬 鋁合 金2a012a022a042a062b112b122a102a112a122a132a162a17ly1ly2ly3ly4ly6ly8ly9ly10ly11ly12ly13ly16ly17超 硬 鋁 合 金7a037a047a097a107003lc3lc4lc5lc9lc10lc12（2）鋁合金的性能鋁合金的物理性能見表1.3。合 金密 度/gcm-1比 熱 容（100 ）/jkg-1k-1熱 導(dǎo) 率（25 ）/wm-1k-1線 脹 系 數(shù)

15、（20100 ）/10-6k-1電 阻 率（20 ）/10-6m備 注（原 牌號 ）3a215a035a062a122a166a022a107a042.732.672.642.782.842.702.802.851009880921921880795836180.0146.5117.2117.2138.2175.8159.1159.123.223.523.722.722.623.522.523.13.454.966.735.796.103.704.304.20防 銹 鋁lf21防 銹 鋁lf3防 銹 鋁lf6硬 鋁ly12硬 鋁ly16鍛 鋁ld2鍛 鋁ld10超 硬 鋁lc4防銹銅器（鋁錳合

16、金、鋁鎂合金）主要用于要求高的塑性的焊接性、在液體或氣體介質(zhì)中工作的低載荷零件，如油箱、汽油或潤滑油導(dǎo)管、各種液體容器和其他用深拉制作的小負(fù)荷零件等。鋁合金被廣泛應(yīng)用航空航天、建筑、汽車、機(jī)械制造、電工、化學(xué)工業(yè)、商業(yè)等領(lǐng)域。鋁合金在飛機(jī)制造中是主要的結(jié)構(gòu)材料，它約占骨架質(zhì)量的55%，而且大部分關(guān)鍵軸承部件，如渦輪發(fā)動機(jī)軸向壓縮機(jī)葉片、機(jī)翼、骨架、外殼、尾翼等是由鋁合金制造的。3-2鋁合金的焊接性特點鋁合金熔化焊時有如下困難和特點：（1）鋁和氧的親和力很大，因此在鋁及鋁合金表面總有一層難熔的氧化鋁膜遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鋁的熔點，這層氧化膜不溶于金屬并且妨礙被熔融填充金屬潤濕。在焊接或釬焊過程中應(yīng)將氧化膜清

17、除或破壞掉。（2）熔焊時，鋁合金的焊接性首先體現(xiàn)在抗裂性上。在鋁中加入銅、錳、硅、鎂、鋅等合金元素可獲得不同性能的合金，各種合金元素對鋁合金焊接裂紋的影響不同。（3）鋁合金的固態(tài)和液態(tài)色澤不易區(qū)別，焊接操作時難以控制熔池溫度。（4）焊后焊縫易產(chǎn)生氣孔，焊接接頭區(qū)易發(fā)生軟化。表1.4所列的為部分鋁合金的相對焊接性。表1.4 部分鋁合金的相對焊接性焊 接 方 法焊接性與適用范圍說明鋁錳合金鋁鎂合金鋁銅合金適用厚度30033004508350565052545420142024推薦可用t i g 焊（手 工、自 動）很好很好很好很差1100.925填 絲 或 不 填 絲，厚 板 需 預(yù) 熱 ，交 流

18、 電 源m i g焊（手 工、自 動）很好很好很好較差84焊 絲 為 電 極，厚 板 需 預(yù) 熱和 保 溫，直 流 反 接脈 沖 m i g焊（手 工、自 動 ）很好很好很好較差21.68適 用 于 薄 板 焊 接氣 焊很好很差較差很差0.5100.325適 用 于 薄 板 焊 接焊 條 電 弧 焊較好很差較差很差38直 流 反 接，需 預(yù) 熱，操 作 性差電 阻 焊（點 焊、縫 焊）較好很好很好較好0.730.14需 要 電 流 大等 離 子 弧 焊很好很好待添加的隱藏文字內(nèi)容2很好較差110焊 縫 晶 粒 小，抗 氣 孔 性 能 好電 子 束 焊很 好很 好很 好較 好3753焊 接 質(zhì)

19、量 好，適 用 于 厚 件現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了鋁合金焊接技術(shù)的進(jìn)步。可焊接的鋁合金材料范圍逐步擴(kuò)大，現(xiàn)在不僅可以成功地焊接非熱處理強(qiáng)化的鋁合金，而且解決了傳統(tǒng)的航空航天和軍工等行業(yè)，逐步擴(kuò)大到國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)和人民生活的各個領(lǐng)域。第四章 鋁及鋁合金的焊接工藝方法4-1、鋁合金的焊接方法鋁合金的焊接方法很多，各種方法有其不同的應(yīng)用場合。除了傳統(tǒng)的熔焊、電阻焊、氣焊方法外，其他一些焊接方法（如等離子弧焊、電子束焊、真空擴(kuò)散焊等）也可以容易地將鋁合金焊接在一起。鋁合金常用焊接方法的特點及適用范圍見表2.1。應(yīng)根據(jù)鋁及鋁合金的牌號、焊件厚度、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以及對焊接性的要求等選擇。表2.1 鋁合金常用焊接方

20、法的特點及適用范圍焊接方法特點適用范圍氣焊熱功率低，焊件變形大，生產(chǎn)率低，易產(chǎn)生夾渣、裂紋等缺陷用于非重要場合的薄板對接焊及補(bǔ)焊等手工電弧焊接頭質(zhì)量差用于鑄鋁件補(bǔ)焊及一般修理鎢極氬弧焊焊縫金屬致密，接頭強(qiáng)度高、塑性好，可獲得優(yōu)質(zhì)接頭應(yīng)用廣泛，可焊接板厚120鎢極脈沖氬弧焊焊接過程穩(wěn)定，熱輸入精確可調(diào)，焊件變形量小，接頭質(zhì)量高用于薄板、全位置焊接、裝配焊接及對熱敏感性強(qiáng)的鍛鋁、硬鋁等高強(qiáng)度鋁合金熔化極氬弧焊電弧功率大，焊接速度快用于厚件的焊接，可焊厚度為50以下熔化極脈沖氬弧焊焊接變形小，抗氣孔和抗裂性好，工藝參數(shù)調(diào)節(jié)廣泛用于薄板或全位置焊，常用于厚度212的工件等離子弧焊熱量集中，焊接速度快，

21、焊接變形和應(yīng)力小，工藝較復(fù)雜用于對接焊要求比氬弧焊更高的場合真空電子束焊熔深大熱影響區(qū)小，焊接變形量小接頭力學(xué)性能好用于焊接尺寸較小的焊件激光焊焊接變形小，生產(chǎn)率高用于需進(jìn)行精密焊接的焊件（1）氣焊氧乙炔氣焊火焰的熱功率低，熱量較分散，因此焊件變形大、生產(chǎn)率低。用氣焊焊接較厚的鋁焊件時需預(yù)熱，焊后的焊縫金屬不但晶粒粗大、組織疏松，而且容易產(chǎn)生氧化鋁夾雜、氣孔及裂縫等缺陷。這種方法只用于厚度范圍在0.510的不重要鋁結(jié)構(gòu)件和鑄件的焊補(bǔ)上。（2）鎢極氬弧焊這種方法是在氬氣保護(hù)下施焊，熱量比較集中，電弧燃燒穩(wěn)定，焊縫金屬致密，焊接接頭的強(qiáng)度和塑性高，在工業(yè)中獲得起來越廣泛的應(yīng)用。鎢極氬弧焊用于鋁合金

22、是一種較完善的焊接方法，但鎢極氬弧焊設(shè)備較復(fù)雜，不宜在室外露天條件下操作。（3）熔化極氬弧焊自動、半自動熔化極氬弧焊的電弧功率大，熱量集中，熱量影響區(qū)小，生產(chǎn)效率比手工鎢極氬弧焊可提高23倍?？梢院附雍穸仍?0以下的純鋁及鋁合金板。例如，焊接厚度30的鋁板不必預(yù)熱，只焊接正、反兩層就可獲得表面光滑、質(zhì)量優(yōu)良的焊縫。半自動熔化極氬弧焊適用于定位焊縫、斷續(xù)的短焊縫及結(jié)構(gòu)形狀不規(guī)則的焊件，用半自動氬弧焊焊炬可方便靈活地進(jìn)行焊接，但半自動焊的焊絲直徑較細(xì)，焊縫的氣孔敏感性較大。（4）脈沖氬弧焊1）鎢極脈沖氬弧焊用這種方法可明顯改善小電流焊接過程的穩(wěn)定性，便于通過調(diào)節(jié)各種工藝參數(shù)來控制電弧功率和焊縫成形

23、。焊件變形小、熱影響區(qū)小，特別適用于薄板、全位置焊接等場合以及對熱敏感性強(qiáng)的鍛鋁、硬鋁、超硬鋁等的焊接。2）熔化極脈沖氬弧焊可采用的平均焊接電流小，參數(shù)調(diào)節(jié)范圍大，焊件的變形及熱影響區(qū)小，生產(chǎn)率高，抗氣孔及抗裂性好，適用于厚度在210鋁合金薄板的全位置焊接。（5）電阻點焊、縫焊可用來焊接厚度在4以下的鋁合金薄板。對于質(zhì)量要求較高的產(chǎn)品可采用直流沖擊波點焊、縫焊機(jī)焊接。焊接時需要用較復(fù)雜的設(shè)備，焊接電流大、生產(chǎn)率較高，特別適用于大批量生產(chǎn)的零、部件。（6）攪拌摩擦焊攪拌摩擦焊是一種可用于各種合金板焊接的固態(tài)連接技術(shù)。與傳統(tǒng)熔焊方法相比，攪拌摩擦焊無飛濺、無煙塵，不需要添加焊絲和保護(hù)氣體，接頭無氣

24、孔、裂紋。與普通摩擦相比，它不受軸類零件的限制，可焊接直焊縫。這種焊接方法還有一系列其它優(yōu)點，如接頭的力學(xué)性能好、節(jié)能、無污染、焊前準(zhǔn)備要求低等。由于鋁及鋁合金熔點低，更適于采用攪拌摩擦焊。4-2、鋁用焊接材料（1）焊絲采用氣焊、鎢極氬弧焊等焊接鋁合金時，需要加填充焊絲。鋁及鋁合金焊絲分為同質(zhì)焊絲和異質(zhì)焊絲兩大類。為了得到良好的焊接接頭，應(yīng)從焊接構(gòu)件使用要求考慮，選擇適合于母材的焊絲作為填充材料。選擇焊絲首先要考慮焊縫成分要求，還要考慮產(chǎn)品的力學(xué)性能、耐蝕性能，結(jié)構(gòu)的剛性、顏色及抗裂性等。選擇熔化溫度低于母材的填充金屬，可大大減小熱影響區(qū)的晶間裂紋傾向。對于非熱處理合金的焊接接頭強(qiáng)度，按100

25、0系、4000系、5000系的次序增大。含鎂3%以上的5000系的焊絲，應(yīng)避免在使用溫度65以上的結(jié)構(gòu)中采用，因為這些合金對應(yīng)力腐蝕裂紋很敏感，在上述溫度和腐蝕環(huán)境中會發(fā)生應(yīng)力腐蝕龜裂。用合金含量高于母材的焊絲作為填充金屬，通?？煞乐购缚p金屬的裂紋傾向。目前，鋁合金常用的焊絲大多是與基體金屬成分相近的標(biāo)準(zhǔn)牌號焊絲。在缺乏標(biāo)準(zhǔn)牌號焊絲時，可從基體金屬上切下狹條代用。較為通用的焊絲是hs311，這種焊絲的液態(tài)金屬流動性好，凝固時的收縮率小，具體優(yōu)良的抗裂性能。為了細(xì)化縫晶粒、提高焊縫的抗裂性及力學(xué)性能，通常在絲中加入少量的ti、v、zr等合金元素作為變質(zhì)劑。選用鋁合金焊絲應(yīng)注意的問題如下。1）焊接

26、接頭的裂紋敏感性 影響裂紋敏感性的直接因素是母材與焊絲的匹配。選用熔化溫度低于母材的焊縫金屬，可以減小焊縫金屬和熱影響區(qū)的裂紋敏感性。例如，焊接硅含量0.6%的6061合金時，選用同一合金作焊縫，裂紋敏感性很大，但用硅含量5%的er4043焊絲，由于其熔化溫度比6061合金低，在冷卻過程中有較高的塑性，所以抗裂性能良好。此外，焊縫金屬避免鎂與銅的組合，因為almgcu有很高的裂紋敏感性。2）焊接接頭的力學(xué)性能 工業(yè)純鋁的強(qiáng)度最低，4000系列鋁合金居中，5000系列鋁合金強(qiáng)度最高。鋁硅焊絲雖然有較高的抗裂性能，但含硅焊絲的塑性較差，所以對焊后需要塑性變形加工的接頭來說，應(yīng)避免選用含硅焊絲。3）

27、焊接接頭的使用性能 填充金屬的選擇除取決于母材成分外，還與接頭的幾何形狀、運行中的抗腐蝕性要求以及對焊接件的外觀要求有關(guān)。例如，為了使容器具有良好的抗腐蝕能力或防止所儲存產(chǎn)品對其的污染，儲存過氧化氫的焊接容器要求高純度的鋁合金。在這種情況下，填充金屬的純度至少要相當(dāng)于母材。（2）焊條鋁合金焊條型號、規(guī)格與用途見表2.2。鋁合金焊條的化學(xué)成分和力學(xué)性能見表2.3。表2.2 鋁及鋁合金焊條的型號（牌號）、規(guī)格與用途型號牌號藥皮類型焊芯材質(zhì)焊條規(guī)格/用途e1100l109鹽基型純鋁3.2，4.5345355焊接純鋁板、純鋁容器e4043l209鹽基型鋁硅合金3.2，4.5345355焊接鋁板、鋁硅鑄

28、件、一般鋁合金、鍛鋁、硬鋁（鋁鎂合金除外）e3003l309鹽基型鋁錳合金3.2，4.5345355焊接鋁錳合金、純鋁及其他鋁合金表2.3 鋁及鋁合金焊條的化學(xué)成分和力學(xué)性能型號牌號藥皮類型電源種類焊芯化學(xué)成分/%熔敷金屬抗拉強(qiáng)度/mpa焊接接頭抗拉強(qiáng)度/mpae1100l109鹽基型直流反接si+fe0.95,co0.050.20mn0.05,be0.0008zn0.10,其他總量0.15al99.06480e4043l209鹽基型直流反接si4.56.0,fe0.8cu0.30,mn0.05zn0.10,mg0.0008其他總量0.15,al余量11895e3003l309鹽基型直流反接s

29、i0.6,fe0.7cu0.050.20,mn1.01.5zn0.10,其他總量0.15al余量11895（3）保護(hù)氣體焊接鋁合金的惰性氣體有氬所和氦氣。氬氣的技術(shù)要求為ar99.9%,氧0.005%，氫0.005%，水分0.02mg/l，氮0.015%。氧、氮增多，均惡化陰極霧化作用。氧0.3%，則使鎢極燒損加劇，超過0.1%使焊縫表面無光澤或發(fā)黑。鎢極氬弧焊時，交流加高頻焊接選用純氬氣，適用大厚度板；直流正極性焊接選用ar+he或純ar。熔化極氬弧焊時，當(dāng)板厚25時，采用純ar。當(dāng)板厚為2550時，采用添加10%35%ar的ar+he混合氣體。當(dāng)板厚為5075時，宜采用添加10%35%或5

30、0%he的ar+he混合氣體。當(dāng)板厚75時，推薦添加50%75%he的ar+he混合氣體。4-3、鋁及鋁合金的焊接工藝4-3、鋁及鋁合金的焊接工藝方法（1）、鋁合金的氣焊氧乙炔氣焊的熱效率低，焊接熱輸入不集中，焊接鋁及鋁合金時需采用熔劑，焊后又需清除殘渣，接頭質(zhì)量及性能也不高。因為氣焊設(shè)備簡單，無需電源，操作方便靈活，常用于焊接對質(zhì)量要求不高的鋁合金構(gòu)件，如厚度較薄的薄板及小零件，以及補(bǔ)焊鋁合金構(gòu)件和鋁鑄件。1）氣焊的接頭形式氣焊鋁合金時，不宜采用搭接接頭和t形接頭，這種接頭難以清理流入縫隙中的殘留熔劑和焊渣，應(yīng)盡可能采用對接接頭。為保證焊件焊接時既焊透又不塌陷和燒穿，可以采用帶槽的墊板，墊板

31、一般用不銹鋼或純銅等制成，帶墊板焊接可獲得良好的反面成形，提高焊接生產(chǎn)率。2）氣焊熔劑的選用鋁合金氣焊時，為了使焊接過程順利進(jìn)行，保證焊縫質(zhì)量，氣焊時需要加熔劑來去除鋁表面的氧化膜及其他雜質(zhì)。氣焊熔劑（又稱氣劑）是氣焊時的助熔劑，主要作用是去除氣焊過程中生成在鋁表面的氧化膜，改善母材的潤濕性能，促使獲得致密的焊縫組織等。氣焊鋁合金必須采用熔劑，一般是在焊前熔劑直接撒在被焊工件坡口上，或者沾在焊絲上加入熔池內(nèi)。鋁合金熔劑是鉀、鈉、鈣、鋰等元素的氯人鹽，是粉碎后過篩并按一定比例配制的粉狀化合物。例如鋁冰晶石（na3alf6）在1000進(jìn)可以熔解氧化鋁，又如氯化鉀等可使難熔的氧化鋁轉(zhuǎn)變?yōu)橐兹鄣穆然X

32、。這種熔劑的熔點低，流動性好，還能改善熔化金屬的流動性，使焊縫成形良好。鋁合金氣焊熔劑有含 鋰熔劑和無鋰熔劑兩類。含鋰熔劑的氯化鋰能改善熔渣的物理性能、降低熔渣的熔點和黏度，能較好地去除氧化膜，適用于薄板和全位置焊接。但氯化鋰價格貴，而且吸濕性強(qiáng)。不含鋰的熔劑熔點高、黏度大、流動性差，易產(chǎn)生焊縫夾渣，適用于厚大件的焊接。對于搭接接頭、不熔透角焊縫和難以完全清理掉殘留熔渣的焊縫，以及含鎂較高的鋁鎂合金選用熔劑時，不宜采用含鈉組成物的熔劑。將粉狀熔劑和蒸餾水調(diào)成糊狀（每100g熔劑約加入50ml蒸餾水）涂于焊件坡口和焊絲表面，涂層厚0.51.0?；蛴米茻岬暮附z直接蘸熔劑干粉使用，這樣可減少熔池中水

33、分的來源，減少氣孔。調(diào)制好的熔劑應(yīng)在12h內(nèi)用完。鋁合金氣焊熔劑容易吸潮，所以應(yīng)該對其瓶裝密封，以防受潮失效。焊接時，應(yīng)先用潔凈水或蒸餾水將熔劑調(diào)成糊狀，然后把這涂在接頭上，或者浸涂在焊絲上。調(diào)好的糊狀熔劑最好隨調(diào)隨用，不要久放，以免變質(zhì)。3）焊嘴和火焰的選擇鋁合金有強(qiáng)烈的氧化性和吸氣性。氣焊時，為使鋁不被氧化，應(yīng)采用中性焰或微弱碳化焰（乙炔既過剩的碳化焰），使鋁熔池置于還原性氣氛的保護(hù)下而不被氧化。嚴(yán)禁采用氧化焰，因為用氧化性較強(qiáng)的氧化焰會使鋁強(qiáng)烈氧化，阻礙焊接過程進(jìn)行；而乙炔過多，游離的氫可能溶入熔池，會促使縫產(chǎn)生氣孔，使焊縫疏松。4）定位焊縫為防止焊件在焊接中產(chǎn)生尺寸和相對位置的變化，焊

34、件焊前需要點固焊。由于鋁的線膨脹系數(shù)大、導(dǎo)熱速度快、氣焊加熱面積大，因此，定位焊縫較鋼件應(yīng)密一些。定位焊用的填充焊絲與產(chǎn)品焊接時相同，定位焊接前應(yīng)在焊縫間隙內(nèi)涂一層氣劑。定位焊的火焰功率比氣焊時稍大。5）氣焊操作焊接鋼鐵材料時，可以從鋼材的顏色變化判斷加熱的溫度。但焊鋁時，卻沒有這個方便條件。因為鋁合金從室溫加熱到熔化的過程中沒有顏色的明顯變化，給操作者帶來控制焊接溫度困難。但可根據(jù)以下現(xiàn)象掌握施焊時機(jī)： 當(dāng)被加熱的工件表面由光亮白色變成暗淡的銀白色，表面氧化膜起皺，加熱處金屬有波動現(xiàn)象時，表明即將達(dá)到熔化溫度，可以施焊； 用蘸有熔劑的焊絲端頭及被加熱處，焊絲與母材能熔合時，即達(dá)到熔化溫度，可

35、以施焊； 母材邊棱有倒下現(xiàn)象時，母材達(dá)到熔化溫度，可以施焊。氣焊薄板可采用左焊法，焊絲位于焊接火焰之前，這種焊法因火焰指向未焊的冷金屬，熱量散失一部分，有利于防止熔池過熱、熱影響區(qū)金屬晶粒長大和燒穿。母材厚度大于5可采用右焊法，此法焊絲在焊炬后面，火焰指向焊縫，熱量損失小，熔深大，加熱效率高。氣焊厚度小于3的薄件時，焊炬傾角為2040；氣焊厚件時，焊炬傾角為4080，焊絲與焊炬夾角為80100。鋁合金氣焊應(yīng)盡量將接頭一次焊成，不堆敷第二層，因為堆敷第二層時會造成焊縫夾渣等。6）焊后處理氣焊焊縫表面的殘留焊劑和熔渣對鋁接頭的腐蝕，是鋁接頭日后使用中引起損壞的原因之一。在氣焊后16h之內(nèi)，應(yīng)將殘留

36、的熔劑、熔渣清洗掉，以防引起焊件腐蝕。焊后清理工序如下。焊后將焊件放入4050的熱水槽中浸漬，最好用流動的熱水，用硬毛刷刷焊縫及焊縫附近殘留熔劑、熔渣的地方，直至清除干凈。將焊件浸入硝酸溶液中。當(dāng)室溫為25以上時，溶液濃度15%25%，浸漬時間為1015min。室溫為1015時，溶液濃度20%25%，浸漬時間為15min。將焊件置于流動熱水（溫度為4050）的槽中浸漬510min。用冷水將焊件沖洗5min。將焊件自然晾干，也可放在干燥箱中烘干或用熱空氣吹干。（2）鋁合金的鎢極氬弧焊（tig焊）也稱為鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊，是利用鎢極與工件之間形成電弧產(chǎn)生的大量熱量熔化待焊處，外加填充焊絲獲得牢

37、固的焊接接頭。氬弧焊焊鋁是利用其“陰極霧化”的特點，自行去除氧化膜。鎢極及縫區(qū)域由噴嘴中噴出的惰性氣體屏蔽保護(hù)，防止焊縫區(qū)和周圍空氣的反應(yīng)。tig焊工藝最適于焊接厚度小于3的薄板，工件變形明顯小于氣焊和手弧焊。交流tig焊陰極具有去除氧化膜的清理作用，可以不用熔劑，避免了焊后殘留熔劑、熔渣對接頭的腐蝕。接頭形式可以不受限制，焊縫成形良好、表面光亮。氬氣流對焊接區(qū)的沖刷使接頭冷卻加快，改善了接頭的組織和性能，適于全位置焊接。由于不用熔劑，焊前清理的要求比其他焊接方法嚴(yán)格。焊接鋁合金較適宜的工藝方法是交流tig焊和交流脈沖tig焊，其次是直流反接tig焊。通常，用交流焊接鋁合金時可在載流能力、電弧

38、可控性以及電弧清理作用等方面實現(xiàn)最佳配合，故大多數(shù)鋁合金的tig焊都采用交流電源。采用直流正接（電極接負(fù)極）時，熱量產(chǎn)生于工件表面，形成深熔透，對一定尺寸的電極可采用更大的焊接電流。即使是厚截面也不需預(yù)熱，且母材幾乎不發(fā)生變形。雖然很少采用直流反接（電極接正極）tig焊方法來焊接鋁，但這種方法在連續(xù)焊或補(bǔ)焊薄壁熱交換器、管道厚在2.4以下的類似組件時有熔深淺、電弧容易控制、電弧有良好的凈化作用等優(yōu)點。1）鎢極鎢的熔點是340，是熔點最高的金屬。鎢在高溫時有強(qiáng)烈的電子發(fā)射能力，在鎢電極加入微量稀土元素釷、鈰、鋯等的氧化物后，電子逸出功顯著降低，載流能力明顯提高。鋁合金tig焊時，鎢極作為電極主要

39、起傳導(dǎo)電流、引燃電弧和維持電弧正常燃燒的作用。常用鎢極材料分純鎢、釷鎢及鈰鎢等。2）焊接工藝參數(shù)為了獲得優(yōu)良的焊縫成形及焊接質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)焊件的技術(shù)要求，合理地選定焊接工藝參數(shù)。鋁合金手工tig焊的主要工藝參數(shù)有電流種類、極性和電流大小、保護(hù)氣體流量、鎢極伸出長度、噴嘴至工件的距離等。自動tig焊的工藝參數(shù)還包括電弧電壓（弧長）、焊接速度及送絲速度等。工藝參數(shù)是根據(jù)被焊材料和厚度，先確定鎢極直徑與形狀、焊絲直徑、保護(hù)氣體及流量、噴嘴孔徑、焊接電流、電弧電壓和焊接速度，再根據(jù)實際焊接效果調(diào)整有關(guān)參數(shù)，直至符合使用要求為止。鋁合金tig焊工藝參數(shù)的選用要點如下。噴嘴孔徑與保護(hù)氣體流量 鋁合金tig的

40、噴嘴孔徑為522；保護(hù)氣體流量一般為515l/min。鎢極伸出長度及噴嘴至工件的距離 鎢極伸出長度：對接焊縫時一般為56，角焊縫時一般為78。噴嘴至工件的距離一般取10左右為宜。焊接電流與焊接電壓 與板厚、接頭形式、焊接位置及焊工技術(shù)水平有關(guān)。手工tig焊時，采用交流電源，焊接厚度小于6鋁合金時，最大焊接電流可根據(jù)電極直徑d按公式i=（6065）d確定。電弧電壓主要由弧長決定，通常使弧長近似等于鎢極直徑比較合理。焊接速度 鋁合金tig焊時，為了減小變形，應(yīng)采用較快的焊接速度。手工tig焊一般是焊工根據(jù)熔池大小、熔池形狀和兩側(cè)熔合情況隨時調(diào)整焊接速度，一般的焊接速度為812m/h;自動tig焊時

41、，工藝參數(shù)設(shè)定之后，在焊接過程中焊接速度一般不變。焊絲直徑 一般由板厚和焊接電流確定，焊絲直徑與兩者之間呈正比關(guān)系。交流電特點是負(fù)半波（工件為負(fù)）時，有陰極清理作用，正半波（工件為正）時，鎢極因發(fā)熱量低，不容易熔化。為了獲得足夠的熔深和防止咬邊、焊道過寬和隨之而來的熔深及焊縫外形失控，必須維持短的電弧長度，電弧長度大約等于鎢極直徑。為了防止起弧處及收弧處產(chǎn)生裂紋缺陷，有時需要加引弧板和熄弧板。當(dāng)電弧穩(wěn)定燃燒，鎢極端部被加熱到一定的溫度后，才能將電弧移入焊接區(qū)。鎢極脈沖惰性氣體保護(hù)焊擴(kuò)大了tig焊的應(yīng)用范圍，特別適用于焊接精密零件。在焊接時，高脈沖提供大電流值，這是在留間隙的根部焊接時為完成熔透

42、所需的；低脈沖可冷卻熔池，這就可防止接頭根部燒穿。脈沖作用還可以減少向母材的熱輸入，有利于薄鋁件的焊接。交流鎢極脈沖氬弧焊有加熱速度快、高溫停留時間短、對熔池有攪拌作用等優(yōu)點，焊接薄板、硬鋁可得到滿意的焊接接頭。交流鎢極脈沖氬弧焊對仰焊、立焊、管子全位置焊、單面焊雙面成形，可以得到較好的焊接效果。鋁合金交流脈沖tig焊的工藝參數(shù)見表3.2。表3.2 鋁合金交流脈沖tig焊的工藝參數(shù)母材板厚/鎢極直徑/焊絲直徑/電弧電壓/v脈沖電流/a基值電流/a脈沖比/%氣體流量/lmin-1頻率/hz5a031.532.51480453351.72.515955025a06221083442.52a122.

43、513140523682.63）鋁合金tig焊常見缺陷及防止措施氣孔產(chǎn)生原因 氬氣純度低或氬氣管路內(nèi)有水分、漏氣等；焊絲或母材坡口附近焊前未清理干凈或清理后又被污物、水分等沾污；焊接電流和焊速過大或過??；熔池保護(hù)欠佳，電弧不穩(wěn)，電弧過長，鎢極伸出過長等。防止措施 保證氬氣的管路，選擇認(rèn)真清理焊絲、焊件，清理后及時焊接，并防止再次污染。更新送氣管路，選擇合適的氣體流量，調(diào)整好鎢極伸出長度；正確選擇焊接工藝參數(shù)。必要時，可以采取預(yù)熱工藝，焊接現(xiàn)場裝擋風(fēng)裝置，防止現(xiàn)場有風(fēng)流動。裂紋產(chǎn)生原因 焊絲合金成分選擇不當(dāng)；當(dāng)焊縫中的鎂含量小于3%，或鐵、硅雜質(zhì)含量超出規(guī)定時，裂紋傾向增大；焊絲的熔化溫度偏高時

44、，會引起熱影響區(qū)液化裂紋；結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，焊縫過于集中或受熱區(qū)溫度過高，造成接頭拘束應(yīng)力過大；高濁停留時間長，組織過熱；弧坑沒填滿，出現(xiàn)弧坑裂紋等。 防止措施 所選焊絲的成分與母材要匹配；加入引弧板或采用電流衰減裝置填滿弧坑；正確設(shè)計焊接結(jié)構(gòu)，合理布置焊縫，使焊縫盡量避開應(yīng)力集中處，選擇合適的焊接順序；減小焊接電流或適當(dāng)增加焊接速度。未焊透產(chǎn)生原因 焊接速度過快，弧長過大，焊件間隙、坡口角度、焊接電流均過小，鈍邊過大；工件坡口邊緣的毛刺、底邊的污垢焊前沒有除凈；焊炬與焊絲傾角不正確。防止措施 正確選擇間隙、鈍邊、坡口角度和焊接工藝參數(shù)；加強(qiáng)氧化膜、熔劑、熔渣和油污的清理；提高操作技能等。焊縫夾

45、鎢產(chǎn)生原因 接觸引弧所致；鎢極末端形狀與焊接電流選擇得不合理，使尖端脫落；填絲觸及到熱鎢極尖端和錯用了氧化性氣體。防止措施 采用高頻高壓脈沖引??；根據(jù)選用的電流，采用合理的鎢極尖端形狀；減小焊接電流，增加鎢極直徑，縮短鎢極伸出長度；更新惰性氣體；提高操作技能，勿使填絲與鎢極接觸等。咬邊產(chǎn)生原因 焊接電流太大，電弧電壓太高，焊炬擺幅不均勻，填絲太少，焊接速度太快。防止措施 減小焊接電流與電弧電壓，保持焊炬擺幅均勻，適當(dāng)增加送絲速度或降低焊接速度。（3）鋁合金的熔化極氬弧焊（mig焊）也稱為熔化極惰性氣體保護(hù)電弧焊,電弧是在惰性氣體保護(hù)中的焊件和鋁及鋁合金焊絲之間形成,焊絲作為電極及填充金屬。由于

46、焊絲作為電極,可采用高密度電流,因而母材熔深大,填充金屬熔敷速度快,焊接生產(chǎn)率高。mig焊接鋁合金通常采用直流反極性，這樣可保持良好的陰極霧化作用。鋁合金mig焊不必用熔劑支隊妨礙熔化的氣體鋁的氧化鋁薄膜，這層氧化鋁膜的去除是利用焊件金屬為負(fù)極時的電弧作用。因此，mig焊接后不會因沒有仔細(xì)去除熔劑而造成焊縫金屬腐蝕的危險。焊接薄、中等厚度板材時，可用純氦保護(hù)。焊前一般不預(yù)熱，板厚較大時，也只需預(yù)熱起弧部位。根據(jù)焊炬移動方式的不同，鋁合金mig焊工藝分為半自動mig和自動mig焊，對焊工的操作技術(shù)水平要求較低，比較容易訓(xùn)練完成。1）鋁合金半自動mig焊工藝半自動焊的焊槍由操作者握持著向前移動。熔

47、化極半自動氬焊多采用平特性電源，焊絲直徑為1.23.0。可采用左焊法，焊炬與工件之間的夾角為75，以提高操作者的可見度。多用于點焊、短焊縫、斷續(xù)焊縫及鋁容器中的橢圓形封頭、人孔接管、支座板、加強(qiáng)圈、各種內(nèi)件及錐頂?shù)?。熔化極半自動氬弧焊的點固焊縫應(yīng)設(shè)在坡口反面，點固焊縫的長度為4060，對于相同厚度的鋁錳、鋁鎂合金，焊接電流應(yīng)降低2030a，氬氣流量增大1015l/min。脈沖mig焊可以將熔池控制得很小，容易進(jìn)行全位置焊接，尤其焊接薄板、薄壁管的立焊縫、仰焊縫和全位置焊縫是一種較理想的焊接方法。脈沖mig焊電源是直流脈沖，脈沖tig焊的電源是交流脈沖。它們的焊接工藝參數(shù)基本相同。純鋁、鋁鎂合金

48、半自動脈沖mig焊的工藝參數(shù)見表3.3。表3.3 鋁鎂合金半自動脈沖mig焊的工藝參數(shù)合金牌號板厚/焊絲直徑/基值電流/a脈沖電流/a電弧電壓/v脈沖頻率/hz氬氣流量/lmin-1備注5a03（lf3）1810202512014018195020噴嘴孔徑16焊絲牌號lf35a05（lf5）401216018019202022噴嘴孔徑16焊絲牌號lf52）鋁合金自動mig焊工藝由自動焊機(jī)的小車帶動焊槍向前移動。根據(jù)焊件厚度選擇坡口尺寸、焊絲直徑和焊接電流等工藝參數(shù)。表3.4為部分鋁鎂合金和硬鋁自動mig焊的工藝參數(shù)。鋁合自動mig焊的工藝參數(shù)見表3.5。表3.4 部分鋁鎂合金和硬鋁自動mig焊

49、的工藝參數(shù)板材牌號焊絲型號（牌號）板材厚度/坡口形式坡口尺寸焊絲直徑/噴嘴直徑/氬 氣流量/lmin-1焊接電流/a電弧電壓/v焊接速度/mh-1備注鈍邊/坡口角度/（）間隙/5a05salmg-5（hs331）52.02228240212242單面焊雙面成形5a025a03salmn（hs331）12182025v形8141616120013.04.04.04.022282828303550605060506032035045047045047045047028302930283029302418.7181619正反面均焊一層2a11salsi-5（hs311）50雙v687500.5284

50、5050024271518可采用雙面u形坡口,鈍邊68表3.5 鋁合金自動mig焊的工藝參數(shù)板厚/接頭及坡口形式焊絲直徑/焊接電流/a電弧電壓/v焊接速度/mh-1氣體流量/lmin-1焊道數(shù)4681012對接i形坡口14214221402202203002803001922202520252530152515201518182220252226810對接v形坡口加襯墊142202.5240280420460222527291525152020222430111216202530405060對接x形坡口2.02.52.542.542.542803003805204205404605402426263027302832121510201020102020252830283028302424355846812t形接頭1.422200260270330182224262030202520222428112鋁合金mig焊需注意的問題如下。噴射過渡焊接時，電弧電壓應(yīng)稍低一點，使電弧