db氬弧焊的鋁及鋁合金焊接工藝

1、氬弧焊的鋁及鋁合金焊接工藝一、鋁金屬性質(zhì) 1. 導(dǎo)熱性強(qiáng)，熱熔量大 (約為鋼的 34倍)。2. 線膨脹系數(shù) 大(約為鋼的 2倍) 。3.熔點(diǎn)低(660 )其合金更低 (鋁合金系列為 595，鋁鋅 系列為 475) 。 4. 液態(tài)和固態(tài)無顏色的變化。 5.鋁合金中的錳、鎂、鋅等在高 溫極易蒸發(fā)。 6. 導(dǎo)電率高，特別在電阻焊接中，電能的需要比焊接鋼時(shí)高。 7. 在常溫中，其表面與空氣形成一層致密的氧化膜 (AI2O3) ，熔點(diǎn)在 2050，氧 化膜能吸附大量的 ?水分，而形成氣孔，容易引起夾渣， ( 因氧化膜比重與鋁相 近)8. 氫在鋁的液態(tài)和固態(tài)的溶介比為 20 左右， (所以若在焊接氣氛中的

2、氫含量 過高便會容易產(chǎn)生氣孔 ) 所以在氣體金屬電弧焊接中，焊縫冷卻速度過快，氫不 易折出，而在鎢極氣體電弧焊接時(shí)，氣孔傾向小于氣體金屬電弧焊接。二 . 認(rèn)識 手工鎢極氬弧焊及其設(shè)備 1. 氬弧焊的原理氬弧焊是使用氬氣作為保護(hù)氣體的一 種氣體保護(hù)電弧焊方法 a)鎢極氬弧焊 ?b)熔化極氬弧焊 2. 氬弧焊的特點(diǎn) (1) 焊縫 質(zhì)量較高 ?由于氬氣是惰性氣體，不與金屬產(chǎn)生化學(xué) ?反應(yīng)，同時(shí)氬氣不溶解于 液態(tài)金屬，將其作為氣體保護(hù) ?層，使高溫下被焊金屬中的合金元素不會氧化燒 損，并且保護(hù)效果好，因此，能獲得較高的焊接質(zhì)量。 (2) 焊接變形與應(yīng)力小， 特別適宜于薄件的焊接。 (3) 可焊的材料范

3、圍廣，幾乎所有的金屬材料都可進(jìn)行 氬弧焊。 (4) 操作技術(shù)易于掌握，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。 3. 氬弧焊的分類根 據(jù)所用的電極材料可分為：鎢極氬弧焊 (不熔化極 )( 用TIG表示)? ；熔化極氬弧 焊(用 MIG表示)2. 根據(jù)操作方式可分為：手工氬弧焊；半自動(dòng)氬弧焊；自動(dòng)氬 弧焊 3. 根據(jù)采用的電源種類可分為：直流氬弧焊；交流氬弧焊 4. 鎢極氬弧焊設(shè) 備手工鎢極氬弧焊設(shè)備由焊接電源、焊槍、供氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等 部分組成 (1) 焊接電源鎢極氬弧焊要求采用具有陡降外特性的焊接電源，有直流 電源和交流電源兩種。常用的直流鎢極氬弧焊機(jī)有 WS-250型、 WS-400型等； 交

4、流鎢極氬弧焊機(jī)有 WSJ-150型、 WSJ-500型等；交直流鎢極氬弧焊機(jī)有 WSE- 150型、WSE-400型等。 (2) 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是通過控制線路，對供電、供氣 與穩(wěn)弧等各個(gè)階段的動(dòng)作進(jìn)行控制。手工鎢極氬弧焊控制程序 (3) 焊槍焊槍的作 用是裝夾鎢極、傳導(dǎo)焊接電流、輸出氬氣流和啟動(dòng)或停止焊機(jī)的工作系統(tǒng)。焊 槍分為大、中、小三種，按冷卻方式又可分為氣冷式和水冷式。當(dāng)所用焊接電 流小于 150A 時(shí)，可選擇氣冷式焊槍焊接電流大于 150A 時(shí)，必須采用水冷式焊 槍(4) 供氣系統(tǒng) 1.供氣系統(tǒng)由氬氣瓶、氬氣流量調(diào)節(jié)器及電磁氣閥組成。 (1) 氬氣瓶外表涂灰色，并用綠漆標(biāo)以 氬氣 字

5、樣。氬氣瓶最大壓力為 15MPa，容積 為 40L。 (2) 電磁氣閥是開閉氣路的裝置，由延時(shí)繼電器控制，可起到提前供氣 和滯后停氣的作用。 (3) 氬氣流量調(diào)節(jié)器起降壓和穩(wěn)壓的作用及調(diào)節(jié)氬氣流量。 氬氣流量調(diào)節(jié)器的外形。 (4) 冷卻系統(tǒng)用來冷卻焊接電纜、焊槍和鎢極。如果焊 接電流小于 150A 可以不用水冷卻。使用的焊接電流超過 150A 時(shí)，必須通水冷 卻，并以水壓開關(guān)控制。 2. 鎢極氬弧焊的焊接材料鎢極氬弧焊的焊接材料主要 有鎢極、氬氣和焊絲。 (1) 鎢極氬弧焊時(shí)鎢極作為電極起傳導(dǎo)電流、引燃電弧和 維持電弧正常燃燒的作用。目前所用的鎢極材料主要有以下幾種。 a. 純鎢極其 牌號是

6、Wl、W2，純度 99.85%以上。純鎢極要求焊機(jī)空載電壓較高，使用交流電 時(shí)，承載電流能力較差，故目前很少采用。為了便于識別常將其涂成綠色。 b. 釷鎢極其牌號是 WTh-10、WTh-15，是在純鎢中加入 1%2%的氧化釷 (ThO2)而成 釷鎢極電子發(fā)射率提高，增大了許用電流范圍，降低了空載電壓，改善引弧和 穩(wěn)弧性能，但是具有微量放射性。為了便于識別常將其涂成紅色。 c. 鈰鎢極其 牌號是 Wce-20，是在純鎢中加入 2%的氧化鈰 (CeO)而成。鈰鎢極比釷鎢極更容 易引弧，使用壽命長，放射性極低，是目前推薦使用的電極材料。為了便于識 別常將其涂成灰色。鎢極的規(guī)格：長度范圍供給，在 7

7、6610mm之間；常用的直 徑為 0.5 、1.0、1.6 、2.0 、2.4 、3.2 、4.0 、5.0 、6.3 、8.0 、10mm多種。鎢極 端部的形狀 (2) 氬氣惰性氣體，氬氣的密度比空氣大，可形成穩(wěn)定的氣流層，覆 蓋在熔池周圍，對焊接區(qū)有良好的保護(hù)作用。氬弧焊對氬氣的純度要求很高， 按我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，其純度應(yīng)達(dá)到 99.99%。焊接用氬氣以瓶裝供應(yīng)，其外表 涂成灰色，并且標(biāo)注有綠色 氬氣 字樣。氬氣瓶的容積一般為 40L，最高工作 壓力為 15MPa。使用時(shí)，一般應(yīng)直立放置。 (3) 焊絲氬弧焊用焊絲主要分鋼焊絲 和有色金屬焊絲兩大類。焊絲可按 GB/T8110-1995氣體

8、保護(hù)電弧焊用碳、低 合金鋼焊絲和 YB/T5092-1996焊接用不銹鋼焊絲選用。焊接有色金屬一 般采用與母材相當(dāng)?shù)暮附z。氬弧焊用焊絲直徑主要有 0.8 、1.0 、1.2 、1.4 、 1.5 、1.6 、2.0 、2.4 、2.5 、4.0 、5.0 、6.0mm等十余種規(guī)格，多選用直徑 2.04.0mm的焊絲。三 . 手工鎢極氬弧相關(guān)知識 (1) 焊接電源的種類和極性鎢極 氬弧焊可以采用交流或直流兩種焊接電源，采用哪種電源與所焊金屬或合金種 類有關(guān)；采用直流電源時(shí)還要考慮極性的選擇。 a) 直流反接 b) 直流正接采用直 流反接時(shí)，焊件是陰極，質(zhì)量較大的氬正離子流向焊件，撞擊金屬熔池表面

9、， 可將鋁、鎂等金屬表面致密難熔的氧化膜擊碎，這種現(xiàn)象稱為 陰極破碎 作用但是直流反接時(shí)，鎢極因接正極溫度較高，容易過熱或燒損。所以，鋁、鎂及其合金一般不采用直流反接，而應(yīng)盡可能使用交流電進(jìn)行焊接。采用直流正接， 沒有陰極破碎作用，故適用于焊接不銹鋼、耐熱鋼、鈦、銅及其合金。 (2) 鎢 極直徑與焊接電流鎢極直徑應(yīng)根據(jù)焊接電流大小而定，焊接電流通常根據(jù)焊件 的材質(zhì)、厚度來選擇。 ?不同的電源極性和不同的鎢極直徑所對應(yīng)的許用電流鈰 鎢極直徑 mm 1.01.62.43.24.0 許用電流范圍 A電源極性直流正接 158070150150250250400400500直流反接 1580102015

10、3025404055交 流電源 206060120100180160250200320鋁合金手工鎢極氬弧焊的焊接電流 材料厚度 (mm)1.52.03.04.0 鎢極直徑 (mm)223.23434焊絲直徑 (mm)2222.53 焊接電流 (A)708090120120130120140(3)電弧電壓電弧電壓主要由弧長決定。 電弧長度增加，容易產(chǎn)生未焊透的缺陷，并使保護(hù)效果變差，因此應(yīng)在電弧不 短路的情況下，盡量控制電弧長度，一般弧長近似等于鎢極直徑。 (4) 焊接速度 焊接速度通常是由焊工根據(jù)熔池的大小、形狀和焊件熔合情況隨時(shí)調(diào)節(jié)。過快 的焊接速度會使氣體保護(hù)氛圍破壞，焊縫容易產(chǎn)生未焊透和

11、氣孔；焊接速度太 慢時(shí)，焊縫容易燒穿和咬邊。 (5) 氬氣流量與噴嘴直徑噴嘴直徑的大小，直接影 響保護(hù)區(qū)的范圍，一般根據(jù)鎢極直徑來選擇。按生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)： 2 倍的鎢極直徑再 加上 4mm即為選擇的噴嘴直徑。流量合適時(shí)，熔池平穩(wěn)，表面明亮無渣，無氧 化痕跡，焊縫成形美觀；流量不合適，熔池表面有渣，焊縫表面發(fā)黑或有氧化 皮。氬氣的合適流量為 0.81.2 倍的噴嘴直徑。 (6) 噴嘴與焊件間的距離噴嘴與 焊件間的距離以 814mm為宜。距離過大，氣體保護(hù)效果差；若距離過小，雖對 氣體保護(hù)有利，但能觀察的范圍和保護(hù)區(qū)域變小。 (7) 鎢極伸出長度為了防止電 弧熱燒壞噴嘴，鎢極端部應(yīng)突出噴嘴以外，其伸出長

12、度一般為 34mm。伸出長 度過小，焊工不便于觀察熔化狀況，對操作不利；伸出長度過大，氣體保護(hù)效 果會受到一定的影響。操作提示：用焊點(diǎn)試驗(yàn)法來判斷氣體保護(hù)效果, 具體的方法是在鋁板上點(diǎn)焊。電弧引燃后焊槍固定不動(dòng)，待燃燒 510s 后斷開電源。這 時(shí)鋁板上焊點(diǎn)周圍因受到 陰極破碎作用，出現(xiàn)銀白 *域，這就是氣體有效保護(hù) 區(qū)域，稱為去氧化膜區(qū)，其直徑越大，說明保護(hù)效果好。在生產(chǎn)實(shí)際中也可以 通過直接觀察焊縫表面色澤和是否存在氣孔來判定氣體保護(hù)效果如何 2. 手工鎢 極氬弧焊操作要點(diǎn) (1) 引弧通常手工鎢極氬弧焊機(jī)本身具有引弧裝置 ( 高壓脈沖 發(fā)生器或高頻振蕩器 ) ，鎢極與焊件并不接觸保持一定

13、距離，就能在施焊點(diǎn)上直 接引燃電弧。如沒有引弧裝置操作時(shí)，可使用純銅板或石墨板作引弧板，在其 上引弧，使鎢極端頭受熱到一定溫度 (約 1s) ，立即移到焊接部位引弧焊接。這 種接觸引弧，會產(chǎn)生很大的短路電流，很容易燒損鎢極端頭。 (2) 持槍姿勢和焊槍、焊件與焊絲的相對位置 , 焊槍、焊件與焊絲的相對位置 .一般焊槍與焊件表 面成 7080左右的夾角，填充焊絲與焊件表面為 1520(3) 右焊法與左 焊法右焊法適用于厚件的焊接，焊槍從左向右移動(dòng)，電弧指向已焊部分，有利 于氬氣保護(hù)焊縫表面不受高溫氧化。左焊法適用于薄件的焊接，焊槍從右向左 移動(dòng)，電弧指向未焊部分有預(yù)熱作用，容易觀察和控制熔池溫度

14、，焊縫形成好， 操作容易掌握。一般均采用左焊法。 (4) 焊絲送進(jìn)方法一種方法是以左手的拇指、 食指捏住，并用中指和虎口配合托住焊絲便于操作的部位。需要送絲時(shí)，將彎 曲捏住焊絲的拇指和食指伸直如下 b 圖，即可將焊絲穩(wěn)穩(wěn)地送入焊接區(qū)，然后 借助中指和虎口托住焊絲，迅速彎曲拇指、食指，向上倒換捏住焊絲，如此反 復(fù)的填充焊絲。 ?另一種方法如下圖所示夾持焊絲，用左手拇指、食指、中指配 合動(dòng)作送絲，無名指和小手指夾住焊絲控制方向，靠手臂和手腕的上、下反復(fù) 動(dòng)作，將焊絲端部的熔滴送入熔池，全位置焊時(shí)多用此法。 ?(5) 收弧一般氬弧 焊機(jī)都配有電流自動(dòng)衰減裝置，收弧時(shí)，通過焊槍手柄上的按鈕斷續(xù)送電來填

15、 滿弧坑。若無電流衰減裝置時(shí)，可采用手工操作收弧，其要領(lǐng)是逐漸減少焊件 熱量，如改變焊槍角度、稍拉長電弧、斷續(xù)送電等。收弧時(shí)，填滿弧坑后，慢 慢提起電弧直至熄弧，不要突然拉斷電弧。熄弧后，氬氣會自動(dòng)延時(shí)幾秒鐘停 氣，以防止金屬在高溫下產(chǎn)生氧化。四 .任務(wù)實(shí)施，焊工檢測 1.焊前準(zhǔn)備(1) 焊 接設(shè)備型鎢極氬弧焊機(jī)。 (2) 氬氣瓶及氬氣流量調(diào)節(jié)器 ( 型 )(3) 鈰鎢極直徑為 mm。 (4) 氣冷式焊槍型。 (5) 焊件(材料) ，長寬厚為 mm。(6) 焊絲牌號，直徑為 mm。(7) 焊件與焊絲清理： .2 、調(diào)試焊機(jī) 1)分別開啟氣閥和電源開關(guān)，若無無 異常情況，可調(diào)節(jié)焊接電流為 A，氬氣流量為 L/min 。2)正式操作前，通過短時(shí) 焊接，對設(shè)備進(jìn)行一次負(fù)載檢查，檢查氣路和電路系統(tǒng)工作是否正常。3、確定焊接工藝參數(shù)焊接工藝參數(shù)焊接層次鎢極直徑 /mm噴嘴直徑 /mm鎢極伸出長度 /mm氮?dú)饬髁?/L.min 焊絲直徑 /mm焊接電流 /A 底層焊蓋面焊 4、焊接操作 (1) 打 底層焊接采用左焊法，焊絲、焊槍與焊件之間的角度，起焊時(shí)，將穩(wěn)定燃燒的 電弧移向定位焊縫的邊緣，用焊絲迅速觸及焊接部位進(jìn)行試探，當(dāng)感到該部位 變軟開始熔化時(shí)，立即填加焊絲，焊絲的填充一般采用斷續(xù)點(diǎn)滴