鋁合金弧焊技術(shù)

1、鋁及鋁合金鋁合金弧焊技術(shù)理化性能焊接特點焊接難易度焊前準備焊接改善一、理化性能 鋁的焊接較容易實現(xiàn)，與鋼的焊接相比存在許多不同點。牌號主要合金元素1xxx99%Al2xxxCu3xxxMn4xxxSi5xxxMg6xxxMg和Si7xxxZn8xxxFe、Ni或Li牌 號熱處理強化強 度耐蝕性焊接性工藝性用 途1xxx不可最低最佳無問題較差電氣和化學(xué)工業(yè)2xxx適當(dāng)?shù)暮芨咻^差部分無問題部分較難較佳 航空器、螺絲及溫度較高行業(yè)3xxx不可低較差無問題最佳無縫管、易拉罐4xxx不可中等中等無問題中等硬釬料和焊接電極鋁及鋁合金理化性能對比表一鋁及鋁合金理化性能對比表一:牌 號熱處理強化強 度耐蝕性焊

2、接性工藝性用 途5xxx不可中等良好最好中等手柄、管道、防彈衣6xxx可中等良好良好較佳交通工具（行李架、門、窗、車身、等）7xxx可高較差部分良好部分較難最佳航空器機架結(jié)構(gòu)8xxx可很高最佳無問題最佳瓶蓋、散熱器、鋁箔、航空器鋁及鋁合金理化性能對比表二：鋁及鋁合金理化性能對比表二：鋁合金狀態(tài)表示法表一 代 號數(shù) 字說 明F無鑄態(tài)O無退火狀態(tài)H1單純應(yīng)變硬化2應(yīng)變硬化然后不完全退火3應(yīng)變硬化然后穩(wěn)定化處理W無固溶熱處理狀態(tài)T1高溫成形過程冷卻后自然時效2退火狀態(tài)（僅限鑄件）3固溶熱處理后冷加工4固溶熱處理后自然時效5高溫成形過程冷卻后人工時效代 號數(shù) 字說 明T6固溶熱處理后人工時效7固溶熱處

3、理后穩(wěn)定化處理8固溶熱處理后再熱處理，冷加工和人工時效9固溶熱處理后人工時效再冷加工10高溫成形過程冷卻后人工時效再熱處理鋁合金狀態(tài)表示法表二： 1、表面覆蓋有一層氧化物薄膜； 2、高導(dǎo)熱性； 3、高熱膨脹系數(shù)； 4、低熔點； 5、溫度接近熔點時，顏色不發(fā)生改變。二、焊接特點 鋁與鋼焊接的不同點問題鋁氧化鋁薄膜熔 點600C2050C比 重2.713.95結(jié) 論氧化鋁的熔點約為,鋁的3.4倍，比重約為鋁的1.4倍，會阻礙金屬之間的熔合，易形成夾渣。 鋁和氧的親和力很強， 常溫下會在表面生成厚0.10.2mm致密Al2O3薄膜；有利于防腐，但不利于弧焊。氣體保護焊焊鋼的電流(A)焊鋁合金的電流(

4、A)焊接2mm材料406080120結(jié) 論運行成本較高，需用新工藝來降低運行成本。 鋁的導(dǎo)熱系數(shù)約為鋼的3 5倍，焊接需要消耗更多的熱量，需功率大的焊接熱源與設(shè)備。焊瘤焊接缺陷咬邊未焊透塌陷夾渣燒穿氫氣孔熱裂紋熱裂紋塌陷氫氣孔熱裂紋熱裂紋夾渣氫氣孔T（K）=273.15+t()氫熔融狀態(tài)(ml/g)高溫凝固狀態(tài)（ml/g）溶解度0.00690.00036結(jié) 論前后相差近20倍, 直接導(dǎo)致鋁合金在冷卻時會逸出大量過飽和氫 問題鋼的冷卻速度鋁合金的冷卻速度冷卻速度147結(jié) 論快速冷卻過程中，氫氣來不及逸出會在焊縫金屬中形成氣孔。因此，焊縫產(chǎn)生氣孔的傾向非常大。也需采用新工藝來保證連接強度，同時考慮

5、工場除濕氫氣孔形成與解決舉例氫的主要來源焊絲H2油污油漆灰塵氧化鋁受潮氣象問題鋼鋁合金熱膨脹系數(shù)0.0000118 /0.0000238 /結(jié)晶收縮率2.3%6%結(jié) 論 鋁的線膨脹系數(shù)和結(jié)晶收縮率比鋼大2倍，這種尺寸變化與傾向在加上雜質(zhì)與合金元素的作用，會在剛性較大的接頭中產(chǎn)生裂紋，在剛性較低的部分產(chǎn)生變形。因此，需要設(shè)計合理的焊縫和接頭及在薄管與鈑金連接的地方采用新工藝是首要任務(wù)。熱裂紋形成與解決舉例熱裂紋的常見形態(tài)問題鋼的焊接鋁合金的焊接顏色觀察有明顯變化沒有明顯變化結(jié) 論 常因溫度過高不易被察覺而導(dǎo)致燒穿或嚴重塌陷，特別是起收弧的方法上人工不容易掌握；焊接關(guān)鍵部件時需要較高技能。因此，在

6、工藝設(shè)計時，關(guān)鍵工序需盡量啟用機器人工作站來確保焊接質(zhì)量；如主梁、框架、薄壁件與鈑金件的焊接等。燒穿和塌陷形成與解決舉例化學(xué)工業(yè)出版社： 美Woward B. Cary 與Scott C. Helzer 巨著現(xiàn)代焊接技術(shù)原著第六版395頁三、焊接難易度嗯！。 沒有這么難嘛！鋁合金的焊接 比焊鋼件容易。 哎呀！。就是薄壁件焊后變形了。七拱八翹的，的想個什么辦法才好??！焊接變形與尺寸控制舉例設(shè)計措施合理選擇焊接尺寸合理選擇焊接形式減少不必要的焊縫合理安排焊縫位置工藝措施焊前預(yù)防過程控制焊后矯正預(yù)變形法預(yù)拉伸法剛性固定組裝法合理的方法規(guī)范的參數(shù)合理的順序隨焊兩側(cè)加熱隨焊碾壓隨焊激冷 3mm材料隨焊激

7、冷MIG焊TIG焊保濕棉冷卻法恒溫恒濕空冷法冷卻裝置法隨焊激冷尺寸控制加熱矯形法機械校形局部熱矯正整體熱矯正 四、焊前準備 項目位置要求焊前焊口的清理方法焊絲無采用已經(jīng)可靠表面處理、并未被氧化或受污染的焊絲，開包后應(yīng)在8小時內(nèi)施焊；否則應(yīng)重新進行化學(xué)法清理。坡口內(nèi)外3050mm1、丙酮清除油污；2、采用機械法。結(jié) 論采用機械清理氧化皮和丙酮油污；這樣質(zhì)量穩(wěn)定經(jīng)濟。項目使用方法丙酮除油污將丙酮注入到礦泉水瓶中，瓶蓋上扎幾個小孔，霧狀噴灑在鋁合金表面，用工業(yè)擦拭紙或布清潔即可。機械法用0.3mm以上的不銹鋼絲做刷子，采用風(fēng)動打磨或手動打磨?；瘜W(xué)法用約70 510%的NaOH溶液浸泡3060秒或用常

8、溫510%的NaOH溶液浸泡3分鐘后；接著在常溫下用約15%的HNO3浸泡2分鐘左右后用溫水清洗?；蛴美渌疀_洗，再使其完全干燥。結(jié) 論鋁合金焊接應(yīng)選擇參數(shù)自適應(yīng)MIG/TIG弧焊機。項目位置要求焊接坡口加工基本要求與裝配3mm管材a1平整、無毛刺、無鈍邊和飛邊；角度7075為宜。3mm管材a2管內(nèi)壁應(yīng)倒0.51.5mm的角，其他同上。3管材組對a2內(nèi)壁平齊、錯邊量應(yīng)符合b0.5mm；間隙盡可能等于零。不同壁厚組對a1+a2對接焊應(yīng)有14的過渡段,其他同上。結(jié) 論各工位有冷卻時間，坡口這時采用機械法比較經(jīng)濟。焊縫背面是否倒角對焊縫的影響Al2O3Al2O3機械法去除氧化皮比較適用！MIG焊機TI

9、G焊機鋁焊絲TIG焊槍雙工位MIG焊機MIG焊槍項目焊機的品質(zhì)要求焊機的使用要求TIG焊機參數(shù)穩(wěn)定、調(diào)節(jié)靈活和安全可靠；具有陡降的外特性和足夠的電容量性能；具有引弧、穩(wěn)弧和消除直流分量裝置。焊機在使用前，先檢查接地是否完好，冷卻水路和氣路是否暢通，其各項功能須確保能正常工作。MIG焊機恒流電源與電壓反饋送絲；DSP全數(shù)字化雙脈沖多功能；具有專家數(shù)據(jù)庫，電壓、電流自動運算匹配。結(jié)論采用MIG/TIG參數(shù)自適應(yīng)數(shù)字化焊機。項目鋁合金惰性氣體保護焊焊接環(huán)境的基本參數(shù)和要求焊接氣象相對濕度75%，環(huán)境溫度5，風(fēng)速3m/min作業(yè)區(qū)域除塵、除煙、防風(fēng)、防雨雪及防止弧光干擾設(shè)施，煙塵6mg/m3鋁粉塵防爆

10、極限4mg/m3 作業(yè)人員防弧光頭罩，防護服，8小時85dB，適宜的作業(yè)溫度1228武漢氣象相對濕度83，環(huán)境溫度-18.142.2結(jié) 論全鋁MIG焊時車間應(yīng)全面制冷除塵通風(fēng)，焊接工序安裝局部恒溫恒濕、除塵及具備防弧光設(shè)施的焊接工房同時作業(yè)人員穿戴防護設(shè)備。西南鋁業(yè)企業(yè)標(biāo)準； 國家相關(guān)焊接安全防護標(biāo)準見后頁 焊接場所應(yīng)保持清潔；除應(yīng)有防風(fēng)、防雨雪、除塵、除煙、防噪聲及多人操作的防弧光設(shè)施外，還應(yīng)保證焊接時相對濕度80%，環(huán)境溫度5， 風(fēng)速0.3m/s 。盡量選用大直徑焊絲鋁合金系列焊接形式焊接材料選用Al-Mg弧焊CB-AMr2、CB-AMr3、CB-AMr6、CB- AMr61、CB-AMr

11、63、1557、1577Al-Cu弧焊01201、01217結(jié) 論焊絲原則上選擇與母材成分相同的鋁及鋁合金焊絲或板條材料厚度保護氣體的選用使用特點8mmAr100%電弧穩(wěn)定、引弧方便8mmAr70 % + He30 %焊接速度更快、氣孔率減少，熔深增加對氣孔要求高、多接頭組合處Ar70 % + He30 %同上選用純度99.95%的Ar或者He效果比較組對與定型焊要點 由于鋁及鋁合金管導(dǎo)熱快、熔池結(jié)晶快，所以，組對時不留間隙、鈍邊；應(yīng)避免強制進行，以減少焊接后產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力，定位焊縫長度10-15mm為準。 定位焊位置在管的7點、9點、12點處；定位焊焊縫常做為正式焊縫保留，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時

12、處理。 MIG焊 五、焊接改善 厚度5mm焊件不需要預(yù)熱（體積較大的除外），焊前在試板上試焊，當(dāng)確認無氣孔后再進行正式焊接。 采用高頻引弧，起弧點應(yīng)越過中心線20mm左右，并停留不動約2-3秒。 然后在保證焊透的情況下，采用大電流、快速焊；焊絲不擺動，焊絲端部不應(yīng)離開氬氣保護區(qū)。如離開氬氣保護區(qū)，焊絲端部應(yīng)剪掉。TIG焊鋁弧焊改善課題解決方案 如何增大氬氣保護區(qū)和保護效果 采用大直徑焊槍噴嘴，加大焊槍氬氣流量；當(dāng)噴嘴上有明顯阻礙氬氣氣流流通的飛濺物附著時，必須將飛濺物清除或更換噴嘴。如何有效防止氣孔的產(chǎn)生采用大電流、快速焊。如何有效避免產(chǎn)生縮孔 收弧時，注意填滿弧坑,縮小溶池, 終點的結(jié)合處應(yīng)焊過2030mm；?；『螅舆t停氣6秒。什么方法才有利于焊透 可旋轉(zhuǎn)的工裝上進行鋁及鋁合金管角焊、對接平焊時，焊炬應(yīng)處于稍帶上坡焊位置。 按HGJ222-1992鋁及鋁合金焊接技術(shù)規(guī)范對所有焊縫進行表面及內(nèi)部射線、超聲波探傷檢查。超聲波探傷儀相控陣超聲波探傷儀參考文獻：1、車間空氣中