鋁合金焊接基礎(chǔ)知識(shí)

1、鋁合金焊接基礎(chǔ)知識(shí)、鋁及鋁合金焊接的特點(diǎn)及焊接性1、常見鋁及鋁合金的分類鋁為銀白色輕金屬，純鋁的熔點(diǎn)為660C,密度2.7g/cm3。工業(yè)用鋁合金的熔點(diǎn)約為560Co按照GB/T3190-1996或GB/T16474-1996的規(guī)定，純鋁和鋁合金牌號(hào)命名的基本原則是：可直接采用國際四位數(shù)字體系牌號(hào)；未命名為國際四位數(shù)字體系牌號(hào)的純鋁及其合金采用四位字符牌號(hào)。城軌事業(yè)部目前常用的鋁材主要有以下三種:5083-H111,5表示為Al-Mg系，H111加工硬化狀態(tài)：最終退火后又進(jìn)行了適量加工硬化。主要用于折彎件用的板材。6005A-T6,6表示為Al-Mg-Si系，T6熱處理狀態(tài)：固溶處理后再人工時(shí)

2、效的穩(wěn)定狀態(tài)。除牽引梁型材為6082之外，其余所有的型材均為6005A6082-T6,絕大部分板材。、鋁合金焊接基礎(chǔ)知識(shí)1、定義：ISO857-1中對(duì)熔化極氣體保護(hù)焊定義如下：使用絲狀電極的MIG/MAGI接原理圖金屬電弧焊，在過程中外部氣源提供的氣體形成的屏障將電弧和熔池與空氣隔離。根據(jù)使用的保護(hù)氣體類型，進(jìn)一步劃分為：當(dāng)使用惰性氣體時(shí)為熔化極惰性氣體保護(hù)電弧焊（MIG）。當(dāng)使用活性氣體時(shí)為活性氣體保護(hù)電弧焊（MAG）。1-母材2-電弧3-焊縫4-套筒5-保護(hù)氣體6-導(dǎo)電嘴7-焊絲8-送絲輪原理：通過送絲馬達(dá)由絲盤提供的焊絲，僅在離開焊槍前通過簡短地接觸導(dǎo)電嘴加載電流，以便電弧能在焊絲的端部

3、和工件之間燃燒。保護(hù)氣體由保護(hù)氣噴嘴流出覆蓋焊絲。這樣保護(hù)了焊接金屬，防止空氣中的氧、氫、氮等的滲透。保護(hù)氣體除了保護(hù)熔池之外還有其他作用，比如它確定了電弧氣氛的成分，從而也影響了電弧的導(dǎo)電性和由此決定的焊接特性。此外它還對(duì)吸收和燒損過程以及形成的焊縫的化學(xué)成分有影響，即它由焊接冶金學(xué)方面的作用。2電流類型MIG焊接通常使用直流電源焊接，電極（焊絲）連接到電源的正極，工件連接到電源的負(fù)極。3焊接材料鋁和鋁合金焊接用焊材一般為實(shí)芯焊絲，焊材標(biāo)準(zhǔn)為ENISO18273。城軌事業(yè)部常用的MIG焊絲材質(zhì)為5083,常見直徑為1.2mm,底架手工MIG焊及自動(dòng)焊接使用的則為1.6mm。通常規(guī)格為7Kg/

4、盤。4保護(hù)氣體DINEN439標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了MIG/MAG焊用保護(hù)氣體。該標(biāo)準(zhǔn)定義了所有弧焊和弧割用的保護(hù)氣體。城軌事業(yè)部常用焊接氣體為99.9999%的高純量（Ar）,只有在底架焊接時(shí)為增加熔深采用氮氮混合氣體，成分為70%氧氣+750ppm氮?dú)?剩余氮?dú)?。這是因?yàn)樵诘獨(dú)庵刑砑拥獨(dú)饽芨纳齐娀夥盏臒醾鲗?dǎo)性和保溫性能，這兩種影響產(chǎn)生了高能量的電弧和更好的電弧穿透性。MIG焊接常用氣體流量為1820L/min。5焊縫坡口的形式鋁及鋁合金焊接時(shí)，坡口一般采用機(jī)械方法加工，常見的坡口形式如下:雙邊蜂A10華邊焊1常墊板A12V形坡口單邊焊3-If常墊板3-30T形接頭單邊焊2角接接頭單邊理2雙邊停3搭接

5、接頭單邊那2波口類型適應(yīng)焊接厚度（mm圖示1形坡口單邊用3-8i雙邊理5V形坡口單邊焊3-10帶墊板3-40T形接頭表5DINEN29692中關(guān)于坡口的定義6襯墊MIG焊接時(shí)功率較大，熔透能力強(qiáng)，這樣就造成焊縫金屬在焊縫根部下漏,有利于縮小接頭有關(guān)尺寸，操作條件較為寬松,墊板分為可移除式焊接墊板和永久性焊接墊板，銹鋼或陶瓷，如下.17焊接位置ISO6947中定義焊接位置如下：RA對(duì)操作技可以適當(dāng)降低。焊接可移除式焊接墊板常見材質(zhì)為不J.C,PB造成根部裂紋，根部成型差等缺陷。所以鋁合金焊接全焊透時(shí)常需要加焊接墊板,PA-平焊PE-仰焊PB-平角焊PF-立向上焊PC-橫焊PD-仰角焊PG-立向下

6、焊三鋁合金焊接實(shí)做鋁合金焊接因材料的特殊性，在整個(gè)焊前準(zhǔn)備、焊接過程及焊后處理過程中有較多的注意事項(xiàng)及禁忌，操作人員必須注意這些事項(xiàng)，才能焊接出合格的焊縫。1焊前準(zhǔn)備在焊接前，必須對(duì)工件表面及型腔內(nèi)部的鋁屑、飛濺、毛刺、灰塵、機(jī)加工殘留的切削液清理干凈，然后使用異丙醇清洗液將焊縫區(qū)域清洗干凈后用干凈的白棉布擦干。使用風(fēng)動(dòng)不銹鋼鋼絲輪將焊縫區(qū)域（坡口邊緣兩側(cè)各20mm）氧化膜打磨掉，直到焊縫區(qū)域呈現(xiàn)亮白色。若清理氧化膜后12小時(shí)后并未焊接，在下次施焊前需重新打磨氧化膜。打磨過鋼材的工具不得再用于打磨鋁材。檢查焊縫，焊接區(qū)域不得有鋼絲輪吊落的鋼絲等雜物。要求全焊透的焊縫，要留有23mm的焊縫間隙，

7、角焊縫裝配間隙要盡量的小。檢查溫濕度，作業(yè)區(qū)要求溫度在5c以上，濕度小于70%。環(huán)境不符合要求，不能進(jìn)行焊接作業(yè)，當(dāng)濕度超過60%而小于70%之間時(shí)，操作人員需隨時(shí)關(guān)注濕度。夏季多雨季節(jié)濕度易超標(biāo)，需多關(guān)注。檢查焊機(jī)狀態(tài)，檢查保護(hù)氣體的壓力、余量等，焊絲的余量。使用尖嘴鉗將導(dǎo)電嘴擰緊2焊接過程對(duì)超過8mm厚板的接頭使用氧一乙烘焰預(yù)熱，預(yù)熱溫度80120C。使用溫度計(jì)對(duì)預(yù)熱溫度進(jìn)行測量，切勿不使用儀器而僅評(píng)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)判斷。引弧焊槍開關(guān)按下后，焊絲開始按預(yù)設(shè)速度送絲，同時(shí)保護(hù)氣體開始流出。當(dāng)焊絲接觸工件表面而短路，產(chǎn)生很大短路電流使焊絲尖端材料氣化引燃電弧。此時(shí)電弧還很微弱，若送絲速度很高則電弧很可

8、能被焊絲擠壓而熄滅，這就需要二次引弧或三次引弧?，F(xiàn)代的智能化焊機(jī)為了解決這種問題，可以編制特殊的引弧程序：在起弧的瞬間增大電流，使焊絲“過燒”，從而避免焊絲擠壓微弱的電弧而造成熄弧，待電弧穩(wěn)定后引弧程序終止，電流回歸正常。焊接引弧后，焊槍以一定姿態(tài)運(yùn)行，焊槍與工件及焊接方向應(yīng)保持一定的角度，但運(yùn)行過程中可機(jī)動(dòng)地調(diào)整。焊槍指向焊接前進(jìn)方向時(shí)稱為左焊法，焊槍指向反焊接方向時(shí)稱為右焊法，如下圖所示右懶若其他焊接條件相同，左焊法時(shí)熔深較小，焊道較寬較平，熔池被電弧力推向前方，操作者易觀察到焊接接頭位置，易掌握焊接的方向；右焊法可獲得較大的熔深，焊道窄而凸起，熔池被電弧力推向后方，電弧能直接作用于母材上

9、。鋁及鋁合金的焊接多采用左焊法及亞射流過渡方式。焊接時(shí)，噴嘴下端與工件間的距離保持在8mm15mm之間。過低易與熔池接觸，過高時(shí)，弧長被拉長，保護(hù)效果變差，熔深變淺焊槍擺動(dòng)在焊接過程中，可以通過有規(guī)律的焊槍擺動(dòng)，來提高焊縫質(zhì)量，完成焊接工作，常用的四種擺動(dòng)方式，其一為小幅度起伏擺動(dòng)，在電流較大時(shí)，此種擺動(dòng)方式可使打底焊不至燒穿，同時(shí)可加大熔深，使焊縫飽滿；其二為較大幅度的在焊接方向前后擺動(dòng)，適用于厚板，但焊絲擺動(dòng)幅度不能超越熔池，具步驟為：前進(jìn)一回拉一停留一再前進(jìn)一再回拉一一采用這種方式可以避免燒穿，同時(shí)能加大熔深；其三為劃圈擺動(dòng)，適用于焊接時(shí)溫度過高而需避免過熱，此法可將焊接熱擴(kuò)散，但熔深將

10、有所降低；其四為“八字步”式擺，適用于PF位置的焊縫，這種擺動(dòng)可以防止金屬液下墜，也可避免燒穿。多道焊對(duì)較厚的工件焊接時(shí)，一道焊縫已經(jīng)不能填充滿焊道，這時(shí)就需要多層多道焊接。對(duì)于單面多道焊，每焊完一條焊道，需要使用鋼絲刷等工具清理焊縫表面。熔覆焊道要寬而淺，以便于氣體的逸出。鋁合金焊接時(shí)還需嚴(yán)加控制層間溫度為60100C（使用溫度計(jì)測量），以防過熱產(chǎn)生熱裂紋等缺陷。對(duì)于雙面多層多道焊，正面打底焊應(yīng)一次焊透，在焊完一面在反面清根后，需做PT（滲透探傷）檢查無裂紋后，方可進(jìn)行反面打底焊接。熄弧熄弧時(shí)容易產(chǎn)生弧坑及焊縫過熱，從而產(chǎn)生弧坑裂紋?，F(xiàn)代焊機(jī)一般都帶有熄弧程序，可以在關(guān)閉焊槍開關(guān)后電流遞減，

11、并保持氣體通送一定時(shí)間，從而時(shí)弧坑填滿。操作者需要在關(guān)閉焊槍開工后繼續(xù)停留一會(huì)再移開焊槍，并將余高過高處修磨平整。鋁合金焊接中，起弧端和收弧端是裂紋的高發(fā)區(qū)域，所以若焊縫中間停頓，若在接頭處再次起弧，必需再次將接頭打磨成斜坡狀。對(duì)于重要的焊縫，如鋁合金地鐵車體底架的牽引梁與枕梁20mm厚板雙面焊縫，需添加起弧板及收弧板，在焊縫區(qū)域外進(jìn)行起弧和收弧，待焊接完成后將起弧板及收縫有無缺陷，以便返工?；“迩谐?。目前城軌事業(yè)部采用TPS系列焊機(jī)，都有起弧及收弧程序，操作者在焊接前需根據(jù)板厚對(duì)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)設(shè)定。焊接完成后，需對(duì)焊縫表面的黑灰等進(jìn)行清理（焊接Al-Mg合金時(shí)，出現(xiàn)少量黑污不是缺陷），并目檢焊

12、縫質(zhì)量，對(duì)有缺陷處進(jìn)行標(biāo)記，以便后續(xù)制定返工方案。四常見鋁合金焊接缺陷及成因常見缺陷成因焊縫金屬裂紋1參數(shù)選擇不合適，焊縫深寬比太大2熄弧不佳導(dǎo)致產(chǎn)生弧坑近縫區(qū)裂紋1近縫區(qū)過熱2焊接熱輸入過大焊縫氣孔1工件表面未清理干凈，有氧化膜、油污、水分等2焊材表面有氧化膜、油污、或焊材受潮3電弧太長，或套筒堵塞等導(dǎo)致氣體保護(hù)效果欠佳4電弧電壓太高，造成電弧分散，氣體保護(hù)效果變差咬邊1焊接速度太快2電弧電壓太局，熔池過人。3電流過大4電弧在熔池邊緣停留時(shí)間不當(dāng)5焊槍角度不止確未熔合1工件邊緣或坡口區(qū)域清理不到位2熱輸入不足未焊透1接頭設(shè)計(jì)不合適，坡口太窄或間隙太小等2焊接技術(shù)不當(dāng)，電弧應(yīng)處于熔池前沿3熱輸入不