有色金屬的焊接

第五章

有色金屬的焊接5.1鋁及鋁合金的焊接點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本主要內(nèi)容鋁及鋁合金應(yīng)用鋁的性質(zhì)鋁及鋁合金的焊接性鋁及鋁合金的分類鋁合金：5083解決鋁合金5083焊接焊接工藝具體分析步驟物理性能化學(xué)成分焊接性擬定焊接工藝焊接工藝評定優(yōu)質(zhì)接頭高效經(jīng)濟低碳環(huán)保5.1.1.鋁及鋁合金的分類、成分及性能鋁及鋁合金分類按鋁制產(chǎn)品形式按合金系列按強化方式非熱處理強化鋁合金變形鋁合金鑄造鋁合金熱處理強化鋁合金工業(yè)純鋁Al-Cu合金Al-Mn合金Al-Si合金Al-Mg合金Al-Mg-Si合金Al-Zn-Mg-Cu合金_____1000系列

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2000系列

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3000系列

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4000系列

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5000系列

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6000系列

___7000系列－－－3系列、4系列、5系列－－－2系列、6系列、7系列非熱處理強化鋁合金熱處理強化鋁合金鍛造鋁合金熱處理強化鑄造鋁合金非熱處理強化2.707.8724·10-67512·10-6密度膨脹系數(shù)導(dǎo)熱率235氧化物熔點20501400鋁與鐵的物理性質(zhì)對比熔點6601536

——不利于雜質(zhì)、夾雜物的浮出，也不利于氣泡的逸出——鋁及其合金熔合區(qū)的冷卻速度很快，易造成不熔合密度小導(dǎo)熱系數(shù)大線膨脹系數(shù)大——焊接時易變形良好耐蝕性、較高比強度、優(yōu)異低溫韌性——面心立方晶格，無同素異晶轉(zhuǎn)變，具有良好的壓力加工能力化學(xué)活性強，表面極易形成難熔氧化膜焊縫金屬夾雜氧化膜易吸水分，易成氣孔化學(xué)性質(zhì)鋁及鋁合金焊接不利方面１極易氧化，高熔點、密度大的氧化物，使焊縫產(chǎn)生未熔合或夾渣２易產(chǎn)生氣孔－－液態(tài)鋁能溶解大量氫而固態(tài)時幾乎不溶解氫易產(chǎn)生裂紋－－高溫時鋁的強度低，塑性差，且線膨脹系數(shù)大、易產(chǎn)生應(yīng)力變形和裂紋３鋁及鋁合金焊接不利方面４合金易損失——鋁合金含的低沸點合金元素（如Mg、Zn、Mn等），焊接時極易蒸發(fā)、燒損５熱量損失快——熱導(dǎo)率大，熱量損失大，需能量大或密集的熱源固態(tài)——液態(tài)無顏色變化--操作困難--易焊穿６焊縫氣孔熱裂紋接頭“等強性”耐蝕性焊接性分析鋁及鋁合金焊接中易出現(xiàn)的問題？1.焊縫中的氣孔氫主要原因來源1).弧柱氣氛中的水分2).焊接材料、母材所吸附的水分3).焊絲、母材表面氧化膜吸附的水分來源（1）鋁及鋁合金形成氣孔的原因1).弧柱氣氛中的水分的影響氣孔形成原因特點弧柱氣氛中的水分分解而來的H，溶入過熱熔融金屬中白亮內(nèi)壁氣孔成因及特點氫在鋁中的溶解度0.690.036相差約20倍溶解熔池中的大量H,在焊縫金屬冷凝時來不及析出，形成氣孔第五章有色金屬的焊接鋁及鋁合金比重小、導(dǎo)熱性強不同合金系對弧柱氣氛中水分的影響不同1.純鋁對氣氛中的水最敏感2.Al-Mg合金，隨Mg增加不敏感焊接方法不同對弧柱氣氛中水分的敏感性也不同同樣氣氛下MIG焊縫氣孔比TIG大MIG/TIG——MIG焊時，弧柱溫度高，熔滴比表面積大，焊縫氣孔傾向大于TIG第五章有色金屬的焊接2).氧化膜中水分的影響

生成氣孔的主要原因

——焊絲或工件的氧化膜所吸附的水分Al-Mg合金氧化膜由Al2O3、MgO構(gòu)成，

MgO越多，氧化膜越不致密，吸水性越強鋁合金氣孔傾向大于純鋁原因熔深大，坡口端部氧化膜速熔，水分排出熔透不足，易產(chǎn)生水分1．MIG2．TIG焊接方法不同

對氧化膜中的水分影響也不同MIG/TIG（2）防止焊縫氣孔的途徑１、減少氫的來源途徑2、控制焊接參數(shù)（2）防止焊縫氣孔的途徑１、減少氫的來源途徑焊絲、焊條、焊劑保護氣體干燥處理

氬中的含水量<0.08％化學(xué)方法或機械方法焊絲及母材表面氧化膜清除措施（二）防止焊縫氣孔的途徑2、控制焊接參數(shù)途徑熔池高溫存在的時間限制溶氫量改善氫的逸出條件TIG焊時大焊接電流較高的焊接速度減少焊逢中氣孔降低焊接速度提高熱輸入減少焊逢中氣孔MIG焊時鋁合金焊接時，常見的焊接裂紋焊縫凝固裂紋近縫區(qū)液化裂紋2.焊接熱裂紋鋁合金屬共晶合金_____易溶共晶的存在是鋁合金產(chǎn)生凝固裂紋的重要原因之一焊接時產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力_____鋁合金的線膨脹系數(shù)約為鋼的1倍第五章有色金屬的焊接（1）鋁合金焊接熱裂紋的特點1)合金系統(tǒng)的影響2)焊絲成分的影響3)焊接工藝參數(shù)的影響途徑（2）防止焊接熱裂紋的途徑圖5-7鋁合金的裂紋敏感性1)合金系統(tǒng)的影響從防止熱裂紋考慮控制適量的易熔共晶和縮小結(jié)晶溫度區(qū)間。少量易熔共晶的存在會增大其凝固裂紋傾向，但適量的易熔共晶能改善合金的流動性，從而提高其抗裂性能。第五章有色金屬的焊接不同防銹鋁在TIG焊時對于硬鋁之類的高強鋁合金，可以采用標(biāo)準(zhǔn)的Al-5％Si焊絲，能產(chǎn)生較多的易熔共晶，流動性好，對裂紋具有“愈合”作用。超硬鋁焊接，采用Al-Zn-Mg系合金焊絲，改善其焊接性。第五章有色金屬的焊接同質(zhì)焊絲，裂紋傾向大異質(zhì)焊絲，即其他合金組成的焊絲

采用標(biāo)準(zhǔn)的Al-5％Si焊絲、Al-5％Mg焊絲，具有較好的抗裂效果。2)焊絲成分的影響3)焊接工藝參數(shù)的影響1熱能集中的焊接方法——防止粗大柱狀結(jié)晶，改善抗裂性能2小焊接電流——減少焊接熔池過熱，有利提高抗裂性3提高焊接速度——增大了焊接接頭的應(yīng)力，增大熱裂傾向焊縫區(qū)熔合區(qū)HAZ4.焊接接頭的“等強性”焊縫區(qū)

——焊縫成分與母材一致，強度差別不大，塑性不如母材

——異質(zhì)主要取決于焊接材料

——工藝因素：多到焊時，后道焊縫能重熔一部分，沒有層間細(xì)化現(xiàn)象，還能發(fā)生缺陷累計，層間溫度過高時，可使層間出現(xiàn)裂紋4.焊接接頭的“等強性”非時效強化鋁合金時效強化鋁合金——晶粒粗化降低塑性——晶粒粗化、晶界液化裂紋，降低塑性熔合區(qū)4.焊接接頭的“等強性”非時效強化鋁合金時效強化鋁合金——主要發(fā)生焊前經(jīng)冷作硬化的合金——HAZ峰值溫度超過再結(jié)晶溫度的區(qū)域時產(chǎn)生明顯軟化HAZ軟化——軟化程度取決第二項性質(zhì)———焊接熱循環(huán)（除Al-Zn-Mg合金)4.焊接接頭的耐蝕性焊接接頭的耐蝕性通常都低于母材的耐蝕性原因焊接接頭組織不均勻析出相存在時，可使其電極電位不均勻焊縫金屬的不純、致密性差

第五章有色金屬的焊接（1）改善接頭組織成分的不均勻性焊接材料的合金化、細(xì)化晶粒并防止缺陷、限制焊接熱輸入以減小焊接熱影響區(qū)，并防止過熱（2）消除焊接應(yīng)力——局部錘擊，焊后熱處理（3）采保護措施——涂層或陽極氧化處理等。目前主要采取措施改善耐蝕性：5.1.3鋁及鋁合金的焊接工藝1.焊接方法第五章有色金屬的焊接鋁及鋁合金焊接方法：－鎢極氬弧焊等（TIG）－熔化極惰性氣體保護焊（MIG）－等離子弧焊（PLW）－釬焊－常規(guī)摩擦焊－攪拌摩擦焊（FSW）－電阻焊等。

目前鎢極氬弧焊和熔化極惰性氣體保護焊是應(yīng)用較多的焊接方法第五章有色金屬的焊接1）TIG焊工藝方法適用于薄板，變形小、氣孔率低、質(zhì)量好、用于要求嚴(yán)格的產(chǎn)品。選用交流TIG焊，背面加氣體保護措施。交流TIG焊負(fù)半波可去除氧化膜，正半波可減少鎢極過熱。TIG焊工藝方法常見缺陷為氣孔，產(chǎn)生原因由于Ar純度低、焊絲/坡口不潔、保護效果不好、焊接參數(shù)不合適、鎢極伸出長、電弧太長或電弧不穩(wěn)。第五章有色金屬的焊接影響電弧熱量分布及熔透情況見下圖。母材70%50%

30%電極30%50%

70%直流正接交流直流反接

TIG焊的熱量分布與熔深示意圖第五章有色金屬的焊接2）MIG焊工藝方法

MIG焊熔滴過渡有短路過渡、射流過渡和亞射流過渡三種形式。短路過渡電弧短，需采用小電流、細(xì)絲（￠0.8、￠1.0mm）施焊，發(fā)出爆破聲音，淺熔深，多用于薄壁（1-2mm）零件的角接或?qū)咏宇^。射流過渡電弧較長，呈現(xiàn)窄而深的指狀熔深，焊縫兩側(cè)面焊透不良，易出現(xiàn)氣孔和裂紋等缺陷。亞射流過渡電弧稍長，發(fā)出輕微爆破聲音，亞射流熔滴過渡可得到盆底狀焊縫截面熔深，力學(xué)性能優(yōu)于短路淺熔深和射流過渡指狀熔深。

MIG焊推薦采用亞射流熔滴過渡形式第五章有色金屬的焊接焊后質(zhì)量與焊接設(shè)備功能有一定關(guān)系，目前軌道車輛制造業(yè)多選用脈沖MIG焊機。為提高效率和降低氣孔傾向可選用Ar+He氣體，要控制好送絲速度、焊槍傾角、焊接速度、噴咀高度，送絲軟管用聚四氟乙烯或尼龍軟管。焊前一般不預(yù)熱，板厚較大時，只需預(yù)熱起弧部位。第五章有色金屬的焊接板厚mm坡口形式坡口角度°間隙mm鈍邊mm焊絲直徑mm送絲速度m/min焊接電流A電弧電壓V焊道數(shù)24556681012IIIYIYYYY---70-707060600000000002451.561.51.52.01.50.81.21.61.61.61.61.61.61.25.03.14.35.67.16.01.L.6.82.L.6.81.L.6.22.L.6.0G.7.21.L.13.72.L.12.2G.15.61101702001602301702202202202002302402202502022252226222626262426262628111111233鋁合金MIG焊對接接頭典型焊接參數(shù)第五章有色金屬的焊接TIG焊MIG焊2.焊接材料1）鋁及鋁合金焊絲選擇原則

鋁及鋁合金焊絲的選擇包括以下因素，但最終的選擇應(yīng)取決于實用性及其影響因素的評定。—與母材化學(xué)成分相容性；—保證接頭力學(xué)性能要求，包括熱影響區(qū)和焊縫金屬；—產(chǎn)品焊后要求，如表面陽極氧化處理和最后處理；—滿足接頭抗腐蝕能力；—最佳的焊接適合性。第五章有色金屬的焊接三、焊絲的選用必須首先考慮基體金屬的成分，產(chǎn)品具體要求施工條件。1．同質(zhì)焊絲焊絲成分與母材成分相同，或從母材上切下板條作填充金屬。母材為純鋁LF2l、LF6、LYl6和Al-Zn-Mg合金，可采用同質(zhì)焊絲。第五章有色金屬的焊接2．異質(zhì)焊絲為了滿足焊接時抗裂要求，焊絲成分與母材成分有較大差異。如高M(jìn)g焊絲焊接低Mg的Al-Mg合金，用Al-5％Si焊絲焊接Al-Cu-Mg合金等。

Al-5％Si焊絲(LT1)，可用于焊接多數(shù)鋁合金，焊接硬鋁或鍛鋁抗裂性好，但不適宜焊接含Mg量較高的合合(因易形成脆性相Mg2Si)。焊接低Mg的Al-Zn-Mg第五章有色金屬的焊接合金有時也可以使用。

Al-5％Mg焊絲(LF10、LF11、5356)，可用于焊接含Mg合金，如LF3、LF6、LC4等。

LY16焊絲主要用于焊接與其成分基本相同的Al-Cu-Mn合金，也可用于焊接Al-Cu-Mg合金硬鋁。第五章有色金屬的焊接3.焊前清理和預(yù)熱（1）化學(xué)清理

第五章有色金屬的焊接效率高，質(zhì)量穩(wěn)定，適用于清理焊絲以及尺寸不大、批量生產(chǎn)的工件。焊絲清洗后在150~200℃烘箱內(nèi)烘焙0.5h，100℃烘箱內(nèi)隨用隨取。（2）機械清理第五章有色金屬的焊接丙酮或汽油擦洗工件表面油污，然后切削工件表面?？捎勉姷?，刮刀、銼刀，不銹鋼絲刷不宜采用砂紙或砂輪打磨清理后的焊絲、工件焊前存放不要超過12h。（3）焊前預(yù)熱第五章有色金屬的焊接厚度超過5-8mm的厚大鋁件焊前預(yù)熱，防止變形和未焊透，減少氣孔。一般預(yù)熱到90℃1）焊前清理焊接前，母材及焊接區(qū)必須清理，可采用化學(xué)清理、機械清理方法?；瘜W(xué)清理采用先堿、后酸、最后水方法清理；機械清理采用弓弧銼刀、電（風(fēng)）動銑刀、鋼絲輪等工具清理。推薦的化學(xué)清理步驟：5~10%NaOH水溶液（約70℃）浸泡30~60秒→清水沖洗→15%HNO3水溶液（常溫）浸泡2分鐘→清水沖洗→溫水沖洗干凈→干燥處理。機械清理注意事項：不可使用普通銼刀、三砂（砂紙、砂布、砂輪）清理。第五章有色金屬的焊接4.焊接工藝要點2）預(yù)熱、層間溫度及其溫度測量鋁材焊前預(yù)熱的目的：

—消除焊前鋁材表面的濕度，如在工地焊接；

—避免在較低溫度下開始焊接的不規(guī)范性；

—在大厚度鋁材焊接中的溫度差獲得熱平衡；

—避免焊接較厚部分冷卻產(chǎn)生的影響。為防止對焊接過程中的有害影響，預(yù)熱溫度盡可能低些，持續(xù)時間應(yīng)盡可能短。第五章有色金屬的焊接變形鋁合金焊接的預(yù)熱溫及持續(xù)時間推薦值第五章有色金屬的焊接控制層間溫度的目的：—預(yù)防由于過熱而降低機械性能；—減小熱影響區(qū)內(nèi)軟化區(qū)范圍；—減小熱影響區(qū)內(nèi)由于過時效而引起的穩(wěn)定相形成并與基礎(chǔ)相的脫離?？刂茖娱g溫度同時，還應(yīng)盡量減少焊接層道數(shù)，以減小接頭軟化傾向。第五章有色金屬的焊接母材預(yù)熱溫度最大℃中間焊層溫度最大℃非熱處理強化合金1***3***5***AlSi

鑄件AlMg

鑄件120a120a熱處理強化鋁合金6***AlSi

鑄件AlSi

鑄件120a1007***100a80注1表中溫度是按規(guī)定的。它可按相應(yīng)的一個合同改變?yōu)榱硪粋€在焊接工藝檢測中確定的值。注2在含Mg量＞3.5%的合金組22.4（5***）和合金組23.2（7***），在某些生產(chǎn)環(huán)境下會出現(xiàn)一些相析出，這些相的析出增加膜腐蝕和應(yīng)力腐蝕敏感性。a延長的加熱會對冷作硬化合金和可熱處理強化合金的過時效部分球化退火產(chǎn)生影響。預(yù)熱溫度和層間溫度不應(yīng)超過表中最高推薦值第五章有色金屬的焊接溫度測量方法可使用高溫測溫儀、示溫色料或示溫條測量預(yù)熱溫度和層間溫度，層間溫度應(yīng)在焊縫處測量，溫度必須盡可能和實際情況接近。第五章有色金屬的焊接5.鋁及鋁合金焊絲的儲存包裝和使用注意問題運輸及儲存要求：能有效保證焊絲避免損壞及吸潮。標(biāo)記要求：焊絲盤上標(biāo)牌應(yīng)包括商標(biāo)、制造廠或供貨單位、符號、制造號碼或批號、直徑、重量、包裝日期。每盤焊絲應(yīng)附合格證：內(nèi)容包括制造廠名、規(guī)格、焊絲名稱及型號、批號、檢驗印記。存放要求：18℃以上，相對濕度不超過60%，室內(nèi)應(yīng)保持清潔，不得存放有害介質(zhì)。使用前檢查：

1）在使用前查看包裝，不能錯用焊絲；

2）檢查焊絲是否受潮；

3）檢查焊絲表面是否有油脂或臟物等；

4）盤狀焊絲是否均勻纏繞。第五章有色金屬的焊接6.鋁及鋁合金熔化焊時惰性保護氣體的選用

鋁及鋁合金在惰性氣體保護焊過程中，氣體不參與電弧和熔池化學(xué)反應(yīng)，提供了電弧穩(wěn)定燃燒的條件，防止空氣進(jìn)入焊接區(qū)，保護高溫金屬、避免焊縫金屬氧化、變脆、氣孔的產(chǎn)生和TIG焊時鎢極的燒損。氬氣（Ar）純氬氣保護時電弧非常穩(wěn)定，在TIG焊和MIG焊都能保證沒有飛濺或最小飛濺；其質(zhì)量大于空氣，保護效果非常好；純氬氣保護焊時熱輸入量較小、熔深淺，推薦用于鋁合金薄板焊接。第五章有色金屬的焊接氦氣（He）氦氣具有較高能量，適于導(dǎo)熱率較大，需要高熱輸入量金屬材料?？捎幂^快的焊接速度，較低的預(yù)熱溫度（在相同的熔深條件下），甚至不預(yù)熱條件下焊接；熔池具有較高的溫度、較小的粘度，控氣孔能力較好。但純氦氣與氬氣保護焊相比較，電弧穩(wěn)定性稍差，熔滴過渡形式具有短路過渡特點，一般不單獨使用。氬－氦混合氣體氬－氦混合氣體，其組成為70％的氬氣和30％的氦氣。使用氬氦混合氣體的優(yōu)勢在于它綜合了兩種保護氣體的優(yōu)點，既氬氣的電弧穩(wěn)定、能形成射流過渡、保護效果好，氦氣的熱輸入量大、氣孔傾向小。推薦用于鋁合金的焊接，如果用于大厚度鋁合金板材的焊接，可增加氦氣的含量。第五章有色金屬的焊接氬－氦－氮混合氣體氬、氦、氮混合氣體，其組成為0.015%的氮氣、30％的氦氣、其余為氬氣，加入微量的氮氣可以增加焊接熱輸入量，減小預(yù)熱溫度，改善焊縫成型。鋁合金焊接時的保護氣體從最初的純氬氣（Ar）、氬-氦（Ar、He）混合氣體，發(fā)展到在氬氣中或在氬-氦混合氣體中加入微量氮氣（150-200ppm的N2）或一氧化氮氣體（300ppm的NO）。第五章有色金屬的焊接在氬氣保護焊接鋁合金的過程中，增加氦氣比例對其它因素的影響保護氣體的成分100%Ar___________100%He電弧性能越來越平滑焊縫寬度增加焊縫的平坦性焊縫外觀波紋越來越細(xì)焊透變成更深、更圓焊接速度焊接速度增加熔化缺陷的傾向越來越低氣孔傾向降低預(yù)熱能減少或完全免除預(yù)熱溫度控制加工件變得更熱，必須補償溫度控制，加快焊接速度保護氣體成本增加鋁及鋁合金焊接安全

鋁及鋁合金焊接時需要能量較高，焊接過程會產(chǎn)生大量紫外線，需要深色護目鏡保護；MIG焊方法弧光較強，要作好紫外線照射和飛濺燒傷的防護。同時，產(chǎn)生金屬粉塵較大，應(yīng)良好通風(fēng)，防止焊接煙塵吸入體內(nèi)。第五章有色金屬的焊接小結(jié)了解鋁合金應(yīng)用、鋁的生產(chǎn)及鋁及鋁合金的強化掌握鋁的性能及與鐵性能的對比掌握鋁合金的分類了解鋁及鋁合金的填充材料掌握鋁及鋁合金的焊接及焊接工藝要點

第五章有色金屬的焊接⒈從物理性能看導(dǎo)熱系數(shù)大，熱容量大。要求采用能量集中的熱源線膨脹系數(shù)大，要采用墊板和夾具，防止焊接變形⒉從化學(xué)性質(zhì)看強氧化能力，易產(chǎn)生氣孔，夾雜物第五章有色金屬的焊接焊前采用化學(xué)和機械的方法清理，焊接過程加強保護，氬弧焊時利用陰極清理作用，氣焊或其他熔焊時，采用能去氧化膜的焊劑。⒊接頭形式及坡口準(zhǔn)備工作薄板焊接一般不開坡口，大功率焊接時板厚可增加，厚度小于3mm可采用卷邊接頭。第五章有色金屬的焊接二、焊接工藝制定問題根據(jù)牌號、焊件厚度、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)條件及接頭質(zhì)量要求選擇焊接方法：1．氣焊氣焊靈活，有經(jīng)驗，設(shè)備簡單，生產(chǎn)中常用于薄板(0.5mm～

2.0mm)的焊接和鑄件的焊補。第五章有色金屬的焊接但氣焊熱量分散，熱影響區(qū)大，焊件變形大。焊接接頭質(zhì)量低（晶粒粗大、組織疏松、夾雜、裂紋等）現(xiàn)已逐漸被氬弧焊所代替。2.鎢極氬弧焊(TIG)特點：熱量集中、電弧穩(wěn)定、焊縫致密、接頭強度塑性高。第五章有色金屬的焊接應(yīng)用：重要結(jié)構(gòu)，可焊板厚1～

20mm，主要是薄板3.熔化極氬弧焊(MIG)特點：熱量集中、HAZ小、生產(chǎn)效率高應(yīng)用：厚件的焊接50mm以下的純鋁及鋁合金板材第五章有色金屬的焊接此外，電阻點焊、縫焊常用于4mm以下的鋁合金薄板，電子束焊、激光焊也可用于鋁合金薄板。4.氬弧焊焊接工藝第五章有色金屬的焊接第五章有色金屬的焊接(1)氬氣氬氣的純度要求在99.9％以上，O、N含量增加，能惡化陰極霧化作用。(2)鎢極氬弧焊(TIG)TIG焊時，直流反極性聯(lián)接，電流過大會使鎢極燒損很快，并可造成焊縫夾鎢、所以電流應(yīng)限制得較?。恢绷髡龢O性聯(lián)接無陰極清理作用。TIG焊一般都采用交流電源。第五章有色金屬的焊接TIG焊在功率一定條件下，焊接速度與焊件厚度有關(guān)，手工焊時Vh＝(0.065～

0.25)m/min,自動焊時Vh＝(0.25～

0.50)m/min。在鎢極直徑一定時，隨著焊接電流的增加，焊接速度也要相應(yīng)提高，保護氣體流量要伴隨焊接速度的改變作調(diào)整。(3)熔化極氬弧焊(MIG)第五章有色金屬的焊接

MIG焊時，通常采用直流反極性聯(lián)接。焊接鋁合金厚板時，MIG焊具有優(yōu)越性，但焊接電流不能過大．超過300A～

400A時焊縫表面易產(chǎn)生皺皮。焊接薄構(gòu)件，特別是熱處理強化鋁合金材料的構(gòu)件，熔化極脈沖氬弧焊具有明顯的優(yōu)越性。MIG焊，Vh＝(0.15～

1.50)m/min；V＝(1.1～

10.0)m/min。焊絲直徑、焊接電流、送絲速度間的關(guān)系見表第五章有色金屬的焊接第五章有色金屬的焊接第五章有色金屬的焊接5.2銅及銅合金的焊接發(fā)展和應(yīng)用我國早在公元前兩千年就已大量生產(chǎn)、使用青銅。十八、十九世紀(jì)，歐洲是銅的主要供應(yīng)地。十九世紀(jì)末，美國開始開采大銅礦，煉銅工業(yè)逐漸發(fā)展。二十世紀(jì)，前蘇聯(lián)、智利、加拿大和非洲也興起了煉銅工業(yè)。銅具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐蝕性、延展性及一定的強度等特性，使得它在電氣、電子、化工、食品、動力、交通、航空航天、兵器等工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。如導(dǎo)線、器皿、光學(xué)儀器、換熱器、粉末冶金、防腐油漆、染料、玻璃工業(yè)、機電工業(yè)等等。制造一部3千瓦的電機，約需580公斤銅；100公里長的150mm2的輸電線，約需銅400噸。第五章有色金屬的焊接第五章有色金屬的焊接銅的生產(chǎn)一般煉銅的基本過程是：反射爐熔煉→轉(zhuǎn)爐吹煉→火法精煉→電解精煉。電解時的陰極反應(yīng)：Cu2++2e→Cu?！帮场奔础氨~”：Cu2S+FeS火法精煉的步驟：熔化→氧化→還原→澆注（陽極）→陽極用于電解→得到電銅→經(jīng)熔化爐加入合金劑做成銅合金鑄錠，再制成板、管、絲或直接成型鑄造成鑄件。第五章有色金屬的焊接第五章有色金屬的焊接銅的性質(zhì)（1）熔點：1083℃；沸點：2130℃；（2）比重：8.89g/cm3；（3）導(dǎo)電性好，是鋼的6倍，僅次于銀；（4）導(dǎo)熱性好，是鋼的8倍，為銀的73%；（5）熱膨脹系數(shù)大，是鋼的1.4倍；（6）銅的氧化在室溫時即已開始，氧化膜成為焊接的障礙。第五章有色金屬的焊接常用銅及銅合金從其表面顏色區(qū)分，如紫銅、黃銅、白銅和青銅。實質(zhì)上是純銅、銅-鋅、銅-鎳和銅-鋁、銅-錫、銅-硅的合金。青銅具有較高的力學(xué)性能、鑄造性能、耐磨性、耐腐蝕性，并有一定的塑性。除鈹青銅外，其它青銅的導(dǎo)熱性能比紫銅、黃銅降低幾倍乃至幾十倍，而且結(jié)晶溫度區(qū)間較窄，改善了焊接性。銅中的基本合金元素是鋅、錫、鎳、鋁、磷和硅。主要影響銅的強度、化學(xué)穩(wěn)定性、變形性能和焊接性。第五章有色金屬的焊接Zn：使焊接性變差，蒸氣有毒。Sn：10%以下對弧焊之性能基本無影響。Si：有脫氧作用并有利于焊接性。Fe、Mn

：一般含量較低，不影響焊接性。含Mn（2%～５％）的青銅焊接性得到改善。第五章有色金屬的焊接中國牌號純銅如：T1（Cu99.95%）；T2（Cu99.90%）；T3（Cu99.70%）；T4（Cu99.50%）無氧銅如：TU1（Cu99.97%）；TU2（Cu99.95%）；TUP（Cu99.50%）TUMn（Cu99.60%）紫銅：Cu≥99.5%，即純銅共分為四大類純銅：即紫銅黃銅：Cu-Zn例如：H62、H59白銅：Cu-Ni例如：B10、B30青銅：Cu-M(除Zn、Ni以外者)例如：QAl9-2、QBe2.5、QSnP10-1第五章有色金屬的焊接5.2.2銅及銅合金焊接質(zhì)量的相關(guān)問題及預(yù)防措施1.難熔合及易變形表5-21第五章有色金屬的焊接防止未熔合/未焊透的措施①采用能量集中的熱源；②采用大功率；③焊前預(yù)熱。第五章有色金屬的焊接防止變形的措施銅及銅合金線膨脹系數(shù)大、收縮率大；導(dǎo)熱性好，使HAZ區(qū)寬，易產(chǎn)生變形，防止措施如下：①采用合理的焊接順序；②焊前預(yù)熱；③焊后錘擊，消除應(yīng)力。第五章有色金屬的焊接1）純銅純銅焊接區(qū)的主要缺陷：裂紋、氣孔。裂紋主要是熱裂紋、氫蝕裂紋。凡是能增大其凝固溫度區(qū)間的元素如Pb、Bi、P、As等，都增加其熱裂敏感性。韌銅中含氧若多，焊接時如電弧區(qū)存在氫，則由于氫向銅中擴散，發(fā)生反應(yīng)而生成H2O，因氣體壓力增加而致晶間裂紋。關(guān)于氣孔純銅焊縫對氫氣孔的敏感性比低碳鋼高。另外，水汽也能導(dǎo)致氣孔。2.熱裂紋和氣孔第五章有色金屬的焊接由氫引起的氣孔稱為擴散氫氣孔純銅焊縫對氫氣孔的敏感性比低碳鋼焊縫高--銅的導(dǎo)熱率（20℃）比低碳鋼高7倍；--氫在銅中的飽和溶解度與熔點溶解度的比值高。由冶金反應(yīng)生成的氣孔稱為反應(yīng)氣孔(1)Cu2O+CO2Cu+CO2↑第五章有色金屬的焊接(2)2H(l)+O(l)H2O(g)2H(l)H2(g)（1）式所產(chǎn)生的H2O，其擴散能力只有H2的0.5%，故因壓力升高而產(chǎn)生晶間開裂。見下圖所示。（2）、（3）式則是產(chǎn)生氣孔的原因。(1)Cu2O+H22Cu+H2O↑第五章有色金屬的焊接含氧銅的焊接裂紋第五章有色金屬的焊接2）銅合金銅合金焊接的最大問題仍是裂紋。銅合金的焊接裂紋與鋁合金、奧氏體不銹鋼等有許多類似之處。即其起因：（1）凝固溫度區(qū)間寬；（2）晶界處有低熔點雜質(zhì)。對于Cu-Al合金，采用含有抑制脆化相析出的元素Ni、Fe、Mn的焊接材料；對于Cu-Ni合金，則要盡量避免熱輸入過大。第五章有色金屬的焊接防止氣孔的主要措施：A）采用含有脫氧劑（Mn、Si、Ti等）的焊絲；B）高溫預(yù)熱；C）焊后緩冷；D）磁力攪拌熔池。E）仔細(xì)清除氧化膜