鋁合金弧焊技術(shù)

關(guān)于鋁合金弧焊技術(shù)鋁及鋁合金第2頁,共48頁，2024年2月25日，星期天鋁合金弧焊技術(shù)理化性能焊接特點(diǎn)焊接難易度焊前準(zhǔn)備焊接改善第3頁,共48頁，2024年2月25日，星期天一、理化性能鋁的焊接較容易實(shí)現(xiàn)，與鋼的焊接相比存在許多不同點(diǎn)。第4頁,共48頁，2024年2月25日，星期天牌號主要合金元素1xxx≧99%Al2xxxCu3xxxMn4xxxSi5xxxMg6xxxMg和Si7xxxZn8xxxFe、Ni或Li第5頁,共48頁，2024年2月25日，星期天牌號熱處理強(qiáng)化強(qiáng)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:第6頁,共48頁，2024年2月25日，星期天牌號熱處理強(qiáng)化強(qiáng)度耐蝕性焊接性工藝性用途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(jī)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：第7頁,共48頁，2024年2月25日，星期天鋁合金狀態(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第8頁,共48頁，2024年2月25日，星期天代號數(shù)字說明T6固溶熱處理后人工時效7固溶熱處理后穩(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：

第9頁,共48頁，2024年2月25日，星期天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(diǎn)；5、溫度接近熔點(diǎn)時，顏色不發(fā)生改變。二、焊接特點(diǎn)鋁與鋼焊接的不同點(diǎn)第10頁,共48頁，2024年2月25日，星期天問題鋁氧化鋁薄膜熔點(diǎn)600°C2050°C比重2.713.95結(jié)論氧化鋁的熔點(diǎn)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(qiáng)，

常溫下會在表面生成厚0.1～0.2mm致密Al2O3薄膜；有利于防腐，但不利于弧焊。第11頁,共48頁，2024年2月25日，星期天氣體保護(hù)焊焊鋼的電流(A)焊鋁合金的電流(A)焊接2mm材料40～6080～120結(jié)論運(yùn)行成本較高，需用新工藝來降低運(yùn)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。第12頁,共48頁，2024年2月25日，星期天焊瘤焊接缺陷咬邊未焊透塌陷夾渣燒穿氫氣孔熱裂紋第13頁,共48頁，2024年2月25日，星期天熱裂紋塌陷第14頁,共48頁，2024年2月25日，星期天氫氣孔熱裂紋第15頁,共48頁，2024年2月25日，星期天熱裂紋第16頁,共48頁，2024年2月25日，星期天夾渣第17頁,共48頁，2024年2月25日，星期天氫氣孔第18頁,共48頁，2024年2月25日，星期天T（K）=273.15+t(℃)第19頁,共48頁，2024年2月25日，星期天氫熔融狀態(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14～7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(qiáng)度，同時考慮工場除濕氫氣孔形成與解決舉例第20頁,共48頁，2024年2月25日，星期天氫的主要來源焊絲H2油污油漆灰塵氧化鋁受潮氣象第21頁,共48頁，2024年2月25日，星期天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第22頁,共48頁，2024年2月25日，星期天熱裂紋的常見形態(tài)第23頁,共48頁，2024年2月25日，星期天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(yán)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，在工藝設(shè)計時，關(guān)鍵工序需盡量啟用機(jī)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第24頁,共48頁，2024年2月25日，星期天①化學(xué)工業(yè)出版社：﹝美﹞WowardB.Cary與ScottC.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。

①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?。〉?5頁,共48頁，2024年2月25日，星期天焊接變形與尺寸控制舉例第26頁,共48頁，2024年2月25日，星期天設(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第27頁,共48頁，2024年2月25日，星期天工藝措施焊前預(yù)防過程控制焊后矯正第28頁,共48頁，2024年2月25日，星期天預(yù)變形法焊前預(yù)防預(yù)拉伸法剛性固定組裝法第29頁,共48頁，2024年2月25日，星期天過程控制合理的方法規(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第30頁,共48頁，2024年2月25日，星期天≤3mm材料隨焊激冷MIG焊TIG焊保濕棉冷卻法恒溫恒濕空冷法冷卻裝置法第31頁,共48頁，2024年2月25日，星期天隨焊激冷尺寸控制第32頁,共48頁，2024年2月25日，星期天焊后校正加熱矯形法機(jī)械校形局部熱矯正整體熱矯正第33頁,共48頁，2024年2月25日，星期天四、焊前準(zhǔn)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(jìn)行化學(xué)法清理。坡口內(nèi)外30～50mm1、丙酮清除油污；2、采用機(jī)械法。結(jié)論采用機(jī)械清理氧化皮和丙酮油污；這樣質(zhì)量穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)。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(jī)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。化學(xué)法用約70℃5～10%的NaOH溶液浸泡30～60秒或用常溫5～10%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。或用冷水沖洗，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(jī)。第34頁,共48頁，2024年2月25日，星期天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70～75℃為宜?！?mm管材a2管內(nèi)壁應(yīng)倒0.5～1.5mm的角，其他同上?！?管材組對a2內(nèi)壁平齊、錯邊量應(yīng)符合b≤0.5mm；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(jī)械法比較經(jīng)濟(jì)。焊縫背面是否倒角對焊縫的影響第35頁,共48頁，2024年2月25日，星期天Al2O3Al2O3機(jī)械法去除氧化皮比較適用！第36頁,共48頁，2024年2月25日，星期天MIG焊機(jī)TIG焊機(jī)鋁焊絲TIG焊槍雙工位MIG焊機(jī)MIG焊槍第37頁,共48頁，2024年2月25日，星期天項目焊機(jī)的品質(zhì)要求焊機(jī)的使用要求TIG焊機(jī)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(jī)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(jī)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(yùn)算匹配。結(jié)論采用MIG/TIG參數(shù)自適應(yīng)數(shù)字化焊機(jī)。第38頁,共48頁，2024年2月25日，星期天項目鋁合金惰性氣體保護(hù)焊焊接環(huán)境的基本參數(shù)和要求②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鋁粉塵防爆極限＜4mg/m3作業(yè)人員防弧光頭罩，防護(hù)服，8小時≤85dB，適宜的作業(yè)溫度12℃～28℃武漢氣象相對濕度≤83％，環(huán)境溫度-18.1℃～42.2℃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(hù)設(shè)備。①西南鋁業(yè)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；②國家相關(guān)《焊接安全防護(hù)》標(biāo)準(zhǔn)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/s①

。第39頁,共48頁，2024年2月25日，星期天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-AMr63、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第40頁,共48頁，2024年2月25日，星期天材料厚度保護(hù)氣體的選用使用特點(diǎn)≤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第41頁,共48頁，2024年2月25日，星期天效果比較第42頁,共48頁，2024年2月25日，星期天組對與定型焊要點(diǎn)

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(qiáng)制進(jìn)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(zhǔn)。

定位焊位置在管的7點(diǎn)、9點(diǎn)、12點(diǎn)處；定位焊焊縫常做為正式焊縫保留，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時處理。

MIG焊五、焊接改善第43頁,共48頁，2024年2月25日，星期天厚度≤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(rèn)無氣孔后再進(jìn)行正式焊接。采用高頻引弧，起弧點(diǎn)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(hù)區(qū)。如離開氬氣保護(hù)區(qū)，焊絲端部應(yīng)剪掉。TIG焊第44頁,共48頁，2024年2月25日，星期天鋁弧焊改善課題解決方案如何增大氬氣保護(hù)區(qū)和保護(hù)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