分析鋁及鋁合金的焊接性能和材料分類

分析鋁及鋁合金的焊接性能和材料分類摘要：鋁及鋁合金材料作為一種基礎(chǔ)金屬，其分類、狀態(tài)代號(hào)等體現(xiàn)著焊接前后變形強(qiáng)化的程度。因此，加強(qiáng)對(duì)鋁及鋁合金的焊接性能和材料分類的了解十分必要，只要確保各項(xiàng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的科學(xué)性，焊接過(guò)程中的工藝選擇、力學(xué)性能等才能夠有所保證。本文以鋁及鋁合金的材料分類和焊接性能兩方面為切入點(diǎn)作簡(jiǎn)要的分析，旨在推動(dòng)焊接工藝的科學(xué)化發(fā)展。關(guān)鍵詞：鋁及鋁合金；焊接性能；材料分類隨著在近幾年里我國(guó)沿海城市化進(jìn)程的不斷加速,推進(jìn)專業(yè)化和企業(yè)社會(huì)化的生產(chǎn)速度逐步的得到加快,鋁合金及高性能鋁合金在建筑、輪船、化工機(jī)械生產(chǎn)等各個(gè)方面上的生產(chǎn)應(yīng)用面積不斷地?cái)U(kuò)大,同時(shí),在各種高性能的焊接制造方法應(yīng)用的技術(shù)支持推動(dòng)下,其特種焊接工藝技術(shù)研究也已經(jīng)得到有了一個(gè)長(zhǎng)遠(yuǎn)穩(wěn)定的高速發(fā)展。其較主要常用的焊接技術(shù)方法多為TIG點(diǎn)焊,具有熱保護(hù)焊效果好、質(zhì)量密度高、電弧強(qiáng)度穩(wěn)定小等諸多特點(diǎn),適用于進(jìn)行全方位立體焊接。但同時(shí)受到鋁材料及其他鋁合金的自身材料特點(diǎn)因素的雙重影響,焊接制造工藝中存在著許多一定比例的技術(shù)困難,較容易會(huì)產(chǎn)生許多焊接的缺陷。因此,分析鋁焊接缺陷性能分析和研究其缺陷材料及其分類是十分具有必要。一、鋁及鋁合金的材料分類鋁材及鑄造鋁合金型材主要又分為有兩大類,其一即為熱變形鑄鋁材料及鑄造鋁合金,主要生產(chǎn)以各種冶金半成品型材如棒、管、帶材為主,兼顧產(chǎn)品有各種鍛件制品和金屬擠壓加工型材。其二類是鑄造類鋁合金,包括的有各類零件材料和零件毛坯。具體分類來(lái)看,變形的鋁鋼及變形鋁合金鋼又大體可以被細(xì)分為既只具有可變形及強(qiáng)化但不能完全進(jìn)行熱處理特性的變形鋁鋼及變性鋁合金鋼材和具有既可能發(fā)生變性與強(qiáng)化卻又同時(shí)能夠全部實(shí)行完全熱處理性的變形鋁鋼材及變性鋁合金。二、鋁及鋁合金的焊接性能焊接技術(shù)性能主要指的則是基礎(chǔ)金屬材料本身對(duì)焊與接的加工性能的綜合適應(yīng)性,也即就是經(jīng)過(guò)焊接熱處理后對(duì)優(yōu)質(zhì)金屬焊接的接頭尺寸的確定獲取技術(shù)難易程度,受到了鋁錠及鋁合金自身的某些物理特點(diǎn)和其它化學(xué)性能參數(shù)的雙重影響,該一類基礎(chǔ)材料上的焊接設(shè)計(jì)技術(shù)性能有著自身一定特點(diǎn)的掌握難度,因此深入掌握鋁錠及焊接鋁合金焊接的設(shè)計(jì)特點(diǎn)性能十分必要。第一,鋁氧化物金屬及各種鋁合金元素通常具有存在著較高度而良好穩(wěn)定性的高溫?zé)嵫趸g反應(yīng)作用性能。鋁化合物與熱氧的結(jié)合力達(dá)到較強(qiáng)以上,常溫空氣相中對(duì)含鋁金屬物質(zhì)進(jìn)行的低溫?zé)嵫趸母g反應(yīng)作用特點(diǎn)通常就變得相對(duì)地較為穩(wěn)定或明顯,鋁合金元素體系中同時(shí)包含存在的以及其它的某些高溫合金元素體系本身通常也是往往都具有了相對(duì)地較穩(wěn)定高強(qiáng)高的高溫氧化性。在鋁合金高溫焊接成型制造鋁合金過(guò)程中,焊接用介質(zhì)中的高溫氧化劑可十分直接迅速的直接作用于熔融到的鑄鋁坯子及鋁合金型材焊縫中,導(dǎo)致造成了在該型鋁合金材料表面上表面生成的薄薄一層的一層金屬氧化膜,厚度也多保持在厚度大約是0.1-0.2微米厚之間,其內(nèi)部最外主要的合金成分則均為高溫氧化鋁。氧化鋁的最高熔點(diǎn)目前已達(dá)明顯地遠(yuǎn)大高于一般合金鋁材中及高于普通鋁合金材料中的約660℃氧化鋁的最高熔點(diǎn),達(dá)到了約為2050℃,且鋁還可能具有這樣一種在較高溫度中的超致密性,當(dāng)高溫氧化鋁形成高溫氧化物后,鋁坯材料及其他普通鋁合金部件之間的所有一些正常的焊接的工作條件也就同時(shí)都將可能會(huì)由此而受到其嚴(yán)重地干擾,導(dǎo)致對(duì)其的焊接不透。氧化鋁膜具有相對(duì)較高的氣孔密度,較難輕易從高溫熔池層中浮出,從而極易導(dǎo)致高溫焊縫產(chǎn)生夾膠渣,而金屬氧化膜材料對(duì)大氣水分離子的吸附張力系數(shù)較高,焊縫結(jié)構(gòu)中有氣孔生成的發(fā)生可能性則較大。受到金屬氧化膜電子發(fā)射率的下降影響,焊接成形過(guò)程中產(chǎn)生的金屬電弧穩(wěn)定性系數(shù)也隨之相對(duì)的有所顯著下降。針對(duì)于這兩一的極端情況,技術(shù)人員們需要在開(kāi)始進(jìn)行焊接試驗(yàn)準(zhǔn)備前首先就必須需要首先著手進(jìn)行對(duì)焊接前試驗(yàn)區(qū)域表面產(chǎn)生的金屬殘余的氧化膜材料等進(jìn)行有效地清除,對(duì)那些已經(jīng)基本處于未完全液化的狀態(tài)過(guò)程中生成的殘留液態(tài)金屬材料等進(jìn)行有效的氧化膜保護(hù),減少位于該區(qū)域金屬內(nèi)部的液態(tài)金屬等進(jìn)一步地被進(jìn)一步氧化,對(duì)在熔池過(guò)程中隨時(shí)有可能會(huì)重新生成新的金屬殘留的氧化膜材料等進(jìn)行破除。第二,氣孔直接的焊接形成的可能性就比較之高。氣孔焊縫的氣孔直接焊形成的方法目前多是僅有見(jiàn)于在對(duì)超純水液態(tài)鋁的焊接方法和對(duì)防銹液態(tài)鋁的焊接法的焊接及其加工反應(yīng)過(guò)程等研究過(guò)程中。其氣孔焊接中存在的最后一個(gè)最主要和間接的形成的影響因素其中之一則為純氮?dú)?原因之即為由于純的氮?dú)錃夂附优c防銹的液態(tài)鋁焊接之間的氣體溶合性相極差,而在液態(tài)鋁焊縫材料中兩者則可能并不完全都會(huì)含有許多有機(jī)碳元素,因此,氣孔焊縫材料中的出現(xiàn)純氮?dú)獾目讱饪缀负统霈F(xiàn)純一氧化碳?xì)饪缀缚p材料的焊縫存在缺陷的相對(duì)形成可能性則皆幾乎為零。雖然金屬鋁和金屬氧之間可能有著另外一個(gè)相對(duì)較強(qiáng)的氧化性結(jié)合力,但實(shí)際上如果和其氧化劑發(fā)生還原反應(yīng)分解后生就成了金屬氧化鋁,也就是絕對(duì)不會(huì)再有出現(xiàn)有氧氦氣孔的情況出現(xiàn)了的這種可能。常溫水溶液氫氣中分離出來(lái)的游離氫或直接溶于熔融固態(tài)鋁水溶液氫氣的還原反應(yīng)發(fā)生可能性等均相較小,而是當(dāng)氫氣在含有較好高溫條件下的催化劑作用情況存在下,氫水溶液中與熔融液態(tài)鋁水中氫氣的固相溶聚合度等也相應(yīng)較高,原來(lái)仍留在常溫液體氫中分離出來(lái)的游離氫也即會(huì)被氫溶解而全部吸收并開(kāi)始析出,形成一個(gè)個(gè)大氣泡并將逐漸上浮、逸出。當(dāng)其中某部分氣泡由于暫時(shí)低溫未能達(dá)到充分冷凝成功而上浮或逸出而形成但此時(shí)又由于已經(jīng)高溫迅速冷凝長(zhǎng)大而形成時(shí),氣孔現(xiàn)象也便也可隨之形成而得以誕生。鋁砂子及其他鋁合金粉末因具有比金屬或較一般鐵砂低至少幾倍數(shù)量級(jí)的輕金屬比重,且其金屬導(dǎo)熱性等都相對(duì)較純鋼鐵較強(qiáng),凝固的冷卻的速度快,氣泡形成的浮出和冷卻的速度更容易的受到高溫的影響,氣孔現(xiàn)象的生成出現(xiàn)的相對(duì)幾率就又就相對(duì)的也較大。在實(shí)際焊接操作過(guò)程設(shè)計(jì)中,技術(shù)人員更需要重點(diǎn)從怎樣減少含氫離子進(jìn)入焊接液體金屬焊縫中空氣的通量變化和防止氣泡子的充分逸出等多個(gè)方面上進(jìn)行系統(tǒng)考慮,減少焊接氣孔子的大量生成。第三,鋁殼及鋁合金表面的熱變形裂紋的產(chǎn)生的幾率會(huì)較大。純鈦鋁鋼和純非熱處理強(qiáng)化鋁合金鋼較少能產(chǎn)生金屬熱裂紋,而高熱處理鋁合金鋼材和熱處理高強(qiáng)度鋁合金材的金屬熱裂紋產(chǎn)生率卻較高。熱裂紋現(xiàn)象多只出現(xiàn)于在被焊接的金屬焊縫和金屬近接縫區(qū)部位,常可被人們稱為熱結(jié)晶裂紋或熱液化裂紋,依據(jù)于其出現(xiàn)部位的不同性質(zhì)而可有所相應(yīng)變化。第四,合金元素受熱蒸發(fā)變性和金屬燒損變形的形成可能性相差較大。在金屬焊接加工過(guò)程中,高溫環(huán)境對(duì)焊接鋁合金產(chǎn)品中含有某些高溫合金元素成分有著相對(duì)較大范圍的潛在影響,從而可出現(xiàn)部分合金元素被燒損溶解或部分蒸發(fā),導(dǎo)致焊縫鋁合金成分構(gòu)型的局部改變,最終可影響連接到焊接鋁合金和焊接金屬接頭中的性能。同時(shí),在整個(gè)焊接操作過(guò)程中,鋁粉及鋁合金塊的焊縫的表面顏色深淺變化一般并不明顯,技術(shù)人員因此較很難集中精力對(duì)焊接等工作環(huán)節(jié)進(jìn)行細(xì)致操作,困難性相對(duì)而言較高。正確合理的計(jì)算分析鋁粉及鋁合金粉的材料焊接加工性能并準(zhǔn)確掌握其科學(xué)正確的焊接材料的分類方法對(duì)于企業(yè)提高鋁其的焊接成型工藝將十分有利。在金屬焊接施工過(guò)程中,氣孔、焊接材料不透、溶合度很低、金屬裂紋、咬邊、焊縫處夾爐渣和夾鎢、穿孔現(xiàn)象等故障的大量出現(xiàn)等都特別需要工程師結(jié)合針對(duì)其原因去做全面具體科學(xué)的檢查分析,通過(guò)檢測(cè)對(duì)癥下藥從而有效地緩解這些焊接工程常見(jiàn)缺陷問(wèn)題,提高現(xiàn)場(chǎng)焊接安全水平,減少一些不大必要用到的焊接基礎(chǔ)金屬材料的浪費(fèi)。在工業(yè)社會(huì)發(fā)展生產(chǎn)速度的不斷加快提高生產(chǎn)力的大今天,焊接設(shè)備操作技師不僅只需要