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科普知识铝合金的焊接办法和资料选用大全

发布时间:2022-08-03 12:34:33 来源:华体会网址

  

  铝合金的焊接办法许多,各种办法有其不同的运用场合。除了传统的熔焊、电阻焊、气焊办法外,其他一些焊接办法(如等离子弧焊、电子束焊、真空涣散焊等)也能够简略地将铝合金焊接在一起。

  铝合金常用焊接办法的特色及适用规模见表1。应依据铝及铝合金的商标、焊件厚度、产品结构以及对焊接性的要求等挑选。

  氧-乙炔气焊火焰的热功率低,热量较涣散,因而焊件变形大、出产率低。用气焊焊接较厚的铝焊件时需预热,焊后的焊缝金属不光晶粒粗大、安排疏松,并且简略发生氧化铝搀杂、气孔及裂缝等缺点。这种办法只用于厚度规模在0.5~10㎜的不重要铝结构件和铸件的焊补上。

  这种办法是在氩气维护下施焊,热量比较会集,电弧焚烧安稳,焊缝金属细密,焊接接头的强度和塑性高,在工业中取得起来越广泛的运用。钨极氩弧焊用于铝合金是一种较完善的焊接办法,但钨极氩弧焊设备较杂乱,不宜在室外露天条件下操作。

  主动、半主动熔化极氩弧焊的电弧功率大,热量会集,热量影响区小,出产功率比手艺钨极氩弧焊可进步2~3倍。能够焊接厚度在50㎜以下的纯铝及铝合金板。例如,焊接厚度30㎜的铝板不必预热,只焊接正、反两层就可取得外表润滑、质量优秀的焊缝。半主动熔化极氩弧焊适用于定位焊缝、断续的短焊缝及结构形状不规则的焊件,用半主动氩弧焊焊炬可便利灵敏地进行焊接,但半主动焊的焊丝直径较细,焊缝的气孔敏理性较大。

  用这种办法可显着改进小电流焊接进程的安稳性,便于经过调理各种工艺参数来操控电弧功率和焊缝成形。焊件变形小、热影响区小,特别适用于薄板、全方位焊接等场合以及对热敏理性强的锻铝、硬铝、超硬铝等的焊接。

  可选用的均匀焊接电流小,参数调理规模大,焊件的变形及热影响区小,出产率高,抗气孔及抗裂性好,适用于厚度在2~10㎜铝合金薄板的全方位焊接。

  可用来焊接厚度在4㎜以下的铝合金薄板。关于质量要求较高的产品可选用直流冲击波点焊、缝焊机焊接。焊接时需求用较杂乱的设备,焊接电流大、出产率较高,特别适用于大批量出产的零、部件。

  拌和冲突焊是一种可用于各种合金板焊接的固态衔接技能。与传统熔焊办法比较,拌和冲突焊无飞溅、无烟尘,不需求添加焊丝和维护气体,接头无气孔、裂纹。与一般冲突比较,它不受轴类零件的约束,可焊接直焊缝。这种焊接办法还有一系列其它长处,如接头的力学功能好、节能、无污染、焊前预备要求低一级。因为铝及铝合金熔点低,更适于选用拌和冲突焊。

  选用气焊、钨极氩弧焊等焊接铝合金时,需求加填充焊丝。铝及铝合金焊丝分为同质焊丝和异质焊丝两大类。为了得到杰出的焊接接头,应从焊接构件运用要求考虑,挑选适合于母材的焊丝作为填充资料。

  挑选焊丝首要要考虑焊缝成分要求,还要考虑产品的力学功能、耐蚀功能,结构的刚性、色彩及抗裂性等。挑选熔化温度低于母材的填充金属,可大大减小热影响区的晶间裂纹倾向。关于非热处理合金的焊接接头强度,按1000系、4000系、5000系的次第增大。

  含镁3%以上的5000系的焊丝,应防止在运用温度65℃以上的结构中选用,因为这些合金对应力腐蚀裂纹很灵敏,在上述温度和腐蚀环境中会发生应力腐蚀龟裂。用合金含量高于母材的焊丝作为填充金属,一般可防止焊缝金属的裂纹倾向。

  现在,铝合金常用的焊丝大多是与基体金属成分邻近的标准商标焊丝。在缺少标准商标焊丝时,可从基体金属上切下狭条代用。较为通用的焊丝是HS311,这种焊丝的液态金属活动性好,凝结时的缩短率小,详细优秀的抗裂功能。为了细化缝晶粒、进步焊缝的抗裂性及力学功能,一般在丝中参加少数的Ti、V、Zr等合金元素作为蜕变剂。

  影响裂纹敏理性的直接要素是母材与焊丝的匹配。选用熔化温度低于母材的焊缝金属,能够减小焊缝金属和热影响区的裂纹敏理性。例如,焊接硅含量0.6%的6061合金时,选用同一合金作焊缝,裂纹敏理性很大,

  但用硅含量5%的ER4043焊丝,因为其熔化温度比6061合金低,在冷却进程中有较高的塑性,所以抗裂功能杰出。此外,焊缝金属防止镁与铜的组合,因为Al-Mg-Cu有很高的裂纹敏理性。

  工业纯铝的强度最低,4000系列铝合金居中,5000系列铝合金强度最高。铝硅焊丝尽管有较高的抗裂功能,但含硅焊丝的塑性较差,所以对焊后需求塑性变形加工的接头来说,应防止选用含硅焊丝

  填充金属的挑选除取决于母材成格外,还与接头的几许形状、运转中的抗腐蚀性要求以及对焊接件的外观要求有关。例如,为了使容器具有杰出的抗腐蚀才能或防止所贮存产品对其的污染,贮存过氧化氢的焊接容器要求高纯度的铝合金。在这种状况下,填充金属的纯度至少要相当于母材。

  焊接铝合金的惰性气体有氩所和氦气。氩气的技能要求为Ar>99.9%,氧<0.005%,氢<0.005%,水分<0.02mg/L,氮<0.015%。氧、氮增多,均恶化阴极雾化作用。氧>0.3%,则使钨极烧损加重,超越0.1%使焊缝外表无光泽或发黑。

  钨极氩弧焊时,沟通加高频焊接选用纯氩气,适用大厚度板;直流正极性焊接选用Ar+He或纯Ar。

  熔化极氩弧焊时,当板厚<25㎜时,选用纯Ar。当板厚为25~50㎜时,选用添加10%~35%Ar的Ar+He混合气体。当板厚为50~75㎜时,宜选用添加10%~35%或50%He的Ar+He混合气体。当板厚>75㎜时,引荐添加50%~75%He的Ar+He混合气体。

  氧-乙炔气焊的热功率低,焊接热输入不会集,焊接铝及铝合金时需选用熔剂,焊后又需铲除残渣,接头质量及功能也不高。因为气焊设备简略,无需电源,操作便利灵敏,常用于焊接对质量要求不高的铝合金构件,如厚度较薄的薄板及小零件,以及补焊铝合金构件和铝铸件。

  气焊铝合金时,不宜选用搭接接头和T形接头,这种接头难以整理流入缝隙中的残留熔剂和焊渣,应尽或许选用对接接头。为确保焊件焊接时既焊透又不陷落和烧穿,能够选用带槽的垫板,垫板一般用不锈钢或纯铜等制成,带垫板焊接可取得杰出的不和成形,进步焊接出产率。

  铝合金气焊时,为了使焊接进程顺利进行,确保焊缝质量,气焊时需求加熔剂来去除铝外表的氧化膜及其他杂质。

  气焊熔剂(又称气剂)是气焊时的助熔剂,首要作用是去除气焊进程中生成在铝外表的氧化膜,改进母材的潮湿功能,促进取得细密的焊缝安排等。气焊铝合金有必要选用熔剂,一般是在焊前熔剂直接撒在被焊工件坡口上,或许沾在焊丝上参加熔池内。

  铝合金熔剂是钾、钠、钙、锂等元素的氯人盐,是破坏后过筛并按必定份额制造的粉状化合物。例如铝冰晶石(Na3AlF6)在1000℃进能够熔解氧化铝,又如氯化钾等可使难熔的氧化铝转变为易熔的氯化铝。这种熔剂的熔点低,活动性好,还能改进熔化金属的活动性,使焊缝成形杰出。

  铝合金有激烈的氧化性和吸气性。气焊时,为使铝不被氧化,应选用中性焰或弱小碳化焰(乙炔既过剩的碳化焰),使铝熔池置于复原性气氛的维护下而不被氧化。禁止选用氧化焰,因为用氧化性较强的氧化焰会使铝激烈氧化,阻止焊接进程进行;而乙炔过多,游离的氢或许溶入熔池,会促进缝发生气孔,使焊缝疏松。

  为防止焊件在焊接中发生尺度和相对方位的改动,焊件焊前需求点固焊。因为铝的线膨胀系数大、导热速度快、气焊加热面积大,因而,定位焊缝较钢件应密一些。

  定位焊用的填充焊丝与产品焊接时相同,定位焊接前应在焊缝空隙内涂一层气剂。定位焊的火焰功率比气焊时稍大。

  焊接钢铁资料时,能够从钢材的色彩改动判别加热的温度。但焊铝时,却没有这个便利条件。因为铝合金从室温加热到熔化的进程中没有色彩的显着改动,给操作者带来操控焊接温度困难。但可依据以下现象把握施焊机遇:

  1)当被加热的工件外表由亮光白色变成昏暗的银白色,外表氧化膜起皱,加热处金属有动摇现象时,标明行将到达熔化温度,能够施焊;

  气焊薄板可选用左焊法,焊丝坐落焊接火焰之前,这种焊法因火焰指向未焊的冷金属,热量流失一部分,有利于防止熔池过热、热影响区金属晶粒长大和烧穿。母材厚度大于5㎜可选用右焊法,此法焊丝在焊炬后边,火焰指向焊缝,热量丢失小,熔深大,加热功率高。

  气焊厚度小于3㎜的薄件时,焊炬倾角为20~40°;气焊厚件时,焊炬倾角为40~80°,焊丝与焊炬夹角为80~100°。铝合金气焊应尽量将接头一次焊成,不堆敷第二层,因为堆敷第二层时会构成焊缝夹渣等。

  气焊焊缝外表的残留焊剂和熔渣对铝接头的腐蚀,是铝接头日后运用中引起损坏的原因之一。在气焊后1~6h之内,应将残留的熔剂、熔渣清洗掉,以防引起焊件腐蚀。焊后整理工序如下。

  1)焊后将焊件放入40~50℃的热水槽中浸渍,最好用活动的热水,用硬毛刷刷焊缝及焊缝邻近残留熔剂、熔渣的当地,直至铲除洁净。

  2)将焊件浸入硝酸溶液中。当室温为25°以上时,溶液浓度15%~25%,浸渍时刻为10~15min。室温为10~15℃时,溶液浓度20%~25%,浸渍时刻为15min。

  也称为钨极惰性气体维护电弧焊,是运用钨极与工件之间构成电弧发生的很多热量熔化待焊处,外加填充焊丝取得结实的焊接接头。氩弧焊焊铝是运用其“阴极雾化”的特色,自行去除氧化膜。钨极及缝区域由喷嘴中喷出的惰性气体屏蔽维护,防止焊缝区和周围空气的反响。

  TIG焊工艺最适于焊接厚度小于3㎜的薄板,工件变形显着小于气焊和手弧焊。沟通TIG焊阴极具有去除氧化膜的整理作用,能够不必熔剂,防止了焊后残留熔剂、熔渣对接头的腐蚀。接头办法能够不受约束,焊缝成形杰出、外表亮光。

  氩气流对焊接区的冲刷使接头冷却加速,改进了接头的安排和功能,适于全方位焊接。因为不必熔剂,焊前整理的要求比其他焊接办法严厉。

  焊接铝合金较适合的工艺办法是沟通TIG焊和沟通脉冲TIG焊,其次是直流反接TIG焊。一般,用沟通焊接铝合金时可在载流才能、电弧可控性以及电弧整理作用等方面完成最佳合作,故大多数铝合金的TIG焊都选用沟通电源。

  选用直流正接(电极接负极)时,热量发生于工件外表,构成深熔透,对必定尺度的电极可选用更大的焊接电流。即使是厚截面也不需预热,且母材简直不发生变形。尽管很少选用直流反接(电极接正极)TIG焊办法来焊接铝,但这种办法在接连焊或补焊薄壁热交换器、管道厚在2.4㎜以下的相似组件时有熔深浅、电弧简略操控、电弧有杰出的净化作用等长处。

  钨的熔点是3410℃,是熔点最高的金属。钨在高温时有激烈的电子发射才能,在钨电极参加微量稀土元素钍、铈、锆等的氧化物后,电子逸出功明显下降,载流才能显着进步。铝合金TIG焊时,钨极作为电极首要起传导电流、点燃电弧和保持电弧正常焚烧的作用。常用钨极资料分纯钨、钍钨及铈钨等。

  为了取得优秀的焊缝成形及焊接质量,应依据焊件的技能要求,合理地选定焊接工艺参数。铝合金手艺TIG焊的首要工艺参数有电流品种、极性和电流巨细、维护气体流量、钨极伸出长度、喷嘴至工件的间隔等。主动TIG焊的工艺参数还包含电弧电压(弧长)、焊接速度及送丝速度等。

  工艺参数是依据被焊资料和厚度,先确认钨极直径与形状、焊丝直径、维护气体及流量、喷嘴孔径、焊接电流、电弧电压和焊接速度,再依据实践焊接作用调整有关参数,直至契合运用要求停止。

  钨极伸出长度:对接焊缝时一般为5~6㎜,角焊缝时一般为7~8㎜。喷嘴至工件的间隔一般取10㎜左右为宜。

  手艺TIG焊时,选用沟通电源,焊接厚度小于6㎜铝合金时,最大焊接电流可依据电极直径d按公式I=(60~65)d确认。电弧电压首要由弧长决议,一般使弧长近似等于钨极直径比较合理。

  铝合金TIG焊时,为了减小变形,应选用较快的焊接速度。手艺TIG焊一般是焊工依据熔池巨细、熔池形状和两边熔合状况随时调整焊接速度,一般的焊接速度为8~12m/h;主动TIG焊时,工艺参数设定之后,在焊接进程中焊接速度一般不变。

  氩气纯度低或氩气管路内有水分、漏气等;焊丝或母材坡口邻近焊前未整理洁净或整理后又被污物、水分等沾污;焊接电流和焊速过大或过小;熔池维护欠佳,电弧不稳,电弧过长,钨极伸出过长等。

  确保氩气的管路,挑选仔细整理焊丝、焊件,整理后及时焊接,并防止再次污染。更新送气管路,挑选适宜的气体流量,调整好钨极伸出长度;正确挑选焊接工艺参数。必要时,能够采纳预热工艺,焊接现场装挡风设备,防止现场有风活动。

  焊丝合金成分挑选不妥;当焊缝中的镁含量小于3%,或铁、硅杂质含量超出规守时,裂纹倾向增大;焊丝的熔化温度偏高时,会引起热影响区液化裂纹;结构规划不合理,焊缝过于会集或受热区温度过高,构成接头拘谨应力过大;高浊逗留时刻长,安排过热;弧坑没填满,呈现弧坑裂纹等。

  所选焊丝的成分与母材要匹配;参加引弧板或选用电流衰减设备填满弧坑;正确规划焊接结构,合理安置焊缝,使焊缝尽量避开应力会集处,挑选适宜的焊接次序;减小焊接电流或恰当添加焊接速度。

  焊接速度过快,弧长过大,焊件空隙、坡口视点、焊接电流均过小,钝边过大;工件坡口边际的毛刺、底边的尘垢焊前没有除净;焊炬与焊丝倾角不正确。

  正确挑选空隙、钝边、坡口视点和焊接工艺参数;加强氧化膜、熔剂、熔渣和油污的整理;进步操作技能等。

  触摸引弧所造成的;钨极结尾形状与焊接电流挑选得不合理,使顶级掉落;填丝触及到热钨极顶级和错用了氧化性气体。

  选用高频高压脉冲引弧;依据选用的电流,选用合理的钨极顶级形状;减小焊接电流,添加钨极直径,缩短钨极伸出长度;更新惰性气体;进步操作技能,勿使填丝与钨极触摸等。

  选用补焊工艺施行铸件缺点补焊时,除了以上说到的一般做法如焊前留意整理焊丝和工件待焊部位,选用合理的焊丝资料,挑选短弧和小视点焊丝参加办法进行施焊等关键之外,在实践中针对不同缺点类型还有许多成功的经历值得学习,如尽量选用小电流施焊;

  选用补焊时的焊丝合金成分高于母材,以便在补焊进程中弥补烧损合金,使焊缝成分与母材保持一致;对带有裂纹缺点的铸件补焊前在两头打止裂孔;焊接时应首要加热待焊部位,选用左焊法填丝,以利于调查焊缝的熔化状况,待施焊处熔化后再行填丝以构成充沛潮湿的熔池;

  当缺点尺度较大时为了进步补焊功率,可在传统TIG焊前将很薄的一层外表活性剂(简称ATIG活性剂)涂敷在施焊方位外表,焊接时活性剂引起焊接电弧缩短或熔池内金属流态发生改动,使得焊缝熔深添加,在进行铝合金沟通TIG焊时,是在焊缝外表涂敷一层SiO2活性剂以改动焊缝熔深、削减预热程序和下降焊接难度。

  铝合金的焊接和补焊一般可选用便利和低成本的TIG和MIG氩弧焊办法。当选用高能束流焊和拌和冲突焊等铝合金焊接新工艺时,能够有用防止合金元素烧损、接头软化和焊接变形等问题,尤其是拌和冲突焊为固相衔接具有绿色环保的特色。

  惯例补焊办法用于铝合金铸件缺点补焊时,为防止焊接缺点,应留意焊前整理、选合作理的焊丝填料和正确的焊接工艺标准,一般宜选用沟通TIG补焊。

  在铸件缺点状况特别和条件具有时,能够结合实践选用特种补焊办法,以便进步铝合金铸件的补焊质量。

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