铝及铝的焊接工艺

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1、鋁及鋁的焊接工藝　鋁及鋁合金的焊接特點　　(1)鋁在空氣中及焊接時極易氧化，生成的氧化鋁（Al2O3）熔點高、非常穩定，不易去除。阻礙母材的熔化和熔合，氧化膜的比重大，不易浮出表面，易生成夾渣、未熔合、未焊透等缺欠。鋁材的表面氧化膜和吸附大量的水分，易使焊縫產生氣孔。焊接前應采用化學或機械方法進行嚴格表面清理，清除其表面氧化膜。在焊接過程加強保護，防止其氧化。鎢極氬弧焊時，選用交流電源，通過“陰極清理”作用，去除氧化膜。氣焊時，采用去除氧化膜的焊劑。在厚板焊接時，可加大焊接熱量，例如，氦弧熱量大，利用氦氣或氬氦混合氣體保護，或者采用大規範的熔化極氣體保護焊，在直

2、流正接情況下，可不需要“陰極清理”。　　（2）鋁及鋁合金的熱導率和比熱容均約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍多。鋁的熱導率則是奧氏體不銹鋼的十幾倍。在焊接過程中，大量的熱量能被迅速傳導到基體金屬內部，因而焊接鋁及鋁合金時，能量除消耗於熔化金屬熔池外，還要有更多的熱量無謂消耗於金屬其他部位，這種無用能量的消耗要比鋼的焊接更為顯著，為了獲得高質量的焊接接頭，應當盡量采用能量集中、功率大的能源，有時也可采用預熱等工藝措施。　　（3）鋁及鋁合金的線膨脹系數約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍。鋁凝固時的體積收縮率較大，焊件的變形和應力較大，因此，需采取預防焊接變形的措施。鋁焊接熔池凝固時

3、容易產生縮孔、縮松、熱裂紋及較高的內應力。生產中可采用調整焊絲成分與焊接工藝的措施防止熱裂紋的產生。在耐蝕性允許的情況下，可采用鋁矽合金焊絲焊接除鋁鎂合金之外的鋁合金。在鋁矽合金中含矽0.5％時熱裂傾向較大，隨著矽含量增加，合金結晶溫度範圍變小，流動性顯著提高，收縮率下降，熱裂傾向也相應減小。根據生產經驗，當含矽5％～6％時可不產生熱裂，因而采用SAlSi(矽含量4．5％～6％)焊絲會有更好的抗裂性。　　（4）鋁對光、熱的反射能力較強，固、液轉態時，沒有明顯的色澤變化，焊接操作時判斷難。高溫鋁強度很低，支撐熔池困難，容易焊穿。　　（5）鋁及鋁合金在液態能溶解大

4、量的氫，固態幾乎不溶解氫。在焊接熔池凝固和快速冷卻的過程中，氫來不及溢出，極易形成氫氣孔。弧柱氣氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分，都是焊縫中氫氣的重要來源。因此，對氫的來源要嚴格控製，以防止氣孔的形成。　　（6）合金元素易蒸發、燒損，使焊縫性能下降。　　（7）母材基體金屬如為變形強化或固溶時效強化時，焊接熱會使熱影響區的強度下降。　　（8）鋁為面心立方晶格，沒有同素異構體，加熱與冷卻過程中沒有相變，焊縫晶粒易粗大，不能通過相變來細化晶粒。　　2.焊接方法　　幾乎各種焊接方法都可以用於焊接鋁及鋁合金，但是鋁及鋁合金對各種焊接方法的適應性不同，各種焊接

5、方法有其各自的應用場合。氣焊和焊條電弧焊方法，設備簡單、操作方便。氣焊可用於對焊接質量要求不高的鋁薄板及鑄件的補焊。焊條電弧焊可用於鋁合金鑄件的補焊。惰性氣體保護焊（TIG或MIG）方法是應用最廣泛的鋁及鋁合金焊接方法。鋁及鋁合金薄板可采用鎢極交流氬弧焊或鎢極脈沖氬弧焊。鋁及鋁合金厚板可采用鎢極氦弧焊、氬氦混合鎢極氣體保護焊、熔化極氣體保護焊、脈沖熔化極氣體保護焊。熔化極氣體保護焊、脈沖熔化極氣體保護焊應用越來越廣泛（氬氣或氬/氦混合氣）　　3.焊接材料　　（1）焊絲　　鋁及鋁合金焊絲的選用除考慮良好的焊接工藝性能外，按容器要求應使對接接頭的抗拉強度、塑性(通過

6、彎曲試驗)達到規定要求，對含鎂量超過3％的鋁鎂合金應滿足沖擊韌性的要求，對有耐蝕要求的容器，焊接接頭的耐蝕性還應達到或接近母材的水平。因而焊絲的選用主要按照下列原則﹕　　1）純鋁焊絲的純度一般不低於母材；　　2）鋁合金焊絲的化學成分一般與母材相應或相近；　　3）鋁合金焊絲中的耐蝕元素(鎂、錳、矽等)的含量一般不低於母材；　　4）異種鋁材焊接時應按耐蝕較高、強度高的母材選擇焊絲；　　5）不要求耐蝕性的高強度鋁合金(熱處理強化鋁合金)可采用異種成分的焊絲，如抗裂性好的鋁矽合金焊絲SAlSi一1等(注意強度可能低於母材)。　　（2）保護氣體　　保護氣體為氬氣、氦氣或其

7、混合氣。交流加高頻TIG焊時，采用大於99．9％純氬氣，直流正極性焊接宜用氦氣。MIG焊時，板厚<25mm時宜用氬氣；板厚25mm～50mm時氬氣中宜添加10％～35％的氦氣；板厚50mm-75mm時氬氣中宜添加l0％～35％或50％的氦氣；當板厚>75mm時推薦采用添加50％～75％氦氣的氬氣。氬氣應符合GB／T4842?995《純氬》的要求。氬氣瓶壓低於0.5MPa後壓力不足，不能使用。　　(3)鎢極　　氬弧焊用的鎢極材料有純鎢、釷鎢、鈰鎢、鋯鎢四種。純鎢極的熔點和沸點高，不易熔化揮發，電極燒損及尖端的污染較少，但電子發射能力較差。在純鎢中加入1％～2％氧化

8、釷的電極為釷鎢極，電子發