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铝焊接 工艺及铝合金焊接知识

铝焊接 工艺及铝合金焊接知识
2012-10-14 21:28:38

铝焊接 工艺及铝合金焊接知识
 

第一章:铝及铝 合金的焊接方法
1.铝及铝 合金的焊接特点
(1)铝在空 气中及焊接时极易氧化,生成的氧化铝(Al2O3)熔点高、非常稳定,不易去除。阻碍母 材的熔化和熔合,氧化膜的比重大,不易浮出表面,易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺欠。铝材的 表面氧化膜和吸附大量的水分,易使焊缝产生气孔。焊接前 应采用化学或机械方法进行严格表面清理,{TodayHot}清除其表面氧化膜。在焊接过程加强保护,防止其氧化。钨极氩弧焊时,选用交流电源,通过“阴极清理”作用,去除氧化膜。气焊时,采用去 除氧化膜的焊剂。在厚板焊接时,可加大焊接热量,例如,氦弧热量大,利用氦 气或氩氦混合气体保护,或者采 用大规范的熔化极气体保护焊,在直流正接情况下,可不需要“阴极清理”。
(2)铝及铝 合金的热导率和比热容均约为碳素钢和低合金钢的两倍多。铝的热 导率则是奥氏体不锈钢的十几倍。在焊接过程中,大量的 热量能被迅速传导到基体金属内部,因而焊 接铝及铝合金时,能量除 消耗于熔化金属熔池外,还要有 更多的热量无谓消耗于金属其他部位,这种无 用能量的消耗要比钢的焊接更为显著,为了获 得高质量的焊接接头,应当尽 量采用能量集中、功率大的能源,有时也 可采用预热等工艺措施。{HotTag}
(3)铝及铝 合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍。铝凝固 时的体积收缩率较大,焊件的 变形和应力较大,因此,需采取 预防焊接变形的措施。铝焊接 熔池凝固时容易产生缩孔、缩松、热裂纹 及较高的内应力。生产中 可采用调整焊丝成分与焊接工艺的措施防止热裂纹的产生。在耐蚀 性允许的情况下,可采用 铝硅合金焊丝焊接除铝镁合金之外的铝合金。在铝硅合金中含硅0.5%时热裂倾向较大,随着硅含量增加,合金结 晶温度范围变小,流动性显著提高,收缩率下降,热裂倾向也相应减小。根据生产经验,当含硅5%~6%时可不产生热裂,因而采用SAlSi條(硅含量4.5%~6%)焊丝会 有更好的抗裂性。
(4)铝对光、热的反射能力较强,固、液转态时,没有明显的色泽变化,焊接操作时判断难。高温铝强度很低,支撑熔池困难,容易焊穿。
(5)铝及铝 合金在液态能溶解大量的氢,固态几乎不溶解氢。在焊接 熔池凝固和快速冷却的过程中,氢来不及溢出,极易形成氢气孔。弧柱气氛中的水分、焊接材 料及母材表面氧化膜吸附的水分,都是焊 缝中氢气的重要来源。因此,对氢的 来源要严格控制,以防止气孔的形成。
(6)合金元素易蒸发、烧损,使焊缝性能下降。
(7)母材基 体金属如为变形强化或固溶时效强化时,焊接热 会使热影响区的强度下降。
(8) 铝为面心立方晶格,没有同素异构体,加热与 冷却过程中没有相变,焊缝晶粒易粗大,不能通 过相变来细化晶粒。
2.焊接方法
几乎各 种焊接方法都可以用于焊接铝及铝合金,但是铝 及铝合金对各种焊接方法的适应性不同,各种焊 接方法有其各自的应用场合。气焊和 焊条电弧焊方法,设备简单、操作方便。气焊可 用于对焊接质量要求不高的铝薄板及铸件的补焊。焊条电 弧焊可用于铝合金铸件的补焊。惰性气体保护焊(TIG或MIG)方法是 应用最广泛的铝及铝合金焊接方法。铝及铝 合金薄板可采用钨极交流氩弧焊或钨极脉冲氩弧焊。铝及铝 合金厚板可采用钨极氦弧焊、氩氦混 合钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、脉冲熔 化极气体保护焊。熔化极气体保护焊、脉冲熔 化极气体保护焊应用越来越广泛(氩气或氩/氦混合气)。
第二章 铝及铝合金MIG焊焊接 接头缺陷及防止措施
铝及铝合金MIG焊时,焊接接 头常见的缺陷主要有焊缝成形差、裂纹、气孔、烧穿,未焊透、未熔合、夹渣等。

  1. 焊缝成形差

焊缝成 形差主要表现在焊缝波纹不美观,且不光亮;焊缝弯曲不直,宽窄不一,接头太多;焊缝中心突起,两边平坦或凹陷;焊缝满溢等。

  1. 产生原因

⑴焊接规范选择不当;
⑵焊枪角度不正确;
⑶焊工操作不熟练;
⑷导电嘴孔径太大;
⑸焊接电 弧没有严格对准坡口中心;
⑹焊丝、焊件及 保护气体中含有水分;

  1. 防止措施

⑴反复调 试选择合适的焊接规范;
⑵保持焊枪合适的倾角;
⑶加强焊工技能培训;
⑷选择合适的导电嘴径;
⑸力求使 焊接电弧与坡口严格对中;
⑹焊前仔细清理焊丝、焊件;保证保护气体的纯度。

  1. 裂纹

铝及铝 合金焊缝中的裂纹是在焊缝金属结晶过程中产生的,称为热裂纹,又称结晶裂纹。其形式有纵向裂纹、横向裂纹(往往扩展到基体金属),还有根部裂纹、弧坑裂纹等等。裂纹将 使结构强度降低,甚至引 起整个结构的突然破坏,因此是完全不允许的。

  1. 产生原因

⑴焊缝间 隙的深宽比过大;
⑵焊缝末 端的弧坑冷却快;
⑶焊丝成 分与母材不匹配;
⑷操作技术不正确。

  1. 防止措施

⑴适当提 高电弧电压或减小焊接电流,以加宽 焊道而减小熔深;
⑵适当地 填满弧坑并采用衰减措施减小冷却速度;
⑶保证焊 丝与母材合理匹配;
⑷选择合适的焊接参数、焊接顺序,适当增加焊接速度,需要预 热的要采取预热措施;
三、气孔
在铝及铝合金MIG焊中,气孔是 最常见的一种缺陷。要彻底 清除焊缝中的气孔是很难办到的,只能是 最大限度地减小其含量。按其种类,铝焊缝 中的气孔主要有表面气孔、弥散气孔、局部密集气孔、单个大气孔、根部链状气孔、柱状气孔等。气孔不 但会降低焊缝的致密性,减小接头的承载面积,而且使接头的强度、塑性降低,特别是 冷弯角和冲击韧性降低更多,必须加以防止。

  1. 产生原因

⑴气体保护不良,保护气体不纯;
⑵焊丝、焊件被污染;
⑶大气中 的绝对湿度过大;
⑷电弧不稳,电弧过长;
⑸焊丝伸出长度过长、喷嘴与 焊件之间的距离过大;
⑹焊丝直 径与坡口形式选择不当;
⑺在同一部位重复起弧,接头数太多。

  1. 防止措施

⑴保证气体质量,适当增 加保护气体流量,以排除 焊接区的全部空气,消除气 体喷嘴处飞溅物,使保护气流均匀,焊接区 要有防止空气流动措施,防止空气侵入焊接区,保护气体流量过大, 要适当适当减少流量;
⑵焊前仔细清理焊丝、焊件表面的油、污、锈、垢和氧化膜,采用含 脱氧剂较高的焊丝;
⑶合理选择焊接场所;
⑷适当减少电弧长度;
⑸保持喷 嘴与焊件之间的合理距离范围;
⑹尽量选择较粗的焊丝,同时增 加工件坡口的钝边厚度,一方面 可以允许允许使用大电流,也使焊 缝金属中焊丝比例下降,这对降 低孔率是行之有效的;
⑺尽量不 要在同一部位重复起弧,老板娘 重复起弧时要对起弧处进行打磨或刮除清理;一道焊 缝一旦起弧后要尽量焊长些,不要随意断弧,以减少接头量,在接头 处需要有一定的焊缝重叠区域;

  1. 烧穿
  2. 产生原因

⑴热输入量过大;
⑵坡口加工不当,焊件装配间隙过大;
⑶点固焊 时焊点间距过大,焊接过 程中产生较大的变形量;
⑷操作姿势不正确。

  1. 防止措施

⑴适当减小焊接电流、电弧电压,提高焊接速度;
⑵加大钝边尺寸,减小根部间隙;
⑶适当减 小点固焊时焊点间距;
⑷焊接过程中,手握焊枪姿势要正确,操作要熟练。
五、未焊透
1、产生原因
⑴焊接速度过快,电弧过长;
⑵坡口加工不当,装配间隙过小;
⑶焊接技术较低,操作姿势掌握不当;
⑷焊接规范过小;
⑸焊接电流不稳定。
2、防止措施
⑴适当减慢焊接速度,压低电弧;
⑵适当减 小钝边或增加要部间隙;
⑶使焊枪 角度保证焊接时获得最大熔深,电弧始 终保持在焊接熔池的前沿,要有正确的姿势;
⑷增加焊 接电流及电弧电压,保证母 材足够的热输入获得量;
⑸增加稳 压电源装置或避开开用电高峰。
六、未熔合

  1. 产生原因

⑴焊接部 位氧化膜或锈未清除干净;
⑵热输入不足;
⑶焊接操作技术不当。

  1. 防止措施

⑴焊前仔 细清理待焊处表面;
⑵提高焊提高电流、电弧电压,减速小焊接速度;
⑶焊接时 要稍微采用运条方式,在坡口 面上有瞬间停歇,焊丝在熔池的前沿,提高焊工技术。
七、夹渣
1、产生原因
⑴焊前清理不彻底;
⑵焊接电流过大,导致电 嘴局部熔化混入熔池而形成夹渣;
⑶焊接速度过高。

  1. 防止措施

⑴加强焊 接前的清理工作,多道焊时,每焊完 一道同样要进行焊缝清理;
⑵在保证熔透的情况下,适当减少焊接电流,大电流焊接时,导电嘴不要压得太低;
⑶适当降低速度,采用含 脱氧剂较高的焊丝,提高电弧电压。

 

第三章 容器用铝材的焊接
一、容器用铝材的焊接
铝材具 有优异的物理特性和力学性能,其密度低、强度高、热导率高、电导率高,耐蚀能力强。铝材广泛用于容器、机械、电力、化工、航空、航天等 焊接结构的产品上。
(一)铝材的 分类及牌号表示方法
1. 铝材的分类
(1)按有无合金成分,铝材分 为纯铝及铝合金。铝合金 按合金系列又分为Al-Mn合金、Al-Cu合金、Al-Si合金和Al-Mg合金等。
(2)按压力加工能力,可分为 变形铝和非变形铝(例如:铸铝)。
(3)按能否热处理强化,铝合金 又分为非热处理强化铝和热处理强化铝。铝没有同素异构体,纯铝、铝锰合金、铝镁合 金等不可能通过热处理相变来提高强度。但是,铝铜和 铝镁硅等合金可通过固溶时效析出强化相提高强度,称为可热处理强化铝。不能通 过固溶时效析出强化相提高强度的称为不可热处理强化铝。
2. 牌号表 示方法和状态代号
(1)四位数 字体系牌号命名方法 1997年1月1号,我国开始实施GB/T16474?996《变形铝 和铝合金牌号表示方法》标准。新的牌号表示方法采用变形铝和铝合金国际牌号注册组织推荐的国际四位数 字体系牌号命名方法,例如工业纯铝有1070、1060等,Al-Mn合金有3003等,Al-Mg合金有5052、5086等。
(2)四位字 符体系牌号命名方法 1997年1月1号前,我国采 用前苏联的牌号表示方法。一些老 牌号的铝及铝合金化学成分与国际四位数字体系牌号不完全吻合,不能采 用国际四位数字体系牌号代替,为保留 国内现有的非国际四位数字体系牌号,不得不采用四位字 符体系牌号命名方法,以便逐步与国际接轨。例如:老牌号LF21的化学 成分与国际四位数字体系牌号3003不完全吻合,于是,四位字 符体系表示的牌号为3A21。
四位数 字体系和四位字符体系牌号第一个数字表示铝及铝合金的类别,其含义如下:
1)1XXX系列棗工业纯铝;
2)2XXX系列棗Al-Cu、Al-Cu-Mn合金,;
3)3XXX系列棗Al-Mn合金;
4)4XXX系列棗Al-Si合金;
5)5XXX系列棗Al-Mg合金;
6)6XXX系列棗Al-Mg-Si合金;
7)7XXX系列棗Al-Mg-Si-Cu合金;
8)8XXX系列棗其它。
(3)铝铸件牌号 我国容 器用铝铸件牌号采用ZAl+主要合金元素符号+合金元 素含量数百分率表示。例如;ZAlSi7Mg1A、ZAlCu4、ZAlMg5Si等。
(4)状态代号 相同牌 号的铝及铝合金,状态不同时,力学性能不相同。按照GB/T16475《变形铝 和铝合金状态代号》标准,新状态代号规定如下:

  1. O棗 退火状态
  2. H112棗热作状态
  3. T4棗固溶 处理后自然时效状态
  4. T5棗高温 成形过程冷却后人工时效状态
  5. T6棗固溶 处理后人工时效状态

(二)铝容器 的应用特点和容器规 范采用的铝及铝合金

  1. 铝容器的应用特点

(1)铝在空 气和氧化性水溶液介质中,其表面 较易产生致密的氧化铝钝化膜,它在一 些氧化性介质中具有良好的耐蚀性。在高温浓硝酸中,纯铝的 耐蚀性优于不锈钢。铝材常 作为耐蚀容器材料。
(2)对一些腐蚀性不太强,但要求 防铁污染的介质,如化纤生产介质等,铝有较好的耐蚀性,而且没有铁污染物料,因此,铝材常 作为防铁污染的容器的材料。其他有 色金属容器也能防铁污染,但铝最便宜。
(3)铝是面心立方晶格,没有同素异构体,低温下 不存在像铁素体钢那样的脆性转变,铝容器 的最低设计温度可达-269℃。铝材常 作为低温容器的材料。铝镁合 金中的镁含量较高时,会以金属间化合物Mg2Al3和Mg5Al8在晶间析出,使铝镁 合金在某些介质中产生应力腐蚀敏感性,只有在65℃以下使 用才不会产生应力腐蚀,因此含镁量超过了3%的铝镁 合金规定设计温度不超过65℃。析出相 过多也会降低冲击韧性,因此含镁量超过3%的铝镁 合金及其焊接接头应检验冲击韧性。其他铝和铝容器,包括低 温铝容器均不要求进行冲击韧性检验。
(4) 由于铝 镁硅合金固溶时效状态强度高,塑性也较好,焊接性好,焊接接 头在焊后状态仍能保持较高的强度,因而常 用作容器用高强度铝合金。铝,特别是 纯铝的规定非比例伸长应力很低,在小的 载荷下即会产生塑性变形。铝容器 在使用与运输时,应注意碰撞变形。
(5) 为了得到好的塑性,纯铝、铝锰合 金和铝镁合金的变形铝材都只在退火状态或热作状态使用,不采用冷作状态。热作状 态铝的焊接接头,焊接热 对热影响区有退火作用,因而其 许用应力也只取退火状态铝材的许用应力。只有铝 镁硅合金和铝铜合金的铝材才采用固溶时效状态,以保证其高强度。
2.容器规 范采用的铝及铝合金 要求制 造容器的材料具有良好的成形性和焊接性,JB/T4734-2002《铝制焊接容器》中采用 的铝及铝合金有:

  1. 工业纯铝 1A85、1050A、1060和1200。
  2. Al-Cu合金 2014。
  3. Al-Mn合金 3003和3004。
  4. Al-Mg合金 5A02、5A03、5A05、5052、5052、5058和5086。
  5. Al-Mg-Si合金 6A02、6061和6063。

这里仅列出1200、3004、5A03和6A02四个典 型牌号铝及铝合金化学成分,见表6-19,其板材 的力学性能见表6-20。其它牌 号铝及铝合金化学成分和力学性能,可查阅相关标准。
表6-19 四个典 型牌号铝及铝合金的主要化学成分


牌 号

化 学 成 分*(%)

Si

Fe

Cu

Mn

Mg

Cr

Ni

Zn

Ti

Al

其它

备注

1200

L5

Si+Fe:1.0

0.05

0.05

-

-

-

0.10

0.15

余量

0.05

工业纯铝

3004

-

0.30

0.7

0.25

1.0~1.5

0.8~1.3

-

-

0.25

0.10

余量

0.15

铝锰合金

5A03

LF3

0.5~0.8

0.5

0.10

0.3~0.6

3.2~3.8

 

 

0.20

0.15

余量

0.10

铝镁合金

6A02

LD2

0.5~1.2

0.5

0.2~0.6

或Cr 0.15~0.35

0.45~0.9

 

 

0.20

0.15

余量

0.10

铝镁硅
合金

*:表中单值为最大值。

 

表6-20四个典 型牌号铝板的力学性能


牌 号

状 态

板厚(mm)

σb(MPa)

σP 0..2*(MPa)

1200

O

0.8~10.0

75

25

H112

>4.5~6.5

95

50

>6.5~12.5

90

50

>12.5~50.0

85

35

>50.0~80.0

80

25

3004

O

≤10.0

150

60

5A03

O

0.5~4.5

195

100

H112

>4.5~10.0

185

80

>10.0~25.0

175

70

>25.0~50.06.5

165

60

6A02

T4

0.5~4.5

195

100

>4.5~10.0

175

90

T6

>0.5~10.0

296

230

铝及铝 合金没有明显的屈服限,代之以 非比例伸长应力,符号为σP 0..2
(三)铝及铝 合金的焊接工艺

  1. 铝及铝 合金的焊接特点

(1) 铝在空 气中及焊接时极易氧化,生成的氧化铝(Al2O3)熔点高、非常稳定,不易去除。阻碍母 材的熔化和熔合,氧化膜的比重大,不易浮出表面,易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺欠。铝材的 表面氧化膜和吸附大量的水分,易使焊缝产生气孔。焊接前 应采用化学或机械方法进行严格表面清理,清除其表面氧化膜。在焊接过程加强保护,防止其氧化。钨极氩弧焊时,选用交流电源,通过“阴极清理”作用,去除氧化膜。气焊时,采用去 除氧化膜的焊剂。在厚板焊接时,可加大焊接热量,例如,氦弧热量大,利用氦 气或氩氦混合气体保护,或者采 用大规范的熔化极气体保护焊,在直流正接情况下,可不需要“阴极清理”。
(2)铝及铝 合金的热导率和比热容均约为碳素钢和低合金钢的两倍多。铝的热 导率则是奥氏体不锈钢的十几倍。在焊接过程中,大量的 热量能被迅速传导到基体金属内部,因而焊 接铝及铝合金时,能量除 消耗于熔化金属熔池外,还要有 更多的热量无谓消耗于金属其他部位,这种无 用能量的消耗要比钢的焊接更为显著,为了获 得高质量的焊接接头,应当尽 量采用能量集中、功率大的能源,有时也 可采用预热等工艺措施。
(3)铝及铝 合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍。铝凝固 时的体积收缩率较大,焊件的 变形和应力较大,因此,需采取 预防焊接变形的措施。铝焊接 熔池凝固时容易产生缩孔、缩松、热裂纹 及较高的内应力。生产中 可采用调整焊丝成分与焊接工艺的措施防止热裂纹的产生。在耐蚀 性允许的情况下,可采用 铝硅合金焊丝焊接除铝镁合金之外的铝合金。在铝硅合金中含硅0.5%时热裂倾向较大,随着硅含量增加,合金结 晶温度范围变小,流动性显著提高,收缩率下降,热裂倾向也相应减小。根据生产经验,当含硅5%~6%时可不产生热裂,因而采用SAlSi條(硅含量4.5%~6%)焊丝会 有更好的抗裂性。
(4)铝对光、热的反射能力较强,固、液转态时,没有明显的色泽变化,焊接操作时判断难。高温铝强度很低,支撑熔池困难,容易焊穿。
(5)铝及铝 合金在液态能溶解大量的氢,固态几乎不溶解氢。在焊接 熔池凝固和快速冷却的过程中,氢来不及溢出,极易形成氢气孔。弧柱气氛中的水分、焊接材 料及母材表面氧化膜吸附的水分,都是焊 缝中氢气的重要来源。因此,对氢的 来源要严格控制,以防止气孔的形成。
(6)合金元素易蒸发、烧损,使焊缝性能下降。
(7)母材基 体金属如为变形强化或固溶时效强化时,焊接热 会使热影响区的强度下降。
(8) 铝为面心立方晶格,没有同素异构体,加热与 冷却过程中没有相变,焊缝晶粒易粗大,不能通 过相变来细化晶粒。
2. 焊接方法 几乎各 种焊接方法都可以用于焊接铝及铝合金,但是铝 及铝合金对各种焊接方法的适应性不同,各种焊 接方法有其各自的应用场合。气焊和 焊条电弧焊方法,设备简单、操作方便。气焊可 用于对焊接质量要求不高的铝薄板及铸件的补焊。焊条电 弧焊可用于铝合金铸件的补焊。气体保护焊(钨极或熔化极)方法是 应用最广泛的铝及铝合金焊接方法。铝及铝 合金薄板可采用钨极交流氩弧焊或钨极脉冲氩弧焊。铝及铝 合金厚板可采用钨极直流氦弧焊、氩氦混 合钨极气体保护焊、熔化极氩弧焊(直流反接)、熔化极 氦弧焊和氩氦混合熔化极气体保护焊。
3.焊接材料
(1)焊丝 铝及铝 合金焊丝的选用除考虑良好的焊接工艺性能外,按容器 要求应使对接接头的抗拉强度、塑性(通过弯曲试验)达到规定要求,对含镁量超过3%的铝镁 合金应满足冲击韧性的要求,对有耐蚀要求的容器,焊接接 头的耐蚀性还应达到或接近母材的水平。因而焊 丝的选用主要按照下列原则:
1)纯铝焊 丝的纯度一般不低于母材;
2)铝合金 焊丝的化学成分一般与母材相应或相近;
3)铝合金 焊丝中的耐蚀元素(镁、锰、硅等)的含量 一般不低于母材;
4)异种铝 材焊接时应按耐蚀较高、强度高 的母材选择焊丝;
5)不要求 耐蚀性的高强度铝合金(热处理强化铝合金)可采用 异种成分的焊丝,如抗裂 性好的铝硅合金焊丝SAlSi一1等(注意强 度可能低于母材)。
常用铝 材推荐选用的焊丝牌号见表6-21,不同类 别铝材相焊推荐选用焊丝牌号见表6-22。
表6-21 常用铝 材推荐选用的焊丝牌号

 

同牌号铝材相焊

气焊、钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、等离子弧焊用焊丝

 

同牌号铝材相焊

气焊、钨极气体保护焊、 熔化极气体保护焊、等离子弧焊用焊丝

1A85

SAl3

5A05

SAlMg-5

1050A

SAl-3

5052

SAlMg-1

1060

SAl-3

5083

SAlMg-3

1200

SAl-l

5086

SAlMg-3

2014

SAlSi-1

5454

SAlMg-1

3003

SAlMn

6A02

SAlSi-l

3004

SAlMn

6063

SAlSi-1

5A02

SAlMg-l

6061

SAlMg-1,SAlMg-5,SAlSi-1

5A03

SAIMg-2

 

 

表6-22 不同类 别铝材相焊推荐选用焊丝牌号

 

不同类别铝材

钨极气体保护焊、 熔化极气体保护焊、 等离子弧焊用焊丝

纯铝与铝锰合金相焊

SAlMn

纯铝、铝锰合金与5A02、5052相焊

SAlMg-1、SAIMg-5

纯铝、铝锰合金与5A03相焊

SAlMg-2

纯铝、铝锰合金与5083、5086相焊

SAlMg-3

纯铝、铝锰合金与5A05、5A06相焊

SAlMg-5

纯铝、铝锰合金、铝镁合金与2014、6A02、6061、 6063相焊

SAlSi-1

(2)保护气体 保护气体为氩气、氦气或其混合气。交流加高频TIG焊时,采用大于99.9%纯氩气,直流正 极性焊接宜用氦气。MIG焊时,板厚<25 mm时宜用氩气;板厚25 mm~50 mm时氩气中宜添加10%~35%的氦气;板厚50mm-75mm时氩气中宜添加l0%~35%或50%的氦气;当板厚>75 mm时推荐采用添加50%~75%氦气的氩气。氩气应符合GB/T 4842?995《纯氩》的要求。氩气瓶压低于0.5 MPa后压力不足,不能使用。
(3)钨极 氩弧焊 用的钨极材料有纯钨、钍钨、铈钨、锆钨四种。纯钨极 的熔点和沸点高,不易熔化挥发,电极烧 损及尖端的污染较少,但电子发射能力较差。在纯钨中加入1%~2%氧化钍 的电极为钍钨极,电子发射能力强,允许的电流密度高,电弧燃烧较稳定,但钍元 素具有一定的放射性,使用时 应采取适当的防护措施。在纯钨中加入1.8%~2.2%的氧化铈(杂质≤0.1%)的电极为铈钨极。铈钨极电子逸出功低,化学稳定性高,允许电流密度大,无放射性,是目前 普遍采用的电极。锆钨极 可防止电极污染基体金属,尖端易保持半球形,适用于交流焊接。
(4)焊剂 气焊用焊剂为钾、钠、锂、钙等元 素的氯化物和氟化物,可去除氧化膜。
4. 焊前准备
(1)焊前清理 铝及铝合金焊接时,焊前应 严格清除工件焊口及焊丝表面的氧化膜和油污,清除质 量直接影响焊接工艺与接头质量,如焊缝 气孔产生的倾向和力学性能等。常采用 化学清洗和机械清理两种方法。
1)化学清洗 化学清洗效率高,质量稳定,适用于 清理焊丝及尺寸不大、成批生产的工件。可用浸 洗法和擦洗法两种。可用丙酮、汽油、煤油等 有机溶剂表面去油,用40℃~70℃的5%~10%NaOH溶液碱洗3 min~7 min(纯铝时 间稍长但不超过20 min),流动清水冲洗,接着用室温至60℃的30%HNO3溶液酸洗1 min~3 min,流动清水冲洗,风干或低温干燥。
2)机械清理 在工件尺寸较大、生产周期较长、多层焊 或化学清洗后又沾污时,常采用机械清理。先用丙酮、汽油等 有机溶剂擦试表面以除油,随后直接用直径为0.15 mm~0.2 mm的铜丝 刷或不锈钢丝刷子刷,刷到露 出金属光泽为止。一般不 宜用砂轮或普通砂纸打磨,以免砂 粒留在金属表面,焊接时 进入熔池产生夹渣等缺陷。另外也可用刮刀、锉刀等清理待焊表面。
工件和 焊丝经过清洗和清理后,在存放 过程中会重新产生氧化膜,特别是在潮湿环境下,在被酸、碱等蒸 气污染的环境中,氧化膜成长得更快。因此,工件和 焊丝清洗和清理后到焊接前的存放时间应尽量缩短,在气候潮湿的情况下,一般应在清理后4 h内施焊。清理后 如存放时间过长(如超过24 h)应当重新处理。
(2)垫板 铝及铝 合金在高温时强度很低,液态铝的流动性能好,在焊接 时焊缝金属容易产生下塌现象。为了保 证焊透而又不致塌陷,焊接时 常采用垫板来托住熔池及附近金属。垫板可采用石墨板、不锈钢 板或碳素钢板等。垫板表 面开一个圆弧形槽,以保证焊缝反面成型。也可以 不加垫板单面焊双面成型,但要求 焊接操作熟练或采取对电弧施焊能量严格自动反馈控制等先进工艺措施。
(3)焊前预热 薄、小铝件一般不用预热,厚度10 mm~15 mm时可进行焊前预热,根据不 同类型的铝合金预热温度可为100℃~200℃,可用氧一乙炔焰、电炉或喷灯等加热。预热可 使焊件减小变形、减少气孔等缺陷。
5.焊后处理
(1)焊后清理 焊后留 在焊缝及附近的残存焊剂和焊渣等会破坏铝表面的钝化膜,有时还会腐蚀铝件,应清理干净。形状简单、要求一 般的工件可以用热水冲刷或蒸气吹刷等简单方法清理。要求高 而形状复杂的铝件,在热水 中用硬毛刷刷洗后,再在60℃~80℃左右、浓度为2%~3%的铬酐 水溶液或重铬酸钾溶液中浸洗5 min~10 min,并用硬毛刷洗刷,然后在 热水中冲刷洗涤,用烘箱烘干,或用热空气吹干,也可自然干燥。
(2)焊后热处理 铝容器 一般焊后不要求热处理。如果所 用铝材在容器接触的介质条件下确有明显的应力腐蚀敏感性,需要通 过焊后热处理以消除较高的焊接应力,来使容 器上的应力降低到产生应力腐蚀开裂的临界应力以下,这时应 由容器设计文件提出特别要求,才进行 焊后消除应力热处理。如需焊后退火热处理,对于纯铝、5052、5086、5154、5454、5A02、5A03、5A06等,推荐温度为345℃;对于2014、2024、3003、3004、5056、5083、5456、6061、6063、2A12、2A24、3A21等,推荐温度为415℃;对于2017、2A11、6A02等,推荐温度为360℃,根据工件大小与要求,退火温 度可正向或负向各调20℃~30℃,保温时间可在0.5 h~2 h之间


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