新疆焊接加工——铝及铝合金的焊接加工工艺

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新疆焊接加工

铝及铝合金材料密度低，强度高，热电导率高，耐腐蚀才调强，具有超卓的物理特性和力学功用，因而广泛应用于工业产品的焊接结构上。长期以来，由于焊接方法及焊接工艺参数的选取不当，构成铝合金零件焊接后因应力过于会合产生严峻变形，或由于焊缝气孔、夹渣、未焊透等缺点，导致焊缝金属裂纹或材质疏松，严峻影响了产品质量及功用。

　　1 铝合金材料特征

　　铝是银白色的轻金属，具有超卓的塑性、较高的导电性和导热性，一起还具有抗氧化和抗腐蚀的才调。铝极易氧化产生三氧化二铝薄膜，在焊缝中简略产生夹杂物，然后损坏金属的连续性和均匀性，下降其机械功用和耐腐蚀功用。常见铝合金母材和焊丝的化学成分及机械功用见表1。

　　2 铝合金材料的焊接难点

　　（1）极易氧化。在空气中，铝简略同氧化合，生成细密的三氧化二铝薄膜（厚度约0．1－0．2μm），熔点高（约2050℃），远远跨过铝及铝合金的熔点（约600℃左右）。氧化铝的密度3．95－4．10g/cm3，约为铝的1．4倍，氧化铝薄膜的表面易吸附水分，焊接时，它阻止根本金属的熔合，极易构成气孔、夹渣、未熔合等缺点，引起焊缝功用下降。

　　（2）易产生气孔。铝和铝合金焊接时产生气孔的主要原因是氢，由于液态铝可溶解许多的氢，而固态铝几乎不溶解氢，因而当熔池温度快速冷却与凝结时，氢来不及逸出，简略在焊缝中集结构成气孔。氢气孔现在难于完全避免，氢的来历许多，有电弧焊气氛中的氢，铝板、焊丝表面吸附空气中的水分等。实践证明，即使氩气按GB/T4842标准要求，纯度抵达99．99% 以上，但当水分含量抵达20ppm时，也会出现许多的细密气孔，当空气相对湿度跨过80%时，焊缝就会显着出现气孔。

　　（3）焊缝变形和构成裂纹倾向大。铝的线胀大系数和结晶缩短率约比钢大两倍，易产生较大的焊接变形的内应力，对刚性较大的结构将促进热裂纹的产生。

　　（4）铝的导热系数大（纯铝0．538卡/Cm．s．℃）。约为钢的4倍，因而，焊接铝和铝合金时，比焊钢要耗费更多的热量。

　　（5）合金元素的蒸发的烧损。铝合金中含有低沸点的元素（如镁、锌、锰等），在高温电弧效果下，极易蒸发烧损，然后改动焊缝金属的化学成分，使焊缝功用下降。

　　（6）高温强度和塑性低。高温时铝的强度和塑性很低，损坏了焊缝金属的成形，有时还简略构成焊缝金属塌落和焊穿现象。

　　（7）无色彩改动。铝及铝合金从固态转为液态时，无显着的色彩改动，使操作者难以把握加热温度。

　　3 铝合金材料焊接的工艺方法

　　（1）焊前准备

　　选用化学或机械方法，严厉拾掇焊缝坡口两头的表面氧化膜。

　　化学清洗是运用碱或酸清洗工件表面，该法既可去除氧化膜，还可除油污，详细工艺进程如下：体积分数为6%～10%的氢氧化钠溶液，在70℃左右浸泡0．5min→水洗→体积分数为15%的硝酸在常温下浸泡1min进行中和处理→水洗→温水洗→单调。洗好后的铝合金表面为无光泽的银白色。

　　机械拾掇可选用风动或电动铣刀，还可选用刮刀、锉刀等东西，关于较薄的氧化膜也可用0．25mm的铜丝刷打磨铲除氧化膜。

　　拾掇好后当即施焊，假定放置时刻跨过4h，应从头拾掇。

　　（2）承认设备空位及定位焊间隔

　　施焊进程中，铝板受热胀大，致使焊缝坡口空位减少，焊前设备空位假定留得太小，焊接进程中就会引起两板的坡口堆叠，增加焊后板面不平度和变形量；相反，设备空位过大，则施焊困难，并有烧穿的或许。适宜的定位焊间隔能保证所需的定位焊空位，因而，选择适宜的设备空位及定位焊间隔，是减少变形的一项有用方法。依据履历，不同板厚对接缝较合理的设备工艺参数如表2。

　　（3）选择焊接设备

　　现在市场上焊接产品品种较多，一般情况下宜选用交流钨极氩弧焊（即TIG焊）。它是在氩气的保护下，运用钨电极与工件问产生的电弧热熔化母材和填充焊丝的一种焊接方法。该焊机工作时，由于交流电流的极性是在周期性的改换，在每个周期里半波为直流正接，半波为直流反接。正接的半波期间钨极能够发射满意的电子而又不致于过热，有利于电弧的安稳。反接的半波期间工件表面生成的氧化膜很简略被拾掇掉而取得表面光亮漂亮、成形超卓的焊缝。

　　（4）选择焊丝

　　一般选用301纯铝焊丝及311铝硅焊丝。

　　（5）选取焊接方法和参数

　　一般以左焊法进行，焊炬和工件成60°角。焊接厚度15mm以上时，以右焊法进行，焊炬和工件成90°角。

　　焊接壁厚在3mm以上时，开V形坡口，夹角为60°～70°，空位不得大于1mm，以多层焊完结。壁厚在1．5mm以下时，不开坡口，不留空位，不加填充丝。焊固定管子对接接头时，当管径为200mm，壁厚为6mm时，应选用直径为3～4mm的钨极，以220～240A的焊接电流，直径为4mm的填充焊丝，以1～2层焊完。

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