铝及铝的焊接工艺

铝及铝合金的焊接特色

　　(1) 铝在空气中及焊接时很简略氧化，生成的氧化铝(Al2O3)熔点高、十分安稳，不易去掉。阻止母材的熔化和熔合，氧化膜的比重大，不易浮出外表，易生成夹渣、未熔合、未焊透等欠缺。铝材的外表氧化膜和吸附很多的水分，易使焊缝发生气孔。焊接前应选用化学或机械办法进行严厉外表整理，铲除其外表氧化膜。在焊接进程加强维护，避免其氧化。钨极氩弧焊时，选用沟通电源，经过“阴极整理”效果，去掉氧化膜。气焊时，选用去掉氧化膜的焊剂。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维护，或者选用大规范的熔化极气体维护焊，在直流正接情况下，可不需求“阴极整理”。

　　(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。在焊接进程中，很多的热量能被敏捷传导到基体金属内部，因而焊接铝及铝合金时，能量除耗费于熔化金属熔池外，还要有更多的热量无谓耗费于金属其他部位，这种无用能量的耗费要比钢的焊接更为显着，为了取得高质量的焊接接头，应当尽量选用能量会集、功率大的动力，有时也可选用预热等技术办法。

　　(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。铝凝结时的体积缩短率较大，焊件的变形和应力较大，因而，需采纳预防焊接变形的办法。铝焊接熔池凝结时简略发生缩孔、缩松、热裂纹及较高的内应力。出产中可选用调整焊丝成分与焊接技术的办法避免热裂纹的发生。在耐蚀性答应的情况下，可选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，跟着硅含量增加，合金结晶温度规模变小，活动性显着进步，缩短率降低，热裂倾向也相应减小。依据出产经历，当含硅5%～6%时可不发生热裂，因而选用SAlSi條(硅含量4.5%～6%)焊丝会有非常好的抗裂性。

　　(4)铝对光、热的反射才能较强，固、液转态时，没有显着的色泽改变，焊接操作时判断难。高温铝强度很低，支撑熔池艰难，简略焊穿。

　　(5)铝及铝合金在液态能溶解很多的氢，固态简直不溶解氢。在焊接熔池凝结和疾速冷却的进程中，氢来不及溢出，很简略构成氢气孔。弧柱气氛中的水分、焊接资料及母材外表氧化膜吸附的水分，都是焊缝中氢气的重要来历。因而，对氢的来历要严厉操控，以避免气孔的构成。

　　(6)合金元素易蒸发、烧损，使焊缝功能降低。

　　(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降低。

　　(8) 铝为面心立方晶格，没有同素异构体，加热与冷却进程中没有相变，焊缝晶粒易粗大，不能经过相变来细化晶粒。

　　2. 焊接办法 简直各种焊接办法都能够用于焊接铝及铝合金，可是铝及铝合金对各种焊接办法的适应性不一样，各种焊接办法有其各自的运用场合。气焊和焊条电弧焊办法，设备简略、操作便利。气焊可用于对焊接质量需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。惰性气体维护焊(TIG或MIG)办法是运用较广泛的铝及铝合金焊接办法。铝及铝合金薄板可选用钨极沟通氩弧焊或钨极脉冲氩弧焊。铝及铝合金厚板可选用钨极氦弧焊、氩氦混合钨极气体维护焊、熔化极气体维护焊、脉冲熔化极气体维护焊。熔化极气体维护焊、脉冲熔化极气体维护焊运用越来越广泛(氩气或氩/氦混合气)

　　3.焊接资料

　　(1)焊丝 铝及铝合金焊丝的选用除考虑杰出的焊接技术功能外，按容器需求应使对接接头的抗拉强度、塑性(经过曲折实验)到达规则需求，对含镁量超越3%的铝镁合金应满意冲击韧性的需求，对有耐蚀需求的容器，焊接接头的耐蚀性还应到达或挨近母材的水平。因而焊丝的选用首要按照下列准则：

　　1)纯铝焊丝的纯度通常不低于母材;

　　2)铝合金焊丝的化学成分通常与母材相应或邻近;

　　3)铝合金焊丝中的耐蚀元素(镁、锰、硅等)的含量通常不低于母材;

　　4)异种铝材焊接时应按耐蚀较高、强度高的母材挑选焊丝;

　　5)不需求耐蚀性的高强度铝合金(热处置强化铝合金)可选用异种成分的焊丝，如抗裂性好的铝硅合金焊丝SAlSi一1等(留意强度能够低于母材)。

　　(2)维护气体 维护气体为氩气、氦气或其混合气。沟通加高频TIG焊时，选用大于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时氩气中宜增加10%～35%的氦气;板厚50mm-75mm时氩气中宜增加l0%～35%或50%的氦气;当板厚>75 mm时引荐选用增加50%～75%氦气的氩气。氩气应符合GB/T 4842?995《纯氩》的需求。氩气瓶压低于0.5 MPa后压力缺乏，不能运用。

　　(3)钨极 氩弧焊用的钨极资料有纯钨、钍钨、铈钨、锆钨四种。纯钨极的熔点和沸点高，不易熔化挥发，电极烧损及的污染较少，但电子发射才能较差。在纯钨中参加1%～2%氧化钍的电极为钍钨极，电子发射才能强，答应的电流密度高，电弧焚烧较安稳，但钍元素具有必定的放射性，运用时应采纳恰当的防护办法。在纯钨中参加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，化学安稳性高，答应电流密度大，无放射性，是当前遍及选用的电极。锆钨极可避免电极污染基体金属，易坚持半球形，适用于沟通焊接。

　　(4)焊剂 气焊用焊剂为钾、钠、锂、钙等元素的氯化物和氟化物，可去掉氧化膜。

　　4. 焊前预备

　　(1)焊前整理 铝及铝合金焊接时，焊前应严厉铲除工件焊口及焊丝外表的氧化膜和油污，铲除质量直接影响焊接技术与接头质量，如焊缝气孔发生的倾向和力学功能等。常选用化学清洁和机械整理两种办法。

　　1)化学清洁 化学清洁效率高，质量安稳，适用于整理焊丝及尺度不大、成批出产的工件。可用浸洗法和擦洗法两种。可用丙酮、汽油、火油等有机溶剂外表去油，用40℃～70℃的5%～10%NaOH溶液碱洗3 min～7 min(纯铝时刻稍长但不超越20 min)，活动清水冲刷，接着用室温至60℃的30%HNO3溶液酸洗1 min～3 min，活动清水冲刷，风干或低温枯燥。

　　2)机械整理 在工件尺度较大、出产周期较长、多层焊或化学清洁后又沾污时，常选用机械整理。先用丙酮、汽油等有机溶剂擦试外表以除油，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，刷到显露金属光泽为止。通常不宜用砂轮或通常砂纸打磨，避免砂粒留在金属外表，焊接时进入熔池发生夹渣等缺点。另外也可用刮刀、锉刀等整理待焊外表。

　　工件和焊丝经过清洁和整理后，在寄存进程中会从头发生氧化膜，特别是在湿润环境下，在被酸、碱等蒸气污染的环境中，氧化膜成长得更快。因而，工件和焊丝清洁和整理后到焊接前的寄存时刻应尽量缩短，在气候湿润的情况下，通常应在整理后4 h内施焊。整理后如寄存时刻过长(如超越24 h)应当从头处置。

　　(2)垫板 铝及铝合金在高温时强度很低，液态铝的活动功能好，在焊接时焊缝金属简略发生下塌表象。为了确保焊透而又不致陷落，焊接经常选用垫板来托住熔池及邻近金属。垫板可选用石墨板、不锈钢板、碳素钢板、铜板或铜棒等。垫板外表开一个圆弧形槽，以确保焊缝不和成型。也能够不加垫板单面焊双面成型，但需求焊接操作娴熟或采纳对电弧施焊能量严厉自动反应操控等领先技术办法。

　　(3)焊前预热 薄、小铝件通常不必预热，厚度10 mm～15 mm时可进行焊前预热，依据不一样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、削减气孔等缺点。

　　5.焊后处置

　　(1)焊后整理 焊后留在焊缝及邻近的残存焊剂和焊渣等会损坏铝外表的钝化膜，有时还会腐蚀铝件，应整理洁净。形状简略、需求通常的工件能够用热水冲刷或蒸气吹刷等简略办法整理。需求高而形状复杂的铝件，在热水中用硬毛刷冲洗后，再在60℃～80℃摆布、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，并用硬毛冲洗刷，然后在热水中冲冲洗涤，用烘箱烘干，或用热空气吹干，也可天然枯燥。

　　(2)焊后热处置 铝容器通常焊后不需求热处置。假如所用铝材在容器接触的介质条件下确有显着的应力腐蚀敏感性，需求经过焊后热处置以消除较高的焊接应力，来使容器上的应力降低到发生应力腐蚀开裂的临界应力以下，这时应由容器规划文件提出特别需求，才进行焊后消除应力热处置。如需焊撤退炽热处置，关于纯铝、5052、5086、5154、5454、5A02、5A03、5A06等，引荐温度为345℃;关于2014、2024、3003、3004、5056、5083、5456、6061、6063、2A12、2A24、3A21等，引荐温度为415℃;关于2017、2A11、6A02等，引荐温度为360℃，依据工件巨细与需求，退火温度可正向或负向各调20℃～30℃，保温时刻可在0.5 h～2 h之间