隨著技術的進步與發(fā)展,鋁合金的應用領域越來越廣,因此在實際生產(chǎn)過程中經(jīng)常會遇到鋁合金焊接的問題。
如果掌握了下面的口訣,鋁合金焊接的問題基本就得到解決了。
鋁焊操作難度大,氧裂孔變易軟化;
表面氧化焊接難,焊前清理須做全;
電源極性作用靈,陰極清理很實用;
MIG須用直反接,交流電流常用;
引弧需要加高頻,焊接可以加脈沖;
鋁焊難點第二名,熱裂傾向很嚴重;
熱裂種類有很多,縱橫坑根體現(xiàn);
具體原因就一點,凝固過程收縮快;
應力拉伸出縫隙,液鋁不足生裂紋;
預防解決很關鍵,工藝設計有幫助;
焊接熱量應集中,分段預熱降焊速;
成分設計應合理,微量元素作用明。
氣孔缺陷很常見,鋁焊尤其敏感;
解決缺陷三方面,材料氣體和環(huán)境;
環(huán)境濕度應控制,超出六成應停工;
母材清理很關鍵,表面去除油水污;
焊材使用應注意,檢查烘干有必要;
保護氣體應干凈,純度應有四個九;
同時流量應把控,不大不小要適中;
焊接應遵規(guī)程做,氣孔問題影無蹤。
焊接變形讓人愁,抓住本質(zhì)消煩憂;
膨脹系數(shù)是主因,改善應從此處進;
調(diào)節(jié)方法樣式多,反變拘束留余量;
工藝參數(shù)要規(guī)范,前期預熱應做到;
以上規(guī)范要嚴格,質(zhì)量要求要負責。
接頭軟化存風險,嚴格控制并檢驗;
材料工藝是關鍵,母材焊材應匹配;
不能驢唇對馬嘴,強度應該要對應;
工藝設計也要用,降低參數(shù)防粗化;
熱量集中減區(qū)間,防止區(qū)域擴大化;
各種問題都能解,焊接評定不能少;
焊接人機料法環(huán),每個環(huán)節(jié)要把嚴;
焊前準備應齊全,焊中焊后要檢驗;
實際問題實際法,實踐作用為關鍵。
1. 氧化膜:
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(wěn)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(chǎn)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(guī)范的熔化極氣體保護焊,在直流正接情況下,可不需要“陰極清理”。
2. 導熱率大
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(nèi)部,因而焊接鋁及鋁合金時,能量除消耗于熔化金屬熔池外,還要有更多的熱量無謂消耗于金屬其他部位,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(zhì)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. 線膨脹系數(shù)大,易變形和產(chǎn)生熱裂紋
鋁及鋁合金的線膨脹系數(shù)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。
鋁焊接熔池凝固時容易產(chǎn)生縮孔、縮松、熱裂紋及較高的內(nèi)應力。
生產(chǎn)中可采用調(diào)整焊絲成分與焊接工藝的措施防止熱裂紋的產(chǎn)生。在耐蝕性允許的情況下,可采用鋁硅合金焊絲焊接除鋁鎂合金之外的鋁合金。
在鋁硅合金中含硅0.5%時熱裂傾向較大,隨著硅含量增加,合金結(jié)晶溫度范圍變小,流動性顯著提高,收縮率下降,熱裂傾向也相應減小。
根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗,當含硅5%~6%時可不產(chǎn)生熱裂,因而采用SAlSi條(硅含量4.5%~6%)焊絲會有更好的抗裂性。
4. 極易溶解氫
鋁及鋁合金在液態(tài)能溶解大量的氫,固態(tài)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制,以防止氣孔的形成。
5. 接頭處和熱影響區(qū)容易軟化
合金元素易蒸發(fā)、燒損,使焊縫性能下降。
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(qū)的強度下降。
鋁為面心立方晶格,沒有同素異構(gòu)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。
焊接方法:
幾乎各種焊接方法都可以用于焊接鋁及鋁合金,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。氣焊可用于對焊接質(zhì)量要求不高的鋁薄板及鑄件的補焊。焊條電弧焊可用于鋁合金鑄件的補焊。
惰性氣體保護焊(TIG或MIG)方法是應用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。