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如何焊接鋁材料
如何焊接鋁材料
普桑達(dá)儀器科技生產(chǎn)：拉力機(jī)，電子拉力機(jī),，拉力試驗(yàn)機(jī),，電子拉力試驗(yàn)機(jī)，電子試驗(yàn)機(jī),，材料試驗(yàn)機(jī),，恒溫恒濕試驗(yàn)箱，高低溫試驗(yàn)箱等試驗(yàn)儀器,，：,，67651048，,，
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(duì)各種焊接方法的適應(yīng)性不同，各種焊接方法有其各自的應(yīng)用場(chǎng)合,。氣焊和焊條電弧焊方法,，設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便,。氣焊可用于對(duì)焊接質(zhì)量要求不高的鋁薄板及鑄件的補(bǔ)焊,。焊條電弧焊可用于鋁合金鑄件的補(bǔ)焊。惰性氣體保護(hù)焊（TIG或MIG）方法是應(yīng)用zui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(hù)焊,、熔化極氣體保護(hù)焊,、脈沖熔化極氣體保護(hù)焊。熔化極氣體保護(hù)焊,、脈沖熔化極氣體保護(hù)焊應(yīng)用越來(lái)越廣泛（氬氣或氬/氦混合氣）
焊接材料
?。?）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(yīng)使對(duì)接接頭的抗拉強(qiáng)度、塑性（通過(guò)彎曲試驗(yàn)）達(dá)到規(guī)定要求,，對(duì)含鎂量超過(guò)3％的鋁鎂合金應(yīng)滿(mǎn)足沖擊韌性的要求,，對(duì)有耐蝕要求的容器，焊接接頭的耐蝕性還應(yīng)達(dá)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于母材,；
2）鋁合金焊絲的化學(xué)成分一般與母材相應(yīng)或相近；
3）鋁合金焊絲中的耐蝕元素（鎂,、錳,、硅等）的含量一般不低于母材；
4）異種鋁材焊接時(shí)應(yīng)按耐蝕較高,、強(qiáng)度高的母材選擇焊絲,；
5）不要求耐蝕性的高強(qiáng)度鋁合金（熱處理強(qiáng)化鋁合金）可采用異種成分的焊絲，如抗裂性好的鋁硅合金焊絲SAlSi一1等（注重強(qiáng)度可能低于母材）,。
（2）保護(hù)氣體
保護(hù)氣體為氬氣,、氦氣或其混合氣。交流加高頻TIG焊時(shí),，采用大于99．9％純氬氣,，直流正極性焊接宜用氦氣。MIG焊時(shí),，板厚%26lt;25 mm時(shí)宜用氬氣；板厚25 mm～50 mm時(shí)氬氣中宜添加10％～35％的氦氣,；板厚50mm-75mm時(shí)氬氣中宜添加l0％～35％或50％的氦氣,；當(dāng)板厚%26gt;75 mm時(shí)推薦采用添加50％～75％氦氣的氬氣。氬氣應(yīng)符合GB／T 4842?995《純氬》的要求,。氬氣瓶壓低于0.5 MPa后壓力不足,，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(diǎn)和沸點(diǎn)高,，不易熔化揮發(fā)，電極燒損及的污染較少,，但電子發(fā)射能力較差,。在純鎢中加入1％～2％氧化釷的電極為釷鎢極，電子發(fā)射能力強(qiáng),，答應(yīng)的電流密度高,，電弧燃燒較穩(wěn)定,，但釷元素具有一定的放射性，使用時(shí)應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施,。在純鎢中加入1.8％～2.2％的氧化鈰（雜質(zhì)≤0.1％）的電極為鈰鎢極,。鈰鎢極電子逸出功低，化學(xué)穩(wěn)定性高,，答應(yīng)電流密度大,，無(wú)放射性，是目前普遍采用的電極,。鋯鎢極可防止電極污染基體金屬,，易保持半球形，適用于交流焊接,。
（4）焊劑 氣焊用焊劑為鉀,、鈉、鋰,、鈣等元素的氯化物和氟化物,，可去除氧化膜。
焊前預(yù)備
（1）焊前清理
鋁及鋁合金焊接時(shí),，焊前應(yīng)嚴(yán)格清除工件焊口及焊絲表面的氧化膜和油污,，清除質(zhì)量直接影響焊接工藝與接頭質(zhì)量，如焊縫氣孔產(chǎn)生的傾向和力學(xué)性能等,。常采用化學(xué)清洗和機(jī)械清理兩種方法,。
1）化學(xué)清洗
化學(xué)清洗效率高，質(zhì)量穩(wěn)定,，適用于清理焊絲及尺寸不大,、成批生產(chǎn)的工件?？捎媒捶ê筒料捶▋煞N,。可用丙酮,、汽油,、煤油等有機(jī)溶劑表面去油，用40℃～70℃的5％～10％NaOH溶液堿洗3 min～7 min（純鋁時(shí)間稍長(zhǎng)但不超過(guò)20 min）,，流動(dòng)清水沖洗,，接著用室溫至60℃的30％HNO3溶液酸洗1 min～3 min，流動(dòng)清水沖洗,，風(fēng)干或低溫干燥,。
2）機(jī)械清理
在工件尺寸較大、生產(chǎn)周期較長(zhǎng),、多層焊或化學(xué)清洗后又沾污時(shí),，常采用機(jī)械清理,。先用丙酮、汽油等有機(jī)溶劑擦試表面以除油,，隨后直接用直徑為0.15mm～0.2mm的銅絲刷或不銹鋼絲刷子刷,，刷到露出金屬光澤為止。一般不宜用砂輪或普通砂紙打磨,，以免砂粒留在金屬表面,，焊接時(shí)進(jìn)入熔池產(chǎn)生夾渣等缺陷。另外也可用刮刀,、銼刀等清理待焊表面,。
工件和焊絲經(jīng)過(guò)清洗和清理后，在存放過(guò)程中會(huì)重新產(chǎn)生氧化膜,，非凡是在潮濕環(huán)境下,，在被酸、堿等蒸氣污染的環(huán)境中,，氧化膜成長(zhǎng)得更快,。因此，工件和焊絲清洗和清理后到焊接前的存放時(shí)間應(yīng)盡量縮短,，在氣候潮濕的情況下,，一般應(yīng)在清理后4 h內(nèi)施焊。清理后如存放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)（如超過(guò)24 h）應(yīng)當(dāng)重新處理,。
（2）墊板
鋁及鋁合金在高溫時(shí)強(qiáng)度很低,，液態(tài)鋁的流動(dòng)性能好，在焊接時(shí)焊縫金屬輕易產(chǎn)生下塌現(xiàn)象,。為了保證焊透而又不致塌陷,，焊接時(shí)常采用墊板來(lái)托住熔池及四周金屬。墊板可采用石墨板,、不銹鋼板、碳素鋼板,、銅板或銅棒等,。墊板表面開(kāi)一個(gè)圓弧形槽，以保證焊縫反面成型,。也可以不加墊板單面焊雙面成型,，但要求焊接操作熟練或采取對(duì)電弧施焊能量嚴(yán)格自動(dòng)反饋控制等*工藝措施。
（3）焊前預(yù)熱 薄,、小鋁件一般不用預(yù)熱,，厚度10 mm～15 mm時(shí)可進(jìn)行焊前預(yù)熱，根據(jù)不同類(lèi)型的鋁合金預(yù)熱溫度可為100℃～200℃,，可用氧一乙炔焰,、電爐或噴燈等加熱,。預(yù)熱可使焊件減小變形、減少氣孔等缺陷,。
5.焊后
焊后清理
焊后留在焊縫及四周的殘存焊劑和焊渣等會(huì)破壞鋁表面的鈍化膜,，有時(shí)還會(huì)腐蝕鋁件，應(yīng)清理干凈,。外形簡(jiǎn)單,、要求一般的工件可以用熱水沖刷或蒸氣吹刷等簡(jiǎn)單方法清理。要求高而外形復(fù)雜的鋁件,，在熱水中用硬毛刷刷洗后,，再在60℃～80℃左右、濃度為2％～3％的鉻酐水溶液或重鉻酸鉀溶液中浸洗5 min～10 min,，并用硬毛刷洗刷,，然后在熱水中沖刷洗滌，用烘箱烘干,，或用熱空氣吹干,，也可自然干燥。
?。?）焊后熱處理!
鋁容器一般焊后不要求熱處理,。假如所用鋁材在容器接觸的介質(zhì)條件下確有明顯的應(yīng)力腐蝕敏感性，需要通過(guò)焊后熱處理以消除較高的焊接應(yīng)力,，來(lái)使容器上的應(yīng)力降低到產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的臨界應(yīng)力以下,，這時(shí)應(yīng)由容器設(shè)計(jì)文件提出非凡要求，才進(jìn)行焊后消除應(yīng)力熱處理,。如需焊后退火熱處理,，對(duì)于純鋁、5052,、5086,、5154、5454,、02,、03、06等,，推薦溫度為345℃,；對(duì)于2014、2024,、3003,、3004、5056、5083,、5456,、6061、6063,、2A12,、2A24、3A21等,，推薦溫度為415℃,；對(duì)于2017、2A11,、6A02等,，推薦溫度為360℃，根據(jù)工件大小與要求,，退火溫度可正向或負(fù)向各調(diào)20℃～30℃,，保溫時(shí)間可在0.5 h～2 h之間
鋁及鋁合金的焊接特點(diǎn)
（1）鋁在空氣中及焊接時(shí)極易氧化，生成的氧化鋁（Al2O3）熔點(diǎn)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(yīng)采用化學(xué)或機(jī)械方法進(jìn)行嚴(yán)格表面清理，清除其表面氧化膜,。在焊接過(guò)程加強(qiáng)保護(hù),，防止其氧化。鎢極氬弧焊時(shí),，選用交流電源,，通過(guò)“陰極清理”作用，去除氧化膜,。氣焊時(shí)，采用去除氧化膜的焊劑,。在厚板焊接時(shí),，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(hù),，或者采用大規(guī)范的熔化極氣體保護(hù)焊，在直流正接情況下,，可不需要“陰極清理”,。
（2）鋁及鋁合金的熱導(dǎo)率和比熱容均約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍多。鋁的熱導(dǎo)率則是奧氏體不銹鋼的十幾倍,。在焊接過(guò)程中,，大量的熱量能被迅速傳導(dǎo)到基體金屬內(nèi)部，因而焊接鋁及鋁合金時(shí),，能量除消耗于熔化金屬熔池外,，還要有更多的熱量無(wú)謂消耗于金屬其他部位，這種無(wú)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(yīng)當(dāng)盡量采用能量集中、功率大的能源,，有時(shí)也可采用預(yù)熱等工藝措施,。
（3）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(shí)的體積收縮率較大,，焊件的變形和應(yīng)力較大,，因此，需采取預(yù)防焊接變形的措施,。鋁焊接熔池凝固時(shí)輕易產(chǎn)生縮孔,、縮松、熱裂紋及較高的內(nèi)應(yīng)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,。在耐蝕性答應(yīng)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(shí)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(dòng)性顯著提高,，收縮率下降，熱裂傾向也相應(yīng)減小,。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),，當(dāng)含硅5％～6％時(shí)可不產(chǎn)生熱裂，因而采用SAlSi條（硅含量4．5％～6％）焊絲會(huì)有更好的抗裂性,。
（4）鋁對(duì)光,、熱的反射能力較強(qiáng)，固、液轉(zhuǎn)態(tài)時(shí),，沒(méi)有明顯的色澤變化,，焊接操作時(shí)判定難。高溫鋁強(qiáng)度很低,，支撐熔池困難,，輕易焊穿
（5）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(guò)程中,，氫來(lái)不及溢出，極易形成氫氣孔,?；≈鶜夥罩械乃帧⒑附硬牧霞澳覆谋砻嫜趸の降乃?，都是焊縫中氫氣的重要來(lái)源,。因此，對(duì)氫的來(lái)源要嚴(yán)格控制,，以防止氣孔的形成,。
（6）合金元素易蒸發(fā)、燒損,，使焊縫性能下降,。
（7）母材基體金屬如為變形強(qiáng)化或固溶時(shí)效強(qiáng)化時(shí)，焊接熱會(huì)使熱影響區(qū)的強(qiáng)度下降,。
（8） 鋁為面心立方晶格,，沒(méi)有同素異構(gòu)體，加熱與冷卻過(guò)程中沒(méi)有相變,，焊縫晶粒易粗大,，不能通過(guò)相變來(lái)細(xì)化晶粒。