鋁合金焊接簡(jiǎn)介

鋁及鋁合金在現(xiàn)代工程技術(shù)所用的各種材料中占有舉足輕重的地位，它在世界年產(chǎn)量?jī)H次于鋼鐵而居第二位，在有色金屬中則居第一位 。如果說鋁合金最初是在航空工業(yè)中嶄露頭角的話，那么近幾十年來，除航空工業(yè)外，在航天、汽車、船舶、橋梁、機(jī)械制造、電工、化學(xué)工業(yè)及低溫裝置中已大量應(yīng)用鋁及鋁合金，以制造各種部件、油箱、耐蝕容器及導(dǎo)線等。目前鋁合金焊接結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最廣的是防銹鋁合金，即鋁鎂合金和鋁錳合金。

鋁合金焊接是指鋁合金材料的焊接過程。鋁合金強(qiáng)度高和質(zhì)量輕。主要焊接工藝為手工MIG焊（熔化極惰性氣體保護(hù)焊）和自動(dòng)MIG焊，其母材、焊絲、保護(hù)氣體、焊接設(shè)備 。

母材和焊絲的主要化學(xué)成分（圖1）：

1、《焊接工藝評(píng)定規(guī)程》DL/T868-2004；

2、《鋼制承壓管道對(duì)接焊接頭射線檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)程》DL/T821-2002；

3、《鋼制壓力容器焊接規(guī)程》JB/T4709-2000；

4、《電力建設(shè)施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》（火力發(fā)電廠焊接篇）DL5007-92；

5、《焊接接頭基本型式與尺寸》GB985-986-80；

6、《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50205-2001。2100433B

1、制冷行業(yè)銅鋁管的套接，中央空調(diào)銅與鍍鋅管，不銹鋼管，鋁管的異種焊接。

2、變電行業(yè)的銅鋁端子，銅鋁引線，銅鋁導(dǎo)電排的焊接。

3、電子電器工業(yè)的散熱器管，電機(jī)，母線的焊接。

4、另用于生產(chǎn)生活中水龍頭、耦合連接器、配套的螺母等等。

1、焊前用機(jī)械或化學(xué)方法清除工件坡口及周圍部分和焊絲表面的氧化物；

2、焊接過程中要采用合格的保護(hù)氣體進(jìn)行保護(hù)；

3、在氣焊時(shí)，采用熔劑，在焊接過程中不斷用焊絲挑破熔池表面的氧化膜。

1.坡口的處理

板厚在3mm以下的對(duì)接焊縫可不開坡口，只需在焊縫背面倒-0.5～1mm的角即可，這樣有利于氣體的排放和避免背面凹槽。背面是否倒角對(duì)焊縫的影響。鋁合金厚板的坡口角度較鋼板的要大。單邊坡口一般采用55°坡口，雙邊坡口采用每邊35°坡口。這樣可以使焊接的可達(dá)性提高，同時(shí)可降低未熔合缺陷的產(chǎn)生幾率。

對(duì)于厚板T形接頭中的HV或HY接頭，要求填滿坡口外，再加一個(gè)角焊縫，使焊縫總尺寸S不小于板厚T。厚板T形接頭焊接要求。

2.焊前清理工作

焊接鋁合金需要最干凈的準(zhǔn)備工作，否則其抗腐蝕能力下降，而且容易產(chǎn)生氣孔。焊接鋁合金應(yīng)該與焊鋼的習(xí)慣徹底區(qū)分。焊鋼已經(jīng)用過的工具，嚴(yán)禁焊接鋁合金時(shí)使用。清理焊縫區(qū)域的氧化膜等雜質(zhì)，盡可能使用不銹鋼刷或者用丙酮清洗。不能使用砂輪打磨，因?yàn)槭褂蒙拜喆蚰ブ粫?huì)使氧化膜熔合在焊材表面，而不會(huì)真正去除。而且如果使用硬質(zhì)砂輪，其中的雜質(zhì)會(huì)進(jìn)入焊縫，導(dǎo)致熱裂紋。此外，由于Al₂O₃膜在極短的時(shí)間內(nèi)又會(huì)重新生成和堆積，為了使氧化膜盡可能少地影響焊縫，清理完畢后應(yīng)立即施焊。

3.預(yù)熱溫度和層間溫度的控制

對(duì)與板厚超過8mm 的厚板進(jìn)行焊接時(shí)，都要進(jìn)行焊前預(yù)熱,預(yù)熱溫度控制在80 ℃～120 ℃之間，層間溫度控制在60 ℃～100 ℃之間。預(yù)熱溫度過高，除作業(yè)環(huán)境惡劣外，還有可能對(duì)鋁合金的合金性能造成影響，出現(xiàn)接頭軟化，焊縫外觀成形不良等現(xiàn)象。層間溫度過高還會(huì)使鋁焊熱裂紋的產(chǎn)生機(jī)率增加。

4.合理選擇規(guī)范參數(shù)

鋁合金與鋼材的物化性能相差甚遠(yuǎn)，要根據(jù)鋁合金的焊接特性來試驗(yàn)和確定其焊接規(guī)范參數(shù)。

（1）焊接電流較大

鋁合金本身的導(dǎo)熱系數(shù)大(約為鋼的4 倍)，散熱快。因此,在相同焊接速度下，焊接鋁合金時(shí)的熱輸入量要比焊接鋼材時(shí)的熱輸入量大2～4 倍。如果熱輸入量不夠，容易出現(xiàn)熔深不足甚至未熔合的問題，特別是在焊縫起頭的位置。

（2）送絲速度要適當(dāng)調(diào)高

送絲速度是與電流、電壓等規(guī)范參數(shù)密切相關(guān)，并且相互匹配的。當(dāng)焊接電流提高后，送絲速度也應(yīng)該相應(yīng)地提高。

（3）焊接速度的選擇

對(duì)于薄板焊縫，為了避免焊縫過熱,一般采用較小的焊接電流和較快的焊接速度；對(duì)于厚板焊縫，為使焊縫熔合充分和焊縫氣體充分逸出，采用較大的焊接電流和較慢的焊接速度。

（4）焊槍角度的選擇

在焊接方向上，焊槍角度一般控制在90°左右，過大和過小都會(huì)造成焊接缺陷。焊槍角度過大會(huì)造成氣體保護(hù)不充分而產(chǎn)生氣孔；角度過小還有可能使液鋁達(dá)到電弧前端，使電弧不能直接作用于焊縫而產(chǎn)生未熔合 。

1.焊絲的選用

對(duì)于6005A、6082、5083 母材來說，選擇的焊絲牌號(hào)為5087/ AlMg4.5MnZr ，5087 焊絲不僅抗裂性能好，抗氣孔性能優(yōu)越，而且強(qiáng)度性能也很好。對(duì)于焊絲規(guī)格的選擇，優(yōu)先選擇大直徑規(guī)格的焊絲。同樣的焊接填充量即同等重量的焊絲，大規(guī)格焊絲較小規(guī)格焊絲的表面積要小很多，因此，大規(guī)格焊絲較小規(guī)格焊絲的表面污染要少即氧化區(qū)域要小，焊接質(zhì)量更容易達(dá)到要求。另外大直徑焊絲的送絲過程更容易操作。對(duì)于8mm以下板厚的母材一般采用1.2mm直徑的焊絲，對(duì)于8mm及以上板厚的母材采用1.6mm直徑的焊絲。自動(dòng)焊機(jī)采用1.6mm直徑的焊絲。

2.保護(hù)氣體的選用

Ar100%的特點(diǎn)是電弧穩(wěn)定、引弧方便，對(duì)于8mm以下板厚的母材一般采用Ar100%進(jìn)行焊接。對(duì)于8mm及以上板厚的母材和氣孔要求高的焊縫,采用Ar70% He30%進(jìn)行焊接。氦氣的特點(diǎn)在于：9倍于氬氣的導(dǎo)熱性，焊接速度更快，氣孔率減少，熔深增加。厚板焊接時(shí)，Ar100%和Ar70% He30%的熔深狀況。氣體的流量選擇不是越大越好，流量過大會(huì)造成紊流，導(dǎo)致熔池保護(hù)不充分，空氣與熔敷金屬發(fā)生反應(yīng)，會(huì)改變焊縫組織，使性能下降，而且產(chǎn)生焊接氣孔的傾向增加。

1.鋁合金焊接生產(chǎn)儲(chǔ)存環(huán)境和輔助材料使用的要求

（1）生產(chǎn)儲(chǔ)存溫度濕度的要求

鋁合金的生產(chǎn)和儲(chǔ)存環(huán)境必須防塵、防水、干燥。環(huán)境溫度通常控制在5 ℃以上, 濕度控制在70 %以下。應(yīng)盡量保證焊接環(huán)境的濕度不能太高，濕度過高會(huì)使焊縫中氣孔的產(chǎn)生幾率明顯增加，從而影響焊接質(zhì)量。空氣的劇烈流動(dòng)會(huì)引起氣體保護(hù)不充分，從而產(chǎn)生焊接氣孔，可設(shè)置擋風(fēng)板以避免室內(nèi)穿堂風(fēng)的影響 。

（2）焊絲及送氣軟管的使用要求

對(duì)焊材的使用應(yīng)該注意：鋁焊絲要與鋼焊材分開儲(chǔ)存，使用期不超過1a 。焊接完成后，要在焊機(jī)中取出焊絲進(jìn)行密封處理，防止污染。不同材質(zhì)的送氣軟管抵抗?jié)駳膺M(jìn)入的能力不同，尤其在送氣壓力高時(shí)，送氣軟管的影響更明顯。送氣軟管最好使用特富龍軟管(Teflon) 。

2.工裝的選用

鋁合金焊接最好選用點(diǎn)接觸形式的工裝，以減小工裝與工件的接觸面積。如果工裝對(duì)工件是面接觸，就會(huì)很快帶走工件的熱量，加速了熔池的凝固，不利于焊縫氣孔的排除。工裝液壓系統(tǒng)的壓力最好控制在9～9.5MPa。

壓力過小達(dá)不到預(yù)設(shè)反變形的目的，但是壓力過大，又會(huì)使鋁合金結(jié)構(gòu)的拘束度增大。由于鋁合金的線脹系數(shù)大，高溫塑性差，焊接時(shí)易產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，可能會(huì)使鋁合金結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂紋。

1、在熱水中用硬毛刷仔細(xì)地洗刷焊接接頭。

2、將焊件在溫度為60～80℃、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%～3%的鉻酐水溶液或重鉻酸鉀溶液中浸洗約5～10min，并用硬毛刷仔細(xì)洗刷?；蛘邔⒑讣庞?5～20℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的硝酸溶液中浸洗10～20min。

3、在熱水中沖刷洗滌焊件。

4、將焊件用熱空氣吹干或在100℃干燥箱內(nèi)烘干 。

1、鎢極氬弧焊

鎢極氬弧焊法主要用于鋁合金，是一種較好的焊接方法，不過鎢極氬弧焊設(shè)備較復(fù)雜，不合適在露天條件下操作。

2、電阻點(diǎn)焊、縫焊

這種焊接方法可以用來焊接厚度在5mm以下的鋁合金薄板。但是在焊接時(shí)用的設(shè)備比較復(fù)雜，焊接電流大、生產(chǎn)率較高，特別適用于大批量生產(chǎn)的零、部件。

3、脈沖氬弧焊

脈沖氬弧焊可以很好的改善在焊接過程中的穩(wěn)定性可以調(diào)節(jié)參數(shù)來控制電弧功率和焊縫成形。焊件變形小、熱影響區(qū)小，特別適用于薄板、全位置焊接等場(chǎng)合以及對(duì)熱敏感性強(qiáng)的鍛鋁、硬鋁、超硬鋁等的焊接 。

4、攪拌摩擦焊

攪拌摩擦焊首先并主要在鋁合金、鎂合金等輕金屬結(jié)構(gòu)領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用，此方法的最大特點(diǎn)就是焊接溫度低于材料熔點(diǎn)，可避免由熔焊所帶來的裂紋、氣孔等缺陷。

內(nèi)容簡(jiǎn)介

《鋁合金焊接技能》共分11個(gè)單元，主要內(nèi)容有：鋁及鋁合金材料、鋁及鋁合金的焊前準(zhǔn)備工作、手工鎢極氬弧焊工藝及操作技能、熔化極氬弧焊工藝及操作技能、釬焊工藝、其他焊接方法及工藝、焊接設(shè)備、鋁與異種金屬焊接、鋁及鋁合金焊接缺陷與檢驗(yàn)、焊接安全和焊接勞動(dòng)保護(hù)、ISO焊接標(biāo)準(zhǔn)知識(shí)。2100433B

《船用鋁合金焊接接頭質(zhì)量要求(CB/T 3747-1995)》由中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社出版。

《鋁合金焊接培訓(xùn)教程》分21個(gè)課題，主要內(nèi)容包括：抹灰基本功、一般砂漿抹灰、裝飾抹灰、特種砂漿抹灰、飾面鑲貼、花飾及瓦工基本操作等內(nèi)容。