铝及铝合金的焊接培训资料.doc

铝及铝合金的焊接培训资料 铝及铝合金的焊接特点??  1铝在空气中及焊接时极易氧化,生成的氧化铝Al2O3熔点高、非常稳定,不易去除。阻碍母材的熔化和熔合,氧化膜的比重大,不易浮出表面,易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺欠。铝材的表面氧化膜和吸附大量的水分,易使焊缝产生气孔。焊接前应采用化学或机械方法进行严格表面清理,清除其表面氧化膜。在焊接过程加强保护,防止其氧化。钨极氩弧焊时,选用交流电源,通过阴极清理作用,去除氧化膜。气焊时,采用去除氧化膜的焊剂。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保护,或者采用大规范的熔化极气体保护焊,在直流正接情况下,可不需要阴极清理。?  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。在焊接过程中,大量的热量能被迅速传导到基体金属内部,因而焊接铝及铝合金时,能量除消耗于熔化金属熔池外,还要有更多的热量无谓消耗于金属其他部位,这种无用能量的消耗要比钢的焊接更为显著,为了获得高质量的焊接接头,应当尽量采用能量集中、功率大的能源,有时也可采用预热等工艺措施。?  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。铝凝固时的体积收缩率较大,焊件的变形和应力较大,因此,需采取预防焊接变形的措施。铝焊接熔池凝固时容易产生缩孔、缩松、热裂纹及较高的内应力。生产中可采用调整焊丝成分与焊接工艺的措施防止热裂纹的产生。在耐蚀性允许的情况下,可采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,随着硅含量增加,合金结晶温度范围变小,流动性显著提高,收缩率下降,热裂倾向也相应减小。根据生产经验,当含硅56时可不产生热裂,因而采用SAlSi條硅含量4.56焊丝会有更好的抗裂性。?  4铝对光、热的反射能力较强,固、液转态时,没有明显的色泽变化,焊接操作时判断难。高温铝强度很低,支撑熔池困难,容易焊穿。?  5铝及铝合金在液态能溶解大量的氢,固态几乎不溶解氢。在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中,氢来不及溢出,极易形成氢气孔。弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分,都是焊缝中氢气的重要来源。因此,对氢的来源要严格控制,以防止气孔的形成。?  6合金元素易蒸发、烧损,使焊缝性能下降。?  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下降。?  8?铝为面心立方晶格,没有同素异构体,加热与冷却过程中没有相变,焊缝晶粒易粗大,不能通过相变来细化晶粒。?  2.?焊接方法?  几乎各种焊接方法都可以用于焊接铝及铝合金,但是铝及铝合金对各种焊接方法的适应性不同,各种焊接方法有其各自的应用场合。气焊和焊条电弧焊方法,设备简单、操作方便。气焊可用于对焊接质量要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。惰性气体保护焊TIG或MIG方法是应用最广泛的铝及铝合金焊接方法。铝及铝合金薄板可采用钨极交流氩弧焊或钨极脉冲氩弧焊。铝及铝合金厚板可采用钨极氦弧焊、氩氦混合钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊。熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊应用越来越广泛氩气或氩氦混合气 ?氩弧焊按照电极的不同分为:熔化极氩弧焊和非溶化极氩弧焊两种. 1、非熔化极氩弧焊的工作原理及特点 非溶化极氩弧焊是电弧在非熔化极通常是钨极和工作之间燃烧,在焊接电弧周围流过种不和金属起化学反应的惰性气体常用氩气,形成个保护气罩,使钨极端头,电弧和溶池及已处于高温的金属不与空气接触,能防止氧化和吸收有害气体。从而形成致密的焊接接头,其力学性能非常好。 2、熔化极氩弧焊的工作原理及特点 焊丝通过丝轮送时,导电嘴导电,在母材与焊丝之间产生电弧,使焊丝和母熔化,并用惰性气体氩气保护电弧和熔融金属来进行焊接的。它和钨极氩弧焊的区别:个是焊丝作电极,并被不断熔化填入熔池,冷凝后形成焊缝;另个是采用保护气体,随着熔化极氩弧焊的技术应用,保护气体已由单的氩气发展出多种混合体的广泛应用,如Ar80CO220的富氩保护气。通常前者称为MIG,后者称为MAG。从其操作方式看,目前应用最广的是半自动熔化极氩弧焊和富氩混合气保护焊,其次是自动熔化极氩弧焊。 熔化极氩弧焊与钨极氩弧焊相比,有如下特点: 1效率高 因为它电流密度大,热量集中,熔敷率高,焊接速度快;另外容易引弧。 2需加强保护 因弧光强烈,烟气大,所以要加强保护。  3.焊接材料?  1焊丝?  铝及铝合金焊丝的选用除考虑良好的焊接工艺性能外,按容器要求应使对接接头的抗拉强度、塑性通过弯曲试验达到规定要求,对含镁量超过3的铝镁合金应满足冲击韧性的要求,对有耐蚀要求的容器,焊接接头的耐蚀性还应达到或接近母材的水平。因而焊丝的选用主要按照下列原则: 1纯铝焊丝的纯度般不低于母材;?  2铝合金焊丝的化学成分般与母材相应或相近;?  3铝合金焊丝中的耐蚀元素镁、锰、硅等的含量般不低于母材;?  4异种铝材焊接时应按耐蚀较高、强度高的母材选择焊丝;?  5不要求耐蚀性的高强度铝合金热处理强化铝合金可采用异种成分的焊丝,如抗裂性好的铝硅合金焊丝SAlSi1等注意强度可能低于母材。?  2钨极?  氩弧焊用的钨极材料有纯钨、钍钨、铈钨、锆钨四种。纯钨极的熔点和沸点高,不易熔化挥发,电极烧损及尖端的污染较少,但电子发射能力较差。在纯钨中加入12氧化钍的电极为钍钨极,电子发射能力强,允许的电流密度高,电弧燃烧较稳定,但钍元素具有定的放射性,使用时应采取适当的防护措施。在纯钨中加入1.82.2的氧化铈杂质0.1的电极为铈钨极。铈钨极电子逸出功低,化学稳定性高,允许电流密度大,无放射性,是目前普遍采用的电极。锆钨极可防止电极污染基体金属,尖端易保持半球形,适用于交流焊接。 ?4、保护气体 1最常用的惰性气体是氩气。它是种无色无味的气体,在空气和含量为0。935按体积计算,氩的沸点为-186,介于氧和氦的沸点之间。氩气是氧气厂分馏液态空气制取氧气时的副产品。 我国均采用瓶装氩气用于焊接,在室温时,其充装压力为15MPa。钢瓶涂灰色漆,并标有氩气字样。纯氩的化学成分要求为:Ar99.99;He0.01;O20.0015;H20.0005;总碳量0.001;水分30mgm3。 氩气是种比较理想的保护气体,比空气密度大25,在平焊时有利于对焊接电弧进行保护,降低了保护气体的消耗.氩气是种化学性质非常不活泼的气体.即使在高温下也不和金属发生化学反应,从而没有了合金元素氧化烧损及由此带来的系列的问题.氩气也不熔于液态的金属,因而不会引起气孔.氩是种单原子气体,以原子状态存在,在高温下没有分子分解或原子吸热的现象.氩气的比热容和热传导能力小,即本身吸收量小,向外传热也少,电弧中的热量不易散失,使焊接电弧燃烧稳定,热量集中,有利于焊接的进行. 氩气的缺点是电离势较高.当电弧空间充满氩气时,电弧的引燃较为困难,但电弧旦引燃后就非常稳定。 5、氩弧焊的缺点 1氩弧焊因为热影响区域大,工件在修补后常常会造成变形、硬度降低、砂眼、局部退火、开裂、针孔、磨损、划伤、咬边、或者是结合力不够及内应力损伤等缺点。尤其在精密铸造件细小缺陷的修补过程在表面突出。 2氩弧焊与焊条电弧焊相比对人身体的伤害程度要高些,氩弧焊的电流密度大,发出的光比较强烈,它的电弧产生的紫外线辐射,约为普通焊条电弧焊的5-30倍,红外线约为焊条电弧焊的1-1.5倍,在焊接时产生的臭氧含量较高,因此,尽量选择空气流通较好的地方施工,不然对身体有很大的伤害.  6.?焊前准备?  1焊前清理?  铝及铝合金焊接时,焊前应严格清除工件焊口及焊丝表面的氧化膜和油污,清除质量直接影响焊接工艺与接头质量,如焊缝气孔产生的倾向和力学性能等。常采用化学清洗和机械清理两种方法。?  1化学清洗?  化学清洗效率高,质量稳定,适用于清理焊丝及尺寸不大、成批生产的工件。可用浸洗法和擦洗法两种。可用丙酮、汽油、煤油等有机溶剂表面去油,用4070的510NaOH溶液碱洗3?min7?min纯铝时间稍长但不超过20?min,流动清水冲洗,接着用室温至60的30HNO3溶液酸洗1?min3?min,流动清水冲洗,风干或低温干燥。?  2机械清理??  在工件尺寸较大、生产周期较长、多层焊或化学清洗后又沾污时,常采用机械清理。先用丙酮、汽油等有机溶剂擦