铝及铝合金的焊接企业知识管理培训资料34878.docx
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1、铝及铝合金的焊接培训资料铝及铝合金的焊焊接特点 (11)铝在空气气中及焊接时时极易氧化,生生成的氧化铝铝(Al2OO3)熔点高高、非常稳定定,不易去除除。阻碍母材材的熔化和熔熔合,氧化膜膜的比重大,不不易浮出表面面,易生成夹夹渣、未熔合合、未焊透等等缺欠。铝材材的表面氧化化膜和吸附大大量的水分,易易使焊缝产生生气孔。焊接接前应采用化化学或机械方方法进行严格格表面清理,清清除其表面氧氧化膜。在焊焊接过程加强强保护,防止止其氧化。钨钨极氩弧焊时时,选用交流流电源,通过过“阴极清理理”作用,去去除氧化膜。气气焊时,采用用去除氧化膜膜的焊剂。在在厚板焊接时时,可加大焊焊接热量,例例如,氦弧热热量大,利
2、用用氦气或氩氦氦混合气体保保护,或者采采用大规范的的熔化极气体体保护焊,在在直流正接情情况下,可不不需要“阴极极清理”。 (22)铝及铝合合金的热导率率和比热容均均约为碳素钢钢和低合金钢钢的两倍多。铝铝的热导率则则是奥氏体不不锈钢的十几几倍。在焊接接过程中,大大量的热量能能被迅速传导导到基体金属属内部,因而而焊接铝及铝铝合金时,能能量除消耗于于熔化金属熔熔池外,还要要有更多的热热量无谓消耗耗于金属其他他部位,这种种无用能量的的消耗要比钢钢的焊接更为为显著,为了了获得高质量量的焊接接头头,应当尽量量采用能量集集中、功率大大的能源,有有时也可采用用预热等工艺艺措施。 (3)铝铝及铝合金的的线膨胀系
3、数数约为碳素钢钢和低合金钢钢的两倍。铝铝凝固时的体体积收缩率较较大,焊件的的变形和应力力较大,因此此,需采取预预防焊接变形形的措施。铝铝焊接熔池凝凝固时容易产产生缩孔、缩缩松、热裂纹纹及较高的内内应力。生产产中可采用调调整焊丝成分分与焊接工艺艺的措施防止止热裂纹的产产生。在耐蚀蚀性允许的情情况下,可采采用铝硅合金金焊丝焊接除除铝镁合金之之外的铝合金金。在铝硅合合金中含硅00.5时热热裂倾向较大大,随着硅含含量增加,合合金结晶温度度范围变小,流流动性显著提提高,收缩率率下降,热裂裂倾向也相应应减小。根据据生产经验,当当含硅56时可不不产生热裂,因因而采用SAAlSi條(硅含量456)焊丝会有有更
4、好的抗裂裂性。 (4)铝铝对光、热的的反射能力较较强,固、液液转态时,没没有明显的色色泽变化,焊焊接操作时判判断难。高温温铝强度很低低,支撑熔池池困难,容易易焊穿。 (5)铝铝及铝合金在在液态能溶解解大量的氢,固固态几乎不溶溶解氢。在焊焊接熔池凝固固和快速冷却却的过程中,氢氢来不及溢出出,极易形成成氢气孔。弧弧柱气氛中的的水分、焊接接材料及母材材表面氧化膜膜吸附的水分分,都是焊缝缝中氢气的重重要来源。因因此,对氢的的来源要严格格控制,以防防止气孔的形形成。 (6)合合金元素易蒸蒸发、烧损,使使焊缝性能下下降。 (7)母母材基体金属属如为变形强强化或固溶时时效强化时,焊焊接热会使热热影响区的强强
5、度下降。 (88)铝为面面心立方晶格格,没有同素素异构体,加加热与冷却过过程中没有相相变,焊缝晶晶粒易粗大,不不能通过相变变来细化晶粒粒。 2.焊接接方法 几乎各种种焊接方法都都可以用于焊焊接铝及铝合合金,但是铝铝及铝合金对对各种焊接方方法的适应性性不同,各种种焊接方法有有其各自的应应用场合。气气焊和焊条电电弧焊方法,设设备简单、操操作方便。气气焊可用于对对焊接质量要要求不高的铝铝薄板及铸件件的补焊。焊焊条电弧焊可可用于铝合金金铸件的补焊焊。惰性气体体保护焊(TTIG或MIIG)方法是是应用最广泛泛的铝及铝合合金焊接方法法。铝及铝合合金薄板可采采用钨极交流流氩弧焊或钨钨极脉冲氩弧弧焊。铝及铝铝
6、合金厚板可可采用钨极氦氦弧焊、氩氦氦混合钨极气气体保护焊、熔熔化极气体保保护焊、脉冲冲熔化极气体体保护焊。熔熔化极气体保保护焊、脉冲冲熔化极气体体保护焊应用用越来越广泛泛(氩气或氩氩/氦混合气气)氩弧焊按照电电极的不同分分为:熔化极极氩弧焊和非非溶化极氩弧弧焊两种.1、非熔化极氩氩弧焊的工作作原理及特点点非溶化极氩弧焊焊是电弧在非非熔化极(通通常是钨极)和和工作之间燃燃烧,在焊接接电弧周围流流过一种不和和金属起化学学反应的惰性性气体(常用用氩气),形形成一个保护护气罩,使钨钨极端头,电电弧和溶池及及已处于高温温的金属不与与空气接触,能能防止氧化和和吸收有害气气体。从而形形成致密的焊焊接接头,其
7、其力学性能非非常好。2、熔化极氩弧弧焊的工作原原理及特点 焊丝通通过丝轮送时时,导电嘴导导电,在母材材与焊丝之间间产生电弧,使使焊丝和母熔熔化,并用惰惰性气体氩气气保护电弧和和熔融金属来来进行焊接的的。它和钨极极氩弧焊的区区别:一个是是焊丝作电极极,并被不断断熔化填入熔熔池,冷凝后后形成焊缝;另一个是采采用保护气体体,随着熔化化极氩弧焊的的技术应用,保保护气体已由由单一的氩气气发展出多种种混合体的广广泛应用,如如Ar80%+CO2220%的富氩氩保护气。通通常前者称为为MIG,后后者称为MAAG。从其操操作方式看,目目前应用最广广的是半自动动熔化极氩弧弧焊和富氩混混合气保护焊焊,其次是自自动熔
8、化极氩氩弧焊。熔化极氩弧焊与与钨极氩弧焊焊相比,有如如下特点:(1)效率高 因为它电电流密度大,热热量集中,熔熔敷率高,焊焊接速度快;另外容易引引弧。(2)需加强保保护 因弧弧光强烈,烟烟气大,所以以要加强保护护。3.焊接材材料 (1)焊丝丝 铝铝及铝合金焊焊丝的选用除除考虑良好的的焊接工艺性性能外,按容容器要求应使使对接接头的的抗拉强度、塑塑性(通过弯弯曲试验)达达到规定要求求,对含镁量量超过3的的铝镁合金应应满足冲击韧韧性的要求,对对有耐蚀要求求的容器,焊焊接接头的耐耐蚀性还应达达到或接近母母材的水平。因因而焊丝的选选用主要按照照下列原则:1)纯铝焊丝的的纯度一般不不低于母材; 22)铝合
9、金焊焊丝的化学成成分一般与母母材相应或相相近; 3)铝合合金焊丝中的的耐蚀元素(镁、锰、硅硅等)的含量量一般不低于于母材; 4)异异种铝材焊接接时应按耐蚀蚀较高、强度度高的母材选选择焊丝; 5)不不要求耐蚀性性的高强度铝铝合金(热处处理强化铝合合金)可采用用异种成分的的焊丝,如抗抗裂性好的铝铝硅合金焊丝丝SAlSii一1等(注注意强度可能能低于母材)。 (2)钨极 氩弧焊焊用的钨极材材料有纯钨、钍钍钨、铈钨、锆锆钨四种。纯纯钨极的熔点点和沸点高,不不易熔化挥发发,电极烧损损及尖端的污污染较少,但但电子发射能能力较差。在在纯钨中加入入12氧化钍的电电极为钍钨极极,电子发射射能力强,允允许的电流密
10、密度高,电弧弧燃烧较稳定定,但钍元素素具有一定的的放射性,使使用时应采取取适当的防护护措施。在纯纯钨中加入11.822.2的氧氧化铈(杂质质0.1)的电极为为铈钨极。铈铈钨极电子逸逸出功低,化化学稳定性高高,允许电流流密度大,无无放射性,是是目前普遍采采用的电极。锆锆钨极可防止止电极污染基基体金属,尖尖端易保持半半球形,适用用于交流焊接接。4、保护气体体(1)最常用的的惰性气体是是氩气。它是是一种无色无无味的气体,在在空气和含量量为0。9335%(按体体积计算),氩氩的沸点为-186,介于氧和和氦的沸点之之间。氩气是是氧气厂分馏馏液态空气制制取氧气时的的副产品。我国均采用瓶装装氩气用于焊焊接,
11、在室温温时,其充装装压力为155MPa。钢钢瓶涂灰色漆漆,并标有“氩气”字样。纯氩氩的化学成分分要求为:AAr99.999%;He0.01%;O20.00115%;H220.00005%;总碳碳量0.0011%;水分30mg/m3。氩气是一种比较较理想的保护护气体,比空空气密度大225%,在平平焊时有利于于对焊接电弧弧进行保护,降低了保护护气体的消耗耗.氩气是一一种化学性质质非常不活泼泼的气体.即即使在高温下下也不和金属属发生化学反反应,从而没没有了合金元元素氧化烧损损及由此带来来的一系列的的问题.氩气气也不熔于液液态的金属,因而不会引引起气孔.氩氩是一种单原原子气体,以以原子状态存存在,在高
12、温温下没有分子子分解或原子子吸热的现象象.氩气的比比热容和热传传导能力小,即本身吸收收量小,向外外传热也少,电弧中的热热量不易散失失,使焊接电电弧燃烧稳定定,热量集中中,有利于焊焊接的进行. 氩气的缺点点是电离势较较高.当电弧弧空间充满氩氩气时,电弧弧的引燃较为为困难,但电电弧一旦引燃燃后就非常稳稳定。5、氩弧焊的缺缺点(1)氩弧焊因因为热影响区区域大,工件件在修补后常常常会造成变变形、硬度降降低、砂眼、局局部退火、开开裂、针孔、磨磨损、划伤、咬咬边、或者是是结合力不够够及内应力损损伤等缺点。尤尤其在精密铸铸造件细小缺缺陷的修补过过程在表面突突出。(2)氩弧焊与与焊条电弧焊焊相比对人身身体的伤
13、害程程度要高一些些,氩弧焊的的电流密度大大,发出的光光比较强烈,它它的电弧产生生的紫外线辐辐射,约为普普通焊条电弧弧焊的5-330倍,红外外线约为焊条条电弧焊的11-1.5倍倍,在焊接时时产生的臭氧氧含量较高,因此,尽量量选择空气流流通较好的地地方施工,不不然对身体有有很大的伤害害.6.焊前前准备 (1)焊焊前清理 铝及铝铝合金焊接时时,焊前应严严格清除工件件焊口及焊丝丝表面的氧化化膜和油污,清清除质量直接接影响焊接工工艺与接头质质量,如焊缝缝气孔产生的的倾向和力学学性能等。常常采用化学清清洗和机械清清理两种方法法。 1)化学清清洗 化学清洗效效率高,质量量稳定,适用用于清理焊丝丝及尺寸不大大
14、、成批生产产的工件。可可用浸洗法和和擦洗法两种种。可用丙酮酮、汽油、煤煤油等有机溶溶剂表面去油油,用4070的510NNaOH溶液液碱洗3mmin7min(纯纯铝时间稍长长但不超过220minn),流动清清水冲洗,接接着用室温至至60的300HNO33溶液酸洗11min3minn,流动清水水冲洗,风干干或低温干燥燥。 2)机械清清理 在工件尺尺寸较大、生生产周期较长长、多层焊或或化学清洗后后又沾污时,常常采用机械清清理。先用丙丙酮、汽油等等有机溶剂擦擦试表面以除除油,随后直直接用直径为为0.15mmm0.2mmm的铜丝刷或或不锈钢丝刷刷子刷,刷到到露出金属光光泽为止。一一般不宜用砂砂轮或普通砂
15、砂纸打磨,以以免砂粒留在在金属表面,焊焊接时进入熔熔池产生夹渣渣等缺陷。另另外也可用刮刮刀、锉刀等等清理待焊表表面。 工件和焊焊丝经过清洗洗和清理后,在在存放过程中中会重新产生生氧化膜,特特别是在潮湿湿环境下,在在被酸、碱等等蒸气污染的的环境中,氧氧化膜成长得得更快。因此此,工件和焊焊丝清洗和清清理后到焊接接前的存放时时间应尽量缩缩短,在气候候潮湿的情况况下,一般应应在清理后44h内施焊焊。清理后如如存放时间过过长(如超过过24h)应当重新处处理。(2)垫板 铝及铝铝合金在高温温时强度很低低,液态铝的的流动性能好好,在焊接时时焊缝金属容容易产生下塌塌现象。为了了保证焊透而而又不致塌陷陷,焊接时
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