铝和铝合金焊接工艺设计参数介绍步骤和注意事项.doc

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1、铝及铝合金的焊接工艺技术参数介绍、方法、步骤及注意事项一、为什么MIG焊铝的工艺难题较多答：MIG焊铝的工艺难题主要有： （1） 铝及铝合金的熔点低（纯铝 660），表面生成高熔点氧化膜（ AL2O3 2050），容易造成焊接不熔合；（2） 低熔点共晶物和焊接应力，容易产生焊接热裂纹； （3） 母材、焊材氧化膜吸附水分，焊缝容易产生气孔； （4） 铝的导热性是钢的3倍，焊缝熔池的温度场变化大，控制焊缝成型的难度较大；（5） 焊接变形较大。二、铝及铝合金焊接难点（1） 强的氧化能力 铝在空气中极易与氧结合生成致密结实的Al2O3膜薄，厚度约0.1m。Al2O3的熔点高达2050，远远超过铝及铝合

2、金的熔点（约660），而且体积质量大，约为铝的1.4倍。焊接过程中，氧化铝薄膜会阻碍金属之间的良好结合，并易形成夹渣。氧化膜还会吸附水分，焊接时会促使焊缝生成气孔。因此，焊前必须严格清理焊件表面的氧化物，并加强焊接区域的保护。（2） 较大的热导率和比热容 铝及铝合金的热导率和比热容约比钢大1倍，焊接过程中大量的热量被迅速传导到基体金属内部。因此，焊接铝及铝合金比钢要消耗更多的热量，焊前常需采取预热等工艺措施。（3） 热裂纹倾向大 线膨胀系数约为钢的2倍，凝固时的体积收缩率达6.5%左右，因此焊接某些铝合金时，往往由于过大的内应力而产生热裂纹。生产中常用调整焊丝成分的方法来防止产生热裂纹，如使用

3、焊丝HS311。（4） 容易形成气孔 形成气孔的气体是氢。氢在液态铝中的溶解度为0.7mL/100g，而在660凝固温度时，氢的溶解度突降至0.04ml/100g，使原来溶解于液态铝中的氢大量析出，形成气泡。同时，铝和铝合金的密度小，气泡在熔池中的上升速度较慢，加上铝的导热性强，熔池冷凝快，因此，上升的气泡往往来不及逸出，留在焊缝内成为气孔。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氢的主要来源，因此焊前必须严格做好焊件的表面清理工作。（5） 接头不等强度 铝及铝合金的热影响区由于受热而发生软化、强度降低使接头与母材无法达到等强度。纯铝及非热处理强化铝合金接头的强度约为母材的75

4、%100%；热处理强化铝合金的接头强度较小，只有母材的40%505。（6） 焊穿 铝及铝合金从固态转变为液态时，无明显的颜色变化，所以不易判断母材温度，施焊时常会因温度过高无法察觉而导至焊穿。三、铝及铝合金焊前应进行哪些准备工作？（1）焊前清理 清理的目的是去除焊件表面的氧化膜和油污，这是防止产生气孔、夹渣的重要措施。a 化学清洗 效率高、质量稳定、适用于清理焊丝及尺寸不大、成批生产的焊件。化学清洗分浸洗法和擦洗法两种，清洗剂及清洗工艺，见表1。表1 铝及铝合金的化学清洗法b 机械清理 先用有机溶剂（丙酮、松香或汽油）擦拭焊件表面的油污，然后用细铜线刷至表面露出金属光泽，或者用刮刀清理表面。清

5、理后的焊件应在4h内施焊，否则应重新清理。（2）垫板：为了保证焊透并使焊件不致焊穿或塌陷，焊前可在接缝下面安放垫板。垫板材料可采用石墨、不锈钢或碳钢，表面开一圆弧形槽，以保证反面焊缝成形。（3） 预热：对薄、小的焊件一般可以不用预热。焊接厚度超过5mm的焊件时，为了使接缝附近达到所需要的温度，焊前应对焊件进行预热，预热温度为100300。四、铝及铝合金焊后应进行哪些清理工作？焊件焊后留在焊缝及邻近的残存熔剂和焊渣，需要及时清理干净，否则在空气、水分的作用下，残存的溶剂和焊渣会破坏具有防腐作用的氧化铝薄膜，激烈的腐蚀焊件。因此，焊后应立即严格清除焊件上残存的污物。常用的清渣方法和步骤：（1） 在

6、热水中用硬毛刷仔细地洗刷焊接接头。（2）将焊件在温度为6080、质量分数为2%3%的铬酐水溶液或重铬酸钾溶液中浸洗约510min，并用硬毛刷仔细洗刷。或者将焊件放于1520质量分数为10%的硝酸溶液中浸洗1020min。（3）在热水中冲刷洗涤焊件。（4）将焊件用热空气吹干或在100干燥箱内烘干。五、铝及铝合金钨极氩弧焊的焊接工艺。（1） 焊丝的选用 铝及铝合金用焊丝牌号见表2。其中HS311是一种通用焊丝，采用这种焊丝焊接时，金属流动性好，有较高的抗热裂性能，并能保证一定的强度。但在焊接铝镁合金时，焊缝中会出现脆性化合物Mg2Si，降低接头的塑性和耐腐蚀性。焊接铝镁合金时应采用HS331。表2

7、 铝及铝合金用焊丝牌号（2） 焊接接头及坡口形式 坡口形式见表3。表3 焊接接头及坡口形式（3） 焊接电源 应选用交流电源。（4） 铝及铝合金手工钨极氩弧焊和自动钨极氩弧焊的焊接工艺参数，分别见表4、5。表4 铝及铝合金手工钨极氩弧焊焊接工艺参数表5 铝及铝合金自动钨极氩弧焊焊接工艺参数六、试述铝及铝合金熔化极氩弧焊的焊接工艺参数。：自动熔化极氩弧焊焊接铝及铝合金时的焊接工艺参数，见表6。焊接电源采用直流反接。表6 铝及铝合金自动熔化极氩弧焊焊接工艺参数七、试述铝及铝合金的气焊接接工艺。（1） 接头形式 铝及铝合金气焊时不宜采用搭接接头和T形接头，因为这些接头易于残留气焊熔剂和焊渣，不便焊后清理。（2） 火焰和焊嘴号码 气焊时火焰可采用中性焰 （或轻微碳化焰），焊嘴号码根据铝板厚度进行选择，见表7。表7 铝及铝合金气焊焊接工艺参数（3） 定位焊 定位焊时的工艺参数见表8。表 8铝及铝合金气焊定位焊工艺参数（4） 焊嘴和焊丝倾角 焊薄板时，焊嘴倾角约为3045，焊丝倾角约为4050；焊厚板时，焊嘴倾角应为50左右，焊丝倾角为4050。