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原材料相关

铝及铝合金焊接工艺详解

发布时间:2018-08-04   来源:焊接之家  

  一、焊材选用相关事项

  1 氩气纯度≥99.99%,露点≤-55℃

  当瓶装氩气的压力≤0.5Mpa时不宜使用。(氩气内含氮量≥0.04%,否则焊缝表面上会产生淡黄色或草绿色的氮化镁及气孔;含氧量≥0.03%,否则熔池表面上可发现密集的黑点、电弧不稳和飞溅较大;含水量≥0.07%,熔池将沸腾并焊缝内产生气孔)。

  2 手工钨极氩弧焊电极采用铈钨电极

  电极直径应根据焊接电流大小来选择(使用时一般比焊接电流所要求的规格大一号的钨极),电极端部应为半球形。

  制作半球形方法:用比焊接电流所要求的规格大一号的钨极,将端部磨成锥形,垂直夹持电极,用比所用钨极要求的电流大20~30A的电流在试板上起弧并维持几秒钟,钨极端头即呈半球形。

  如果钨极被铝污染,则必须重新打磨或更换钨极;轻微污染时,可增大电流使电弧在试板燃烧一会,即能烧掉污染物。

  3 MIG焊时,送丝设备的要求

  用MIG焊铝合金时,由于铝焊丝比较软,为避免咬伤焊丝,送丝轮不允许用带齿轮的送丝轮,不宜用推丝式。

  送丝软管不准用弹簧管而是用聚四氟乙烯或尼龙制品,不然由于磨削而污染或堵塞软管。注意,MIG通常用直流反极性。

  4 焊剂的选用

  焊剂主要作用是去除氧化膜和其它一些杂质,使用时可用无水酒精调成糊状或直接将焊剂粉放在坡口和两侧。

  当焊接角焊缝时应选用那些焊后容易清除熔渣的焊剂;铝镁合金用焊剂不宜含有钠的组成物。

  5 异质铝材焊接时,焊材的选用

  不同牌号的铝材相焊时,当图纸和工艺都没有规定时,按耐腐蚀性能较好和强度级别较低的母材去选择焊丝材料。

  表1.同质母材焊接用焊丝

表2.异质母材焊接用焊丝

表3.依据不同材料和性能所选焊丝

二、焊前准备工作

  1.铝材坡口加工应采用机械方法(含剪切),坡口表面应呈银白色的金属光泽;必要时对坡口及两侧不少于50 mm范围内进行100%PT。

  2.焊丝、坡口表面及其两侧不少于50 mm范围内必须进行表面清理(包括去表面氧化膜、鳞片、污染和不合格的氧化色)。

  清理时也应注意不要把氧化膜以压入母材内,因此清理时不要太用力;但不准用砂轮或普通砂纸打磨,因为铝材很软而导致砂粒留在铝材里,焊后就易产生气孔和夹渣等缺陷。

  3.焊丝表面可用不锈钢丝刷或干净的油砂纸擦洗;对表面氧化皮较厚的焊丝在焊前打磨后还需要化学清理。

  化学清理:用70℃、5%~10%的NaOH溶液浸泡0.5~3min左右后用清水冲洗,接着用15%左右的HNO3溶液在常温下浸泡约1~2min后用温水冲洗,再用手持式吹风机(不能用空气压缩机,因为空气中有水和油)吹干再放入烘箱中100℃烘干即可使用。

  4.清理干净的焊丝和焊件应保持清洁和干燥,不得用手触摸和口吹焊接部位,焊工一般戴白色的焊工手套,不要因为怕麻烦而戴脏手套。

  焊前严禁污染,否则应重新进行清理,局部污染可局部重新清理;最好用白纸覆盖在坡口用两侧。一般机械清理后应立即焊接,如清理后4h之内未焊,焊前就应重新清理。

  5.焊件装配应准确,如果装配不良时,应考虑换部件,而不得强行组对,以避免造成过大的应力。在正式焊接前应对坡口尺寸进行检查,合格后方可施焊。

  6.焊件组对时在应力集中处(如焊缝交叉处和工件上的转角处等)尽量避免进行定位焊,定位焊缝长度和间距可按下表:(mm)

  7.铝焊接变形和焊时易产生塌陷,因此在焊前应有针对性地制作夹具和垫板。

  采用夹具时一般零件正反面都需要夹紧,并且夹具的刚性和夹紧力大小要适中,因为过小取不到控制变形作用,过大则焊缝拘束度太强易导致焊缝开裂,夹紧力按350Kg/100mm为宜。

  软性铝材夹具可为碳钢或不锈钢,可以减缓散热;强化铝材可用铝材制造夹具,这样可以加强散热。

  纵缝夹具可用琴键式,环缝可用液压胀形夹具。纵缝装配时可适当增大间隙,以便焊后有收缩余地;环缝(包括圆形凸缘、法兰等)则留些反向错边或扳边,因为焊后凸缘会塌陷变形。

  垫板材料一般为不锈钢或碳钢,对要求不高的铝材焊接可用石墨制作垫板。选择垫板材料还应考虑对焊缝冷却速度的影响。当铝板较厚或垫板装配间隙较大时,可用粘土泥封住间隙,焊后去掉即可。

  三、焊接要求

  1.用手工钨极氩弧焊焊接铝材一般都使用交流,以便产生阴极雾化的作用;熔化极氩弧焊则用直流反接。

  当设备所限采用直流焊接时,焊缝表面一般有一层氧化膜甚至是黑灰,这时可用钢丝刷或抹布擦去。对焊缝表面由于焊剂熔剂残留物或氧化而形成的白色膜可用钢丝刷或抹布醮热水擦去。

  2.焊前预热:由于铝材导热性能很强,因此一般手工钨极氩弧焊焊接大于10mm厚度时,焊前都应预热,但不超过100℃,焊时层间温度也不超过100℃。可视具体情况用火焰或远红外线板进行加热。

  3.在焊接过程中焊丝的填入点不应位于电弧正下方,而应位于熔池边部,距电弧中心线约0.5~1.0mm处,焊丝填入点不得高于熔池表面或在电弧下横向摆动,以避免影响母材熔化,破坏气体保护而使金属氧化。

  焊丝回撤时勿使焊丝未端露出气体保护区外,以免焊丝未端被氧化后再度送进时随之带入熔池。焊接时若钨极碰到焊缝金属应立即停止焊接,用金属磨头清除污染,并修磨钨极;无论焊前还是焊接过程中,都应先切除焊丝端部已氧化的部分再焊。

  4.一条焊缝应尽量一次焊完,不得已中途停焊后重新焊接时,应重叠10~20 mm。多层焊缝在进行下一道焊缝前,对前道焊缝进行表面颜色检查,只允许银白色;并彻底清除表面污染、夹渣等缺陷。

  弧坑应填满,接弧处应熔合焊透。

  一般熄弧采用堆高熄弧法:收弧时匀速抬高电弧,同时加速填充焊丝,直至电弧熄灭,使熄弧处焊缝局部凸出,必要时打磨超标的余高。在焊机上有衰减装置时,此熄弧方法效果更好。

  四、焊接时,注意事项

  1.焊接过程中定位焊点开裂,造成板边错位或间隙变化,应立即停止焊接,经修复后才能继续施焊。

  2.定位焊缝不得有裂纹、气孔、夹渣等缺陷,否则必须清除重焊。重焊应在附近区域进行,而不要在原处点焊;对接焊缝间隙在工艺没规定时,可按2~4mm。

  3.焊接纵缝时,必须在焊件两端放置引弧板和退弧板,引弧板和退弧板采用与被焊件相同牌号和厚度的铝材,焊接环缝时尽量避免产生弧坑。

  4.对于会熔入永久焊缝的定位焊缝必须保证焊透和清除其表面的氧化层(只允许银白色),并使焊缝两端平滑过渡以便于接弧,否则就应修整。在冷态零件上施焊时,电弧应在始焊稍作停留一下,待母材边缘开始熔化时,再及时加丝焊接,以保证始焊点焊透。

  5.在焊接过程中,应先钢丝刷清理上层焊缝表面的黑灰和氧化物。焊时注意处理火口,即收弧处。引弧可在离焊接始端10~20mm,再迅速回始端焊接,第一层采用直线焊接,为了获得良好的成形,其它层焊时可以横向摆动,并在两侧稍停一下,以便熔合。

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