铝合金焊接保护措施
1、焊前用化学+机械的方法清除工件坡口及周围部分和焊丝表面的氧化物,顺序是先化学清洗,后机械打磨;
2、焊接过程中要采用合格的保护气体进行保护;
3、在气焊时,采用熔剂,在焊接过程中不断用焊丝挑破熔池表面的氧化膜。
焊接难点
(1)极易氧化。在空气中,铝容易同氧化合,生成致密的三氧化二铝薄膜(厚度约0.1-0.2μm),熔点高(约2050℃),远远超过铝及铝合金的熔点(约600℃左右)。氧化铝的密度3.95-4.10g/cm3,约为铝的1.4倍,氧化铝薄膜的表面易吸附水分,焊接时,它阻碍基本金属的熔合,极易形成气孔、夹渣、未熔合等缺陷,引起焊缝性能下降。
(2)易产生气孔。铝和铝合金焊接时产生气孔的主要原因是氢,由于液态铝可溶解大量的氢,而固态铝几乎不溶解氢,因此当熔池温度快速冷却与凝固时,氢来不及逸出,容易在焊缝中聚集形成气孔。氢气孔难于完全避免,氢的来源很多,有电弧焊气氛中的氢,铝板、焊丝表面氧化膜吸附空气中的水分等。实践,即使氩气按GB/T4842标准要求,纯度达到99.99% 以上,但当水分含量达到20ppm时,也会出现大量的致密气孔,当空气相对湿度超过80%时,如果不采取加热等措施,焊缝就会明显出现气孔。同时,采用小电流慢速焊,加大焊缝冷却时间,并利用焊丝电弧进行熔池搅动,可以较好的帮助气体排出熔池。
(3)焊缝变形和形成裂纹倾向大。铝的线膨胀系数和结晶收缩率约比钢大两倍,易产生较大的焊接变形的内应力,对刚性较大的结构将促使热裂纹的产生。
(4)铝的导热系数大(纯铝0.538卡/Cm.s.℃)。约为钢的4倍,因此,焊接铝和铝合金时,比焊钢要消耗更多的热量。
(5)合金元素的蒸发的烧损。铝合金中含有低沸点的元素(如镁、锌、锰等),在高温电弧作用下,极易蒸发烧损,从而改变焊缝金属的化学成分,使焊缝性能下降。
(6)高温强度和塑性低。高温时铝的强度和塑性很低,破坏了焊缝金属的成形,有时还容易造成焊缝金属塌落和焊穿现象。
(7)无色彩变化。铝及铝合金从固态转为液态时,无明显的颜色变化,使操作者难以掌握加热温度
铝容器的应用特点
(1)铝在空气和氧化性水溶液介质中,其表面较易产生致密的氧化铝钝化膜,它在一些氧化性介质中具有良好的耐蚀性。在高温中,纯铝的耐蚀性优于不锈钢。铝材常作为耐蚀容器材料。
(2)对一些腐蚀性不太强,但要求防铁污染的介质,如化纤生产介质等,铝有较好的耐蚀性,而且没有铁污染物料,因此,铝材常作为防铁污染的容器的材料。其他有色金属容器也能防铁污染,但铝便宜。
(3)铝是面心立方晶格,没有同素异构体,低温下不存在像铁素体钢那样的脆性转变,铝容器的低设计温度可达-269℃。铝材常作为低温容器的材料。铝镁合金中的镁含量较高时,会以金属间化合物Mg2Al3和Mg5Al8在晶间析出,使铝镁合金在某些介质中产生应力腐蚀敏感性,只有在65℃以下使用才不会产生应力腐蚀,因此含镁量超过了3%的铝镁合金规定设计温度不超过65℃。析出相过多也会降低冲击韧性,因此含镁量超过3%的铝镁合金及其焊接接头应检验冲击韧性。其他铝和铝容器,包括低温铝容器均不要求进行冲击韧性检验。
(4) 由于铝镁硅合金固溶时效状态强度高,塑性也较好,焊接性好,焊接接头在焊后状态仍能保持较高的强度,因而常用作容器用高强度铝合金。铝,特别是纯铝的规定非比例伸长应力很低,在小的载荷下即会产生塑性变形。铝容器在使用与运输时,应留意碰撞变形。
(5) 为了得到好的塑性,纯铝、铝锰合金和铝镁合金的变形铝材都只在退火状态或热作状态使用,不采用冷作状态。热作状态铝的焊接接头,焊接热对热影响区有退火作用,因而其许用应力也只取退火状态铝材的许用应力。只有铝镁硅合金和铝铜合金的铝材才采用固溶时效状态,以其高强度。
一、铝及铝合金的分类
铝具有良好的导电性、导热性,其密度小,质量轻,塑性好。
在纯铝中加入各种合金元素而成的铝合金,强度显著提高。
1、工业纯铝
纯铝的牌号有1070A(L1)、1060A(L2)、1050A(L3)以及1A85(LG1)、1A90(LG2)、1A99(LG5),其中的杂质主要是铁和硅,随杂质含量的增加,强度增加,塑性、导电性和耐蚀性下降。
2、铝合金
在纯铝中加入少量合金元素能大大改善铝的各项性能。Cu、Mg、Mn能提高强度,Ti能细化晶粒,Mg能抗海水腐蚀,Ni能提高耐热性。
铝合金分变形铝合金和铸造铝合金两大类。
变形铝合金在加热时能形成单相固溶体组织,能进行各种压力加工。其又可分为非热处理强化和热处理强化两类。
热处理强化的铝合金又可分为硬铝合金、锻铝合金、超硬铝合金。
铸造铝合金适宜于铸造而不能进行压力加工。
基本的铝合金知识和MIG 焊技巧
铝合金越来越多的用于机械制造行业. 随之而来的是对铝合金焊接的要求也越来越高。目前国外MIG 焊铝的技术工艺日趋成熟, 主要用于全焊接铝合金游轮、火车及汽车箱体、摩托车架、压力容器、轨道交通、工作平台及飞机等。
这里仅介绍基本的铝合金知识和MIG焊技巧 (所有材料牌号参照AWS 标准)。
1.铝合金分类及对应焊材
1.1. 纯铝 (1xxx 系列), 可焊性很好, 对应焊材: ER1100 、 ER4043
1.2. 铝铜合金 (2xxx 系列), 可焊性较差, 对应焊材: ER4043、ER4015、ER2319
1.3. 铝锰合金 (3xxx 系列), 可焊性很好, 对应焊材: ER4043、ER5356
1.4. 铝硅合金 (4xxx 系列), 一般用于制造焊丝 (4043、4047)
1.5. 铝镁合金 (5xxx 系列), 高强度, 可焊性很好, 对应焊丝: ER5356、ER5183 等
1.6. 铝镁硅合金 (6xxx 系列), 应用广, 可焊性好, 对应焊丝: ER5xxx、ER4xxx
1.7. 铝锌合金 (7xxx 系列), 高强度, 用于飞机制造业, 可焊性很差易裂, 对应焊丝: ER5356 (7005 和7039 母材)
1.8. 其它铝合金 (8xxx 系列), 可焊性很差
2.铝合金MIG 焊对焊接设备的要求
2.1. 直流CV 焊接电源或脉冲电源
2.2. 送丝机构及推拉式焊枪
2.3. 铝焊接用导电嘴 (孔径比碳钢用稍大)
2.4. 连接电缆
2.5. Ar 及流量计 (也有Ar+He 混合气)
3.焊前准备工作 (非常重要)
3.1. 清理工件待焊处油污 (擦拭)
3.2. 用不锈钢丝刷或砂轮去除待焊处氧化膜 (至少20毫米范围)
3.3. 如用水冷焊枪, 确保无漏水
3.4. 确保焊丝处于干净无损坏状态
3.5. 确保送丝轮, 送丝软管处于良好状态
4. 焊接参数 (仅供参考)
4.1. 根据不同的材料和板厚选用不同型号的焊丝和直径
4.2. 常用焊接规范:
4.2.1. 0.8 毫米焊丝 (板厚小于3毫米): WFS: 12-15m/min, I=70-130A, U=17-21V,焊速=600-1125mm/min
4.2.1. 0.9 毫米焊丝 (板厚小于5毫米): WFS: 10-12m/min, I=145-175A, U=20-22V,焊速=600-1125mm/min
4.2.3. 1.0 毫米焊丝 (板厚大于5毫米): WFS: 8-12m/min, I=150-200A, U=22-24.5V,焊速=600-1125mm/min
4.2.4.1.2 毫米焊丝 (板厚大于5毫米): WFS: 7.5-10m/min, I=190-220A, U=22-26V,焊速=600-800mm/min
4.2.5. 1.6 毫米焊丝 (板厚大于5毫米): WFS: 5-8m/min, I=240-330A, U=24-30V,焊速=400-800mm/min
4.3. 注:
4.3.1. 角焊比对接焊规范稍大, 立焊和仰焊规范比上述稍小
4.3.2. ER4043 (ER4XXX) 焊丝取下限值, ER5356 (ER5XXX) 取上限值
4.3.3. 保护气流量: 10-20L/MIN, 仰焊时多一些, 用粗焊丝时多一些
4.3.4. 焊丝干伸长度: 12-15mm
4.3.5. 过渡方式: 喷射过渡 (Spray arc transfer)
4.3.6. 极性: DC+ (直流反接)
5. 操作技巧
5.1. 半自动焊时总是左焊法 (右焊时焊缝成型很差, 表面发黑, 易产生未熔合缺陷),收弧时回焊接10 毫米左右以消除弧坑裂纹
5.2. 立焊时总是立向上焊
5.3. 自动焊时焊枪与焊缝轴线在行走方向 (无论左右) 成95-100度角。
总之, MIG 焊铝合金比焊一般钢材难一些, 但是如果准备充分, 材料设备匹配, 操作方法得当, 就可以得到很好的效果。
拉丝机对电缆线或圆棒的准备解决质量可以同时危害到标准件,等金属制品制造业企业的产品质量。拉丝机属于金属制品机械设备行业硬质合金模贝拉丝机,拉丝机普遍应用于不锈钢线,制绳丝,预应力钢丝,标准件等金属制品的生产制造和预加工处理。
一、熔化极气体保护电弧焊的概念及分类
使用熔化电极,以外加气体作为电弧介质,并保护金属熔滴,焊接熔池和焊接区高温金属的电弧焊方法,称为熔化极气体保护电弧焊。
根据焊丝材料和保护气体的不同,可将其分为以下几种方法,如图所示。
按焊丝分类可分为实芯焊丝焊接和药芯焊丝焊接。
用实芯焊丝的惰性气体(Ar或He)保护电弧焊法称为熔化极惰性气体保护焊,简称MIG焊(Metal Inert Gas Arc Welding).
用实芯焊丝的富氩混合气体保护电弧焊,简称MAG焊(Metal Active Gas Arc Welding)。
用实芯焊丝的CO2气体保护焊,简称CO2焊。
用药芯焊丝时,可以用CO2或CO2+Ar混合气体作为保护气体的电弧焊称为药芯焊丝气体保护焊。
还可以不加保护气体,这种方法称为自保护电弧焊。
二、普通MIG/MAG焊和CO2焊的区别
CO2焊的的特点是:成本便宜、生产。但是存在飞溅量大、成型差的缺点,因而有些焊接工艺采用普通MIG/MAG焊。
普通MIG/MAG焊是以惰性气体保护或以富氩气体保护的弧焊方法,而CO2焊却具有强烈的氧化性,这就决定了二者的区别和特点。
与CO2焊相比MIG/MAG焊的主要优点如下:
1) 飞溅量减少50%以上。在氩或富氩气体保护下的焊接电弧稳定,不但射滴过渡与射流过渡时电弧稳定,而且在小电流MAG焊的短路过渡情况下,电弧对熔滴的排斥作用较小,从而了MIG/MAG焊短路过渡的飞溅量减少50%以上。
2) 焊缝成形均匀、美观。由于MIG/MAG焊熔滴过渡均匀、细微、稳定,所以焊缝成形均匀、美观。
3) 可以焊接许多活泼金属及其合金。电弧气氛的氧化性很弱,甚至无氧化性,MIG/MAG焊不但可以焊接碳钢、高合金钢,而且还可以焊接许多活泼金属及其合金,如:铝及铝合金、不锈钢及其合金、镁及镁合金等。
4) 大大地提高了焊接工艺性、焊接质量和生产效率。
三、脉冲MIG/MAG焊和普通MIG/MAG焊的区别
普通MIG/MAG焊的主要熔滴过渡形式是大电流时的射流过渡和小电流时的短路过渡,因而小电流仍存在飞溅量大、成型差的缺点,尤其是有些活泼金属在小电流下无法焊接如铝及合金、不锈钢等。
因而出现了脉冲MIG/MAG焊,其熔滴过渡特点是每个电流脉冲过渡一个熔滴,就其实质而言属于射滴过渡。与普通MIG/MAG焊相比其主要特点如下:
1)脉冲MIG/MAG焊的佳熔滴过渡形式是一个脉冲过渡一个熔滴。这样通过调节脉冲频率就能够改变单位时间内熔滴过渡的滴数,也就是焊丝熔化速度。
2)由于一脉一滴的射滴过渡,熔滴直径大致与焊丝直径相等,则熔滴电弧热较低,也就是熔滴温度低(与射流过渡和大滴过渡相比)。所以提高了焊丝的熔化系数,也就是提高了焊丝的熔化效率。
3)因熔滴温度低,所以焊接烟雾少。这样一方面降低了合金元素的烧损,另一方面改善了施工环境。
与普通MIG/MAG焊相比其主要优点如下:
1)焊接飞溅小,甚至无飞溅。
2)电弧指向性好,适于全位置焊接。
3)焊缝成形良好,熔宽较大,指状熔深特点减弱,余高小。
4)小电流焊接活泼金属(如铝及其合金等)。扩大了MIG/MAG焊射流过渡的使用电流范围。脉冲焊时焊接电流从射流过渡的临界电流附近一直到几十安的较大电流范围内均可实现稳定的射滴过渡。
由上述可知脉冲MIG/MAG的特点和优点,但是任何事物都不可能无缺的。和普通MIG/MAG相比其不足之处如下:
1) 焊接生产效率习惯性感觉略低。
2) 对焊工人员素质要求较高。
3) 目前来说焊接设备价格较高。
三、脉冲MIG/MAG焊的选用主要工艺决定
针对以上对比结果,脉冲MIG/MAG焊虽然有诸多优点是其它焊无法实现和比拟的,但是其同样存在设备价格高、生产效率略低、焊工不易掌握的问题。所以脉冲MIG/MAG焊的选用主要由焊接工艺要求决定的。就目前国内的焊接工艺标准,以下焊接基本上使用脉冲MIG/MAG焊。
1)碳钢类。对焊缝质量、外观要求较高的场合,主要是压力容器行业,如锅炉、化工换热器、中央空调换热器,还有水电行业水轮机的涡壳等。
2)不锈钢类。使用小电流(200A以下在此称小电流,下同)和对焊缝质量、外观要求较高的场合,如机车、化工行业的压力容器等。
3)铝及其合金类。使用小电流(200A以下在此称小电流,下同)和对焊缝质量、外观要求较高的场合,如动车、高压开关、空分等行业。尤其是动车,包括南车集团四方车辆车、唐山车辆厂和长客等及为他们外协加工的小厂家。据业内消息,到2015年国内所有省会和人口超过50万的城市均实现通动车,可见动车的需求量之大,焊接工作量和焊接设备的需求之大。
4)铜及其合金类。根据目前的了解情况,铜及其合金基本上都使用脉冲MIG/MAG焊(在熔化极气保焊范围内)。