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)纯铝焊丝的纯度一般不低于母材;
2)铝合金焊丝的化学成分一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)的含量一般不低于母材;
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SAlSi一1等(留意强度可能低于母材)。
(2)保护气体 保护气体为氩气、氦气或其混合气。交流加高频TIG焊时,采用大于99.9%纯氩气,直流正极性焊接宜用氦气。MIG焊时,板厚<25 mm时宜用氩气;板厚25 mm~50 mm时氩气中宜添加10%~35%的氦气;板厚50mm-75mm时氩气中宜添加l0%~35%或50%的氦气;当板厚>75 mm时推荐采用添加50%~75%氦气的氩气。氩气应符合GB/T 4842?995《纯氩》的要求。氩气瓶压低于0.5 MPa后压力不足,不能使用。
(3)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,电极烧损及尖真个污染较少,但电子发射能力较差。在纯钨中加进1%~2%氧化钍的电极为钍钨极,电子发射能力强,答应的电流密度高,电弧燃烧较稳定,但钍元素具有一定的,使用时应采取适当的防护措施。在纯钨中加进1.8%~2.2%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,答应电流密度大,无,是目前普遍采用的电极。锆钨极可防止电极污染基体金属,易保持半球形,适用于交流焊接。
(4)焊剂 气焊用焊剂为钾、钠、锂、钙等元素的氯化物和氟化物,可往除氧化膜。
焊前预备
(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,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、汽油、煤油等表面往油,用40℃~70℃的5%~10%NaOH溶液碱洗3 min~7 min(纯铝时间稍长但不超过20 min),活动净水冲洗,接着用室温至60℃的30%HNO3溶液酸洗1 min~3 min,活动净水冲洗,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、汽油等擦试表面以除油,随后直接用直径为0.15 mm~0.2 mm的铜丝刷或不锈钢丝刷子刷,刷到露出金属光泽为止。一般不宜用砂轮或普通砂纸打磨,以免砂粒留在金属表面,焊接时进进熔池产生夹渣等缺陷。另外也可用刮刀、锉刀等清理待焊表面。
工件和焊丝经过清洗和清理后,在存放过程中会重新产生氧化膜,特别是在湿润环境下,在被酸、碱等蒸气污染的环境中,氧化膜成长得更快。因此,工件和焊丝清洗和清理后到焊接前的存放时间应尽量缩短,在天气湿润的情况下,一般应在清理后4 h内施焊。清理后如存放时间过长(如超过24 h)应当重新处理。
(2)垫板 铝及铝合金在高温时强度很低,液态铝的活动性能好,在焊接时焊缝金属轻易产生下塌现象。为了焊透而又不致塌陷,焊接时常采用垫板来托住熔池及四周金属。垫板可采用石墨板、不锈钢板、碳素钢板、铜板或铜棒等。垫板表面开一个圆弧形槽,以焊缝成型。也可以不加垫板单面焊双面成型,但要求焊接操纵熟练或采取对电弧施焊能量严格自动反馈控制等工艺措施。
(3)焊前预热 薄、小铝件一般不用预热,厚度10 mm~15 mm时可进行焊前预热,根据不同类型的铝合金预热温度可为100℃~200℃,可用氧一乙炔焰、电炉或喷灯等加热。预热可使焊件减小变形、减少气孔等缺陷。
1070纯铝焊丝,铝含量≥99.5%,有的抗腐蚀性能,很高的导热与导电性能,以及的可加工性能。对经阳极化处理 的材料,需要配色时十分理想,推荐用于焊接1000系列铝合金。 典型化学成份:Si≤0.03、Cu≤0.002、Zn≤0.013、Fe≤0.18 、Mn≤0.003,AL余量用途广泛用于铁路机车、电力、化学、食 品等行业。 执行GB10858-89标准铝及铝合金焊丝广泛应用于铝及铝合金氩弧焊及氧 -乙炔气焊时作填充材料。 焊丝的选择,主要根据母材的种类,对接头的抗裂性能、力学性能及抗腐蚀性能等方面的要求综合考虑
铝材具有的物理特性和力学性能,其密度低、强度高、热导率高、电导率高,耐蚀能力强。铝材广泛用于容器、机械、电力、化工、航空、航天等焊接结构的产品上。
(一)铝材的分类及牌号表示方法
1. 铝材的分类
(1)按有无合金成分,铝材分为纯铝及铝合金。铝合金按合金系列又分为Al-Mn合金、Al-Cu合金、Al-Si合金和Al-Mg合金等。
(2)按压力加工能力,可分为变形铝和非变形铝(例如:铸铝)。
(3)按能否热处理强化,铝合金又分为非热处理强化铝和热处理强化铝。铝没有同素异构体,纯铝、铝锰合金、铝镁合金等不可能通过热处理相变来进步强度。但是,铝铜和铝镁硅等合金可通过固溶时效析出强化相进步强度,称为可热处理强化铝。不能通过固溶时效析出强化相进步强度的称为不可热处理强化铝。
2. 牌号表示方法和状态代号
(1)四位数字体系牌号命名方法 1997年1月1号,我国开始实施GB/T16474?996《变形铝和铝合号表示方法》标准。新的牌号表示方法采用变形铝和铝合金国际牌号注册组织推荐的国际四位数字体系牌号命名方法,例如产业纯铝有1070、1060等,Al-Mn合金有3003等,Al-Mg合金有5052、5086等。
(2)四位字符体系牌号命名方法 1997年1月1号前,我国采用前苏联的牌号表示方法。一些老牌号的铝及铝合金化学成分与国际四位数字体系牌号不完全吻合,不能采用国际四位数字体系牌号代替,为保存国内现有的非国际四位数字体系牌号,不得不采用四位字符体系牌号命名方法,以便逐步与国际接轨。例如:老牌号LF21的化学成分与国际四位数字体系牌号3003不完全吻合,于是,四位字符体系表示的牌号为3A21。
四位数字体系和四位字符体系牌号个数字表示铝及铝合金的种别,其含义如下:
1)1XXX系列枣产业纯铝;
2)2XXX系列枣Al-Cu、Al-Cu-Mn合金,;
3)3XXX系列枣Al-Mn合金;
4)4XXX系列枣Al-Si合金;
5)5XXX系列枣Al-Mg合金;
6)6XXX系列枣Al-Mg-Si合金;
7)7XXX系列枣Al-Mg-Si-Cu合金;
8)8XXX系列枣其它。
铝铝焊丝又称铝铝药芯焊丝,因此种焊丝可以把铝材和铝材焊接起来而得名。它不同于普通铝焊丝要用氩弧焊机焊接,也不同于铝硅焊丝4047需要配合钎剂才能焊接,而只需通过火焰或感应直接可以钎焊焊接(因为自带钎剂,所以不需要另加钎剂)。
此焊丝焊接出来的工件的抗拉抗剪强度(接头牢固性不低于基材)、导电性能、耐腐蚀性能都较好,而且质量稳定,此焊丝的钎剂成分和性能见嵩峰机电。
与使用氩弧焊机用铝焊丝焊接相比,用铝铝焊丝工人操作简单、焊接设备简单、焊接不会使基材的结构发生变化
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
铝及铝合金资料密度低,强度高,热电导率高,耐腐蚀才能强,具有的物理特性和力学功能,因而广泛应用于工业商品的焊接构造上。长期以来,因为焊接办法及焊接技术参数的选择不当,构成铝合金零件焊接后因应力过于会集发生严峻变形,或因为焊缝气孔、夹渣、未焊透等缺点,致使焊缝金属裂纹或原料疏松,严峻影响了商品质量及功能。
1.铝合金焊丝材料特点
铝是银白色的轻金属,具有的塑性、较高的导电性和导热性,一起还具有抗氧化和抗腐蚀的才能。铝很简单氧化发生三氧化二铝薄膜,在焊缝中简单发生夹杂物,然后损坏金属的连续性和均匀性,降低其机械功能和耐腐蚀功能。常见铝合金母材和焊丝的化学成分及机械功能。
2.铝合金资料的焊接难点
(1)很简单氧化。在空气中,铝简单同氧化合,生成细密的三氧化二铝薄膜(厚度约0.1-0.2μm),熔点高(约2050℃),远远铝及铝合金的熔点(约600℃摆布)。氧化铝的密度3.95-4.10g/cm3,约为铝的1.4倍,氧化铝薄膜的外表易吸附水分,焊接时,它阻止根本金属的熔合,很简单构成气孔、夹渣、未熔合等缺点,引起焊缝功能降低。
(2)易发生气孔。铝和铝合金焊接时发生气孔的首要原因是氢,因为液态铝可溶解很多的氢,而固态铝几乎不溶解氢,因而当熔池温度疾速冷却与凝结时,氢来不及逸出,简单在焊缝中构成气孔。氢气孔目前难于完全避免,氢的来历很多,有电弧焊气氛中的氢,铝板、焊丝外表吸附空气中的水分等。实践,即便氩气按GB/T4842标准需求,纯度到达99.99%以上,但当水分含量到达20ppm时,也会呈现很多的细密气孔,当空气相对湿度80%时,焊缝就会显着呈现气孔。
(3)焊缝变形和构成裂纹倾向大。铝的线胀大系数和结晶缩短率约比钢大两倍,易发生较大的焊接变形的内应力,对刚性较大的构造将促进热裂纹的发生。
(4)铝的导热系数大(纯铝0.538卡/Cm.s.℃)。约为钢的4倍,因而,焊接铝和铝合金时,比焊钢要耗费更多的热量。
(5)合金元素的蒸腾的烧损。铝合金中含有低沸点的元素(如镁、锌、锰等),在高温电弧效果下,很简单蒸腾烧损,然后改动焊缝金属的化学成分,使焊缝功能降低。
(6)高温强度和塑性低。高温时铝的强度和塑性很低,损坏了焊缝金属的成形,有时还简单构成焊缝金属塌落和焊穿表象。
(7)无色彩改变。铝及铝合金从固态转为液态时,无显着的色彩改变,使操作者难以把握加热温度。