来源:山东上焊焊接材料有限公司 时间:2025-03-19 07:24:23 [举报]
铝及铝合金的理化性能及焊接特点
1 易氧化
铝和氧的亲和力很强。在常温下,铝表面就能被氧化成厚度约0.1~0.2 m致密的AL2O3薄膜。虽然这层氧化铝薄膜比较致密,能防止金属的继续氧化,对自然防腐有利,但它给焊接带来了困难,这是由于氧化铝的熔点(2050℃)远远超过了铝的熔点(600℃左右),比重约为铝的1.4倍。在焊接过程中,会阻碍金属之间的熔合,易形成夹渣,而且氧化铝薄膜还吸附了较多的水份,焊接时会促使焊缝生成气孔。
2 较大的导热系数和比热容
铝的导热系数约为钢的四倍,因此,焊接铝材管时,比钢管焊接要消耗更多的热量,为得到的焊接接头,必需采用能量集中,功率大的热源。
3 易形成氢气孔
铝及铝合金的焊接气孔主要氢气孔。铝在液态时能大量吸收和溶解氢,在熔融状态下溶解度为0.0069ml/g,而在高温凝固状态下为0.00036 ml/g,前后相差近20倍。铝的导热系数很大,在相同的焊接工艺条件下,其冷却速度为钢的4~7倍,使金属结晶加快,焊接熔池在快速冷却过程中,氢的溶解度急剧下降,此时析出大量过饱和气体,氢气来不及析出在焊缝金属中形成气孔。因此,在焊接铝材时,焊缝产生气孔的倾向很大。
5A02 飞机油箱与导管,焊丝,铆钉,船舶结构件。
5A03 中等强度焊接结构,冷冲压零件,焊接容器,焊丝,可用来代替5A02合金。
5A05 焊接结构件,飞机蒙皮骨架。
5A06 焊接结构,冷模锻零件,焊拉容器受力零件,飞机蒙皮骨部件。
5A12 焊接结构件,甲板。
TIG溶加棒 (アルミニウム合金)
铭柄
识别色
规格
TradeName
端面
侧面
J I S
A W S
TG1070
黒
-
A1070-BY该当
-
TG1100
赤
-
A1100-BY该当
ER1100该当
TG5183
青
-
A5183-BY该当
ER5183该当
TG5356
黄緑
-
A5356-BY该当
ER5356该当
TG4043
橙
-
A4043-BY该当
ER4043该当
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TIG溶加棒 (チタン合金)
铭柄
识别色
规格
TradeName
端面
侧面
J I S
A W S
TGTiA
赤
-
YTB270该当
ERTi-2该当
TGTiB
黄
-
YTB340该当
ERTi-3该当
TGTiC
青
-
YTB480该当
-
TGTiD
-
-
-
ERTi-4该当
TGTiA-Pd
白
-
YTB270Pd该当
ERTi-7该当
TGTiB-Pd
灰
-
YTB340Pd该当
-
TGTi6Al-4V
茶
-
YTAB6400该当
ERTi-5该当
日本TIG溶加棒焊丝日本油脂TG1070铝焊丝价格TG1100铝焊丝TG4043铝硅焊丝ER5356铝焊丝ER1100铝焊丝A5356-BY铝焊丝TGTiA钛焊丝TGTiB钛焊丝TGTiD钛焊丝TGTiA-Pd钛焊丝TGTi6Al-4V钛焊丝ERTi
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。
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
气孔产生原因:铝焊接气孔主要是氢进入焊接熔池而形成的。氢来源有:材料、焊丝、保护气体、送丝机构、焊工的手套和环境湿度太高等,如焊丝被污染、材料及焊丝本身的氧化膜、送丝机构上有油污或汗渍等。预防措施:
6.1.1材料及焊丝内的含氢量≤0.4mL /100g;
6.1.2 被焊件表面应去除油污及氧化膜,存放时间不超过4h。表面清理后应用干燥、洁净、不起毛的物件覆盖坡口及两侧;
6.1.3 焊丝尽量使用抛光焊丝,不然处理方法同上;
6.1.4 保护气体内杂质含量:H2≤0.001%;O2≤0.02%;N2≤0.1%;H2O≤0.02%;
6.1.5保护气体管路:一般采用不锈钢管或铜管,软管采用塑料管而不能用橡胶等易吸水的软管;焊前应检查冷却水管道,确保不会漏水;当环境湿度很大时,应对保护气体进行加热对管路进行吹扫;
6.1.6 送丝机构:不得有油污,送丝管采用聚四氟乙烯管或尼龙,并焊前清理管内污染和冷凝水;
6.1.7现场环境:温度不宜超过25℃,相对湿度不超过50%,保持环境清洁;
6.1.8焊工:工作服装尽量是白色的,以便能及时发现和清理污染。焊时注意汗水和油渍不要再次污染焊件;
6.1.9 在焊前都应在试板上试焊,以便检查保护气体和管路是否合格。
6.1.10 焊接工艺上预防措施:用双面焊代替单面焊;每道焊缝薄时比厚时有利于气孔逸出;大直径焊丝有利于减少气孔;焊前预热、焊后缓冷;降低电弧电压、电流、降低焊接速度,有利于减少气孔。
6.2 裂纹产生原因:材料焊接性较差;选择焊丝时没考虑抗裂性;结构的拘束度过大。预防措施:
6.2.1 对焊接性较差的铝材在焊接前应考虑其抗裂性而不能只考虑强度;必要时可考虑对焊件进行退火后焊接,焊后再淬火时效。
6.2.2 选择抗裂纹性好的焊丝,如含Si等低熔点元素的焊丝。
6.2.3 尽量减少焊接接头的拘束度,合理安排焊接顺序,让焊缝能够有横向收缩余量,以减小焊接应力。没有必要定位焊的就不要焊定位焊,能双面定位焊的就不要单面定位焊。
6.2.4 尽量面焊为双面焊。
探伤要求:
1.封头拼缝焊后应进行RT,成形后再按规定RT或PT。
2.A、B类焊缝一般进行RT。
3.容器上的C、D类焊接接头进行PT。
4.铝材表面补焊焊缝进行PT。
5.铝卡具和拉筋的临时固定连接焊缝拆除后的焊痕等进行PT。
6.其他图样要求探伤的部位。
焊接要求:
1.持证焊工应按焊接工艺文件和其它文件焊接。
2.在焊接环境出现下列情况之一时,应采取有效防护措施,否则不准施焊:
1) 焊接环境不清洁,有灰尘、烟雾;
2) 焊接环境风速大于或等于1.5m/s;
3) 焊接环境相对湿度大于80%;
4) 下雨、下雪的室外作业;
5) 焊接温度低于5℃;
3.铝材产品焊接设在的场地,场地应铺设橡胶或绒布;焊接时应远离通风口和门窗以避免影响气体保护效果。
4.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。当由于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。
5.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。
6.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。
7. 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。
8.A、B类接头焊缝的余高、余高差及宽度差下表 mm:
焊缝位置
焊缝余高
焊缝余高差
焊缝宽度差
钨极氩弧焊
熔化极氩弧焊
手工焊、半自动焊
自动焊、机械化焊
平焊
0~3
0~5
0~2
0~3
0~2
除平焊外的其他焊缝位置
0~4
0~5
0~3
0~3
0~2
9.接管与壳体的D类焊缝当壳体厚度≤12mm时,一般应将壳体扳边对接焊,扳边高度为25~30mm。
10.C、D类接头的焊缝厚度t,在图样上无其他规定时,应不小于组成角焊缝两边构件厚度δ1、δ2较小值的0.7倍,且不应小于3mm,在一般情况下不超过10 mm(按下图);在衬里或复合板复合采用盖板搭接角焊缝时,盖板厚度构成了角焊缝的一侧边长度L2一般较薄,使得焊脚长度受到侧边长度的限制,当L2≤4mm时,应要求t≥0.7 L2。
11.C、D类接头的焊缝与母材应呈圆滑过渡。
12.焊缝和热影响区表面应进行检查,不得有裂纹、未熔合、气孔、弧坑、夹渣和飞溅物等缺陷,焊缝外不应有打弧点。
13.铝材压力容器焊缝表面不应有咬边。常压容器焊缝表面的咬边深度不应大于0.5mm,咬边连续长度不应大于100mm,焊缝两侧咬边的总长度不应超过该焊缝长度的10%。
14.换热器换热管焊接顺序:管板组装(换热管预留长度应不少于4mm,以便后面的机加工);管端及管板清理;一端胀管;焊接一面管板;机加工未焊换热管管端;胀管;管端及管板清理;焊接未焊一面的换热管。焊接时层一般不加丝焊(层是否进行PT或气密性检测按规定),但其它层应加丝焊。
15.铝焊接应注意坡口钝边较大,一般为2~6mm。对有垫板的接头,钝边可适当减小。当铝板较薄时,对接焊都应考虑扳边对接焊,如当≤3mm考虑扳边和不加丝焊。铝焊接可采用双面同时焊,背面加丝或不加丝视具体情况而定。
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