铝及铝合金焊件的焊前准备有哪些?铝合金焊接介绍

小编 2022-07-08 15:56:27 710

  铝及铝合金焊件的焊前准备主要有:

  1.铝及铝合金焊件的焊前下料及坡口加工

  (1)铝及铝合金的焊前下料

  铝及铝合金焊前下料多用剪板机或刨削加工,也有用等离子弧切割下料的,但是,在加工时要确保坡口处没有裂纹和刀痕。因为,在焊前进行化学清洗时,坡口加工处的裂纹或加工的刀痕处,会积存化学清洗液,影响铝及铝合金的焊接质量。

  (2)铝及铝合金的焊接接口通常,铝及铝合金对接焊时的坡口形式。

  铝及铝合金钨极氩弧焊(TIC焊)时的对接坡口形式。

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  2.焊前清理

  铝及铝合金在空气中极容易氧化,氧化后在其表面形成致密的三氧化二铝(Al2O3)氧化膜,该氧化膜的熔点高达2050℃,比铝的熔点658℃高出近1400℃。因此,在焊接加热过程中,往往表面的Al2O3,氧化膜还未达到温度,而氧化膜下面的纯铝却已熔化,使焊工难以控制焊接热输入,无法保证焊接质量。另外,氧化膜还极易吸收水分,它不仅妨碍焊缝的良好熔合,还是形成气孔的根源之一。为了保证焊接质量,焊前必领仔细地清理焊件待焊处、焊丝表面的氧化膜及油污。焊前清理主要有机械清理和化学清理两种方法。

  (1)机械清理清理

  前先用有机溶剂(汽油或丙酮)擦拭待焊处表面,紧随其后用细铜丝刷或不锈钢丝刷(金属丝直径<0.15mm)及各种刮刀,将待焊<span="">

  处的表面刷净(刮净),要刷(刮)到露出金属光泽为止。由于铝及铝合金表面硬度较软,清理焊件表面时,不允许用各种砂纸、砂布或砂轮进行打磨,以免在打磨时脱落的砂粒被压入铝及铝合金表面,影响焊接质量。

  机械清理时,不仅清理焊件表面,还要认真清理坡口钝边和坡口面,否则,容易在焊接过程中产生气孔、夹渣等焊接缺陷。机械清理方法主要适用于去除铝及铝合金表面的氧化膜、各种锈蚀在铝及铝合金表面的污染,以及在轧制生产过程中产生的氧化皮等。机械清理方法常用于大尺寸的焊件表面,焊接生产周期较长、多层焊接,以及经过化学清理后又被污染的焊件清理。

  (2)化学清洗

  用化学清洗的方法,不仅可以去除氧化膜,还可以起到去除油污的作用。清洗过程用酸和碱等溶液清洗焊件,不仅效率高,而且清洗质量稳定,常适用于被清洗的焊丝尺寸不大、成批量生产的焊件。

  用碱溶液或酸溶液进行清洗时,溶液中碱或酸的含量及清洗时间,是随着溶液的温度高低而不同的。如果溶液的温度高,则可以降低溶液中碱或酸的含量或缩短清洗时间;清洗后的铝及铝合金表面是无光泽的银白色。常用铝及铝合金的表面焊前化学清洗方法见图3。

  3.焊接垫板

  铝及铝合金在高温时强度很低,容易在焊接过程中焊缝发生下塌,为了既保证焊缝焊透,又不至于发生焊缝下塌缺陷,所以,在焊接过程中,常在焊缝的背面用垫板来托住熔化、软化的铝及铝合金焊件,垫板的材料有不锈钢、石墨和碳钢等,为了使焊缝背面成形良好,可以在垫板的表面开一个弧形圆槽,以确保焊缝背面的成形。对于熟练的专门焊接铝及铝合金焊工,焊接时也可以不加背面的垫板。

  4.焊件的焊前预热

  铝及铝合金的热导率比较大,焊接热输人要损失一部分,在厚度超过5mm以上焊件焊接时,为了确保焊接接头达到所需要的温度,保证焊接质量,在焊接以前,应该对待焊处进行预热。预热温度为100~300℃,预热的方法有氧-乙块火焰、电炉或喷灯等。

  由于铝及铝合金在高温时不变颜色,无法判定焊件上达到的预热温度值,因此,可推荐以下几种鉴别温度的方法:

  (1)用TEMPILSTIK温度测试蜡笔该系列的蜡笔共有87个温度级别,由40℃开始,在400C℃以下,每增加5℃为一个级别,在400℃以上时,每增加10℃或25℃为一个级别。焊前用该蜡笔在预热处画一条直线,当预热的温度达到所选定的温度时,则该颜色的蜡笔会改变颜色,此时,可以停止预热。

  (2)用氧乙炔焰的强碳化焰喷焊件的待焊处预热前先用强碳化火焰,喷到铝及铝合金表面待焊处,使焊件的表面呈灰黑色,然后,将火焰调成中性火焰,在焊件的表面来回反复地进行加热,当预热的焊件表面碳黑被烧掉时,即表明该焊件已达到预热温度,此时,可以停止预热。

  5.焊件的焊后清理

  焊后的铝及铝合金焊接接头及其附近区域,会残存焊接熔剂和焊渣,应该尽快清理掉,因为残存的焊接熔剂和焊渣,在空气中的水分作用下,会加快腐蚀铝及铝合金表面的氧化膜,从而也使铝及铝合金焊缝受到腐蚀性破坏。因此,焊后应该立即清除焊件上的熔剂和焊渣。常用的铝及铝合金焊后清理方法见图4。

  铝合金焊接

  铝合金焊接是指铝合金材料的焊接过程。铝合金强度高和质量轻。主要焊接工艺为手工TIG焊(非熔化极惰性气体保护焊)、自动TIG焊和MIG焊(熔化极惰性气体保护焊),其母材、焊丝、保护气体、焊接设备。

  铝及铝合金在现代工程技术所用的各种材料中占有举足轻重的地位,它在世界年产量仅次于钢铁而居第二位,在有色金属中则居第一位[1]。如果说铝合金最初是在航空工业中崭露头角的话,那么近几十年来,除航空工业外,在航天、汽车、船舶、桥梁、机械制造、电工、化学工业及低温装置中已大量应用铝及铝合金,以制造各种部件、油箱、耐蚀容器及导线等。目前铝合金焊接结构中应用最广的是防锈铝合金,即铝镁合金和铝锰合金。

  铝合金焊接是指铝合金材料的焊接过程。铝合金强度高和质量轻。主要焊接工艺为手工MIG焊(熔化极惰性气体保护焊)和自动MIG焊,其母材、焊丝、保护气体、焊接设备。

  母材和焊丝的主要化学成分:

  铝合金焊接方法

  1、钨极氩弧焊

  钨极氩弧焊法主要用于铝合金,是一种较好的焊接方法,不过钨极氩弧焊设备较复杂,不合适在露天条件下操作。

  2、电阻点焊、缝焊

  这种焊接方法可以用来焊接厚度在5mm以下的铝合金薄板。但是在焊接时用的设备比较复杂,焊接电流大、生产率较高,特别适用于大批量生产的零、部件。

  3、脉冲氩弧焊

  脉冲氩弧焊可以很好的改善在焊接过程中的稳定性可以调节参数来控制电弧功率和焊缝成形。焊件变形小、热影响区小,特别适用于薄板、全位置焊接等场合以及对热敏感性强的锻铝、硬铝、超硬铝等的焊接。

  4、搅拌摩擦焊

  搅拌摩擦焊首先并主要在铝合金、镁合金等轻金属结构领域得到越来越广泛的应用,此方法的最大特点就是焊接温度低于材料熔点,可避免由熔焊所带来的裂纹、气孔等缺陷。

  环境材料

  铝合金焊接生产储存环境和辅助材料使用的要求

  (1)生产储存温度湿度的要求

  铝合金的生产和储存环境必须防尘、防水、干燥。环境温度通常控制在5℃以上,湿度控制在70%以下。应尽量保证焊接环境的湿度不能太高,湿度过高会使焊缝中气孔的产生几率明显增加,从而影响焊接质量。空气的剧烈流动会引起气体保护不充分,从而产生焊接气孔,可设置挡风板以避免室内穿堂风的影响。

  (2)焊丝及送气软管的使用要求

  对焊材的使用应该注意:铝焊丝要与钢焊材分开储存,使用期不超过1a。焊接完成后,要在焊机中取出焊丝进行密封处理,防止污染。不同材质的送气软管抵抗湿气进入的能力不同,尤其在送气压力高时,送气软管的影响更明显。送气软管最好使用特富龙软管(Teflon)。

  工装的选用

  铝合金焊接最好选用点接触形式的工装,以减小工装与工件的接触面积。如果工装对工件是面接触,就会很快带走工件的热量,加速了熔池的凝固,不利于焊缝气孔的排除。工装液压系统的压力最好控制在9~9.5MPa。

  压力过小达不到预设反变形的目的,但是压力过大,又会使铝合金结构的拘束度增大。由于铝合金的线胀系数大,高温塑性差,焊接时易产生较大的热应力,可能会使铝合金结构产生裂纹。

  焊丝的选用

  焊丝的选用

  对于6005A、6082、5083母材来说,选择的焊丝牌号为5087/AlMg4.5MnZr,5087焊丝不仅抗裂性能好,抗气孔性能优越,而且强度性能也很好。对于焊丝规格的选择,优先选择大直径规格的焊丝。同样的焊接填充量即同等重量的焊丝,大规格焊丝较小规格焊丝的表面积要小很多,因此,大规格焊丝较小规格焊丝的表面污染要少即氧化区域要小,焊接质量更容易达到要求。另外大直径焊丝的送丝过程更容易操作。对于8mm以下板厚的母材一般采用1.2mm直径的焊丝,对于8mm及以上板厚的母材采用1.6mm直径的焊丝。自动焊机采用1.6mm直径的焊丝。

  保护气体的选用

  Ar100%的特点是电弧稳定、引弧方便,对于8mm以下板厚的母材一般采用Ar100%进行焊接。对于8mm及以上板厚的母材和气孔要求高的焊缝,采用Ar70%+He30%进行焊接。氦气的特点在于:9倍于氩气的导热性,焊接速度更快,气孔率减少,熔深增加。厚板焊接时,Ar100%和Ar70%+He30%的熔深状况。气体的流量选择不是越大越好,流量过大会造成紊流,导致熔池保护不充分,空气与熔敷金属发生反应,会改变焊缝组织,使性能下降,而且产生焊接气孔的倾向增加。


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