铝和铝合金管焊接特点和方法是什么？
铝及铝合金的焊接特点 (1)铝在空气中及焊接时极易氧化，生成的氧化铝（Al2O3）熔点高、非常稳定，不易去除。阻碍母材的熔化和熔合，氧化膜的比重大，不易浮出表面，易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺欠。铝材的表面氧化膜和吸附大量的水分，易使焊缝产生气孔。焊接前应采用化学或机械方法进行严格表面清理，清除其表面氧化膜。在焊接过程加强保护，防止其氧化。钨极氩弧焊时，选用交流电源，通过“阴极清理”作用，去除氧化膜。气焊时，采用去除氧化膜的焊剂。在厚板焊接时，可加大焊接热量，例如，氦弧热量大，利用氦气或氩氦混合气体保护，或者采用大规范的熔化极气体保护焊，在直流正接情况下，可不需要“阴极清理”。
（2）铝及铝合金的热导率和比热容均约为碳素钢和低合金钢的两倍多。铝的热导率则是奥氏体不锈钢的十几倍。在焊接过程中，大量的热量能被迅速传导到基体金属内部，因而焊接铝及铝合金时，能量除消耗于熔化金属熔池外，还要有更多的热量无谓消耗于金属其他部位，这种无用能量的消耗要比钢的焊接更为显著，为了获得高质量的焊接接头，应当尽量采用能量集中、功率大的能源，有时也可采用预热等工艺措施。
（3）铝及铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍。铝凝固时的体积收缩率较大，焊件的变形和应力较大，因此，需采取预防焊接变形的措施。铝焊接熔池凝固时容易产生缩孔、缩松、热裂纹及较高的内应力。生产中可采用调整焊丝成分与焊接工艺的措施防止热裂纹的产生。在耐蚀性允许的情况下，可采用铝硅合金焊丝焊接除铝镁合金之外的铝合金。在铝硅合金中含硅0.5％时热裂倾向较大，随着硅含量增加，合金结晶温度范围变小，流动性显著提高，收缩率下降，热裂倾向也相应减小。根据生产经验，当含硅5％～6％时可不产生热裂，因而采用SAlSi条(硅含量4．5％～6％)焊丝会有更好的抗裂性。
（4）铝对光、热的反射能力较强，固、液转态时，没有明显的色泽变化，焊接操作时判断难。高温铝强度很低，支撑熔池困难，容易焊穿。
（5）铝及铝合金在液态能溶解大量的氢，固态几乎不溶解氢。在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中，氢来不及溢出，极易形成氢气孔。弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分，都是焊缝中氢气的重要来源。因此，对氢的来源要严格控制，以防止气孔的形成。 （6）合金元素易蒸发、烧损，使焊缝性能下降。
（7）母材基体金属如为变形强化或固溶时效强化时，焊接热会使热影响区的强度下降。
（8） 铝为面心立方晶格，没有同素异构体，加热与冷却过程中没有相变，焊缝晶粒易粗大，不能通过相变来细化晶粒。
2. 焊接方法 几乎各种焊接方法都可以用于焊接铝及铝合金，但是铝及铝合金对各种焊接方法的适应性不同，各种焊接方法有其各自的应用场合。气焊和焊条电弧焊方法，设备简单、操作方便。气焊可用于对焊接质量要求不高的铝薄板及铸件的补焊。焊条电弧焊可用于铝合金铸件的补焊。惰性气体保护焊（TIG或MIG）方法是应用最广泛的铝及铝合金焊接方法。铝及铝合金薄板可采用钨极交流氩弧焊或钨极脉冲氩弧焊。铝及铝合金厚板可采用钨极氦弧焊、氩氦混合钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊。熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊应用越来越广泛（氩气或氩/氦混合气）
3.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(注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，电极烧损及尖端的污染较少，但电子发射能力较差。在纯钨中加入1％～2％氧化钍的电极为钍钨极，电子发射能力强，允许的电流密度高，电弧燃烧较稳定，但钍元素具有一定的放射性，使用时应采取适当的防护措施。在纯钨中加入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，允许电流密度大，无放射性，是目前普遍采用的电极。锆钨极可防止电极污染基体金属，尖端易保持半球形，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，可去除氧化膜。 4. 焊前准备 (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 化学清洗效率高，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。可用丙酮、汽油、煤油等有机溶剂表面去油，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)，流动清水冲洗，接着用室温至60℃的30％HNO3溶液酸洗1 min～3 min，流动清水冲洗，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。先用丙酮、汽油等有机溶剂擦试表面以除油，随后直接用直径为0.15mm～0.2mm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，焊接时进入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，特别是在潮湿环境下，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，在气候潮湿的情况下，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，液态铝的流动性能好，在焊接时焊缝金属容易产生下塌现象。为了保证焊透而又不致塌陷，焊接时常采用垫板来托住熔池及附近金属。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，以保证焊缝反面成型。也可以不加垫板单面焊双面成型，但要求焊接操作熟练或采取对电弧施焊能量严格自动反馈控制等先进工艺措施。 (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。 5.焊后处理 (1)焊后清理 焊后留在焊缝及附近的残存焊剂和焊渣等会破坏铝表面的钝化膜，有时还会腐蚀铝件，应清理干净。形状简单、要求一般的工件可以用热水冲刷或蒸气吹刷等简单方法清理。要求高而形状复杂的铝件，在热水中用硬毛刷刷洗后，再在60℃～80℃左右、浓度为2％～3％的铬酐水溶液或重铬酸钾溶液中浸洗5 min～10 min，并用硬毛刷洗刷，然后在热水中冲刷洗涤，用烘箱烘干，或用热空气吹干，也可自然干燥。 (2)焊后热处理 铝容器一般焊后不要求热处理。如果所用铝材在容器接触的介质条件下确有明显的应力腐蚀敏感性，需要通过焊后热处理以消除较高的焊接应力，来使容器上的应力降低到产生应力腐蚀开裂的临界应力以下，这时应由容器设计文件提出特别要求，才进行焊后消除应力热处理。如需焊后退火热处理，对于纯铝、5052、5086、5154、5454、5A02、5A03、5A06等，推荐温度为345℃；对于2014、2024、3003、3004、5056、5083、5456、6061、6063、2A12、2A24、3A21等，推荐温度为415℃；对于2017、2A11、6A02等，推荐温度为360℃，根据工件大小与要求，退火温度可正向或负向各调20℃～30℃，保温时间可在0.5 h～2 h之间
一、焊缝成形差 焊缝成形差首要表如今焊缝波纹不美观，且不亮光焊缝曲折不直，宽窄纷歧，接头太多焊缝中间突起，两头平坦或洼陷焊缝满溢等。 1. 发生缘由 ⑴焊接规范挑选不妥⑵焊枪视点不正确⑶焊工操作不纯熟⑷导电嘴孔径太大⑸焊接电弧没有严峻对准坡口中间⑹焊丝、焊件及保护气体中含有水分2. 防止办法 ⑴重复调试挑选适合的焊接规范⑵坚持焊枪适合的倾角⑶增强焊工技艺训练⑷挑选适合的导电嘴径⑸力求使焊接电弧与坡口严峻对中⑹焊前仔细清算焊丝、焊件包管保护气体的纯度。 二、裂纹 铝及铝合金焊缝中的裂纹是在焊缝金属结晶过程中发生的，称为热裂纹，又称结晶裂纹。其方法有纵向裂纹、横向裂纹(常常扩展到基体金属)，还有根部裂纹、弧坑裂纹等等。裂纹将使结构强度下降，以致惹起整个结构的遽然破坏，因而是完好不答应的。 1.发生缘由 ⑴焊缝隙的深宽比过大⑵焊缝结尾的弧坑冷却快⑶焊丝成分与母材不匹配⑷操作技能不正确。 2.防止办法 ⑴恰当前进电弧电压或减小焊接电流，以加宽焊道而减小熔深⑵恰当地填满弧坑并选用衰减办法减小冷却速度⑶包管焊丝与母材合理匹配⑷挑选适合的焊接参数、焊接次序，恰当添加焊接速度，需要预热的要采纳预热办法。 三、气孔 在铝及铝合金MIG焊中，气孔是最常见的一种缺点。要完全肃清焊缝中的气孔是很难办到的，只能是最大极限地减小其含量。按其种类，铝焊缝中的气孔首要有表面气孔、弥散气孔、局部密布气孔、单个大气孔、根部链状气孔、柱状气孔等。气孔不但会下降焊缝的细密性，减小接头的承载面积，并且使接头的强度、塑性下降，特别是冷弯角和冲击韧性下降更多，必需加以防止。 1. 发生缘由 ⑴气体保护不良，保护气体不纯⑵焊丝、焊件被污染⑶大气中的肯定湿渡过大耐磨焊条 ⑷电弧不稳，电弧过长⑸焊丝伸出长渡过长、喷嘴与焊件之间的距离过大⑹焊丝直径与坡口方法挑选不妥⑺在同一部位重复起弧，接头数太多。 2. 防止办法 ⑴包管气体质量，恰当添加保护气体流量，以打扫焊接区的悉数空气，消弭气体喷嘴处飞溅物，使保护气流均匀，焊接区要有防止空气活动办法，防止空气侵入焊接区，保护气体流量过大， 要恰当恰当削减流量⑵焊前仔细清算焊丝、焊件表面的油、污、锈、垢和氧化膜，选用含脱氧剂 较高的焊丝⑶合理挑选焊接场所⑷恰当削减电弧长度⑸坚持喷嘴与焊件之间的合理距离规模⑹尽量挑选较粗的焊丝，一起添加工件坡口的钝边厚度，一方面可以答应答应运用大电流，也使焊缝金属中焊丝份额下降，这对下降孔率是行之有效的⑺尽量不要在同一部位重复起弧，老板娘重复起弧时要对起弧处中止打磨或刮除清算一道焊缝一旦起弧后要尽量焊长些，不要随意断弧，以削减接头量，在接头处需要有必定的焊缝堆叠区域。 四、烧穿 1.发生缘由 ⑴热输入量过大⑵坡口加工不妥，焊件装置空隙过大⑶点固焊时焊点距离过大，焊接过程中发生较大的变形量操作姿势不正确。 3. 防止办法 ⑴恰当减小焊接电流、电弧电压，前进焊接速度⑵加大钝边尺度，减小根部空隙⑶恰当减小点固焊时焊点距离⑷焊接过程中，手握焊枪姿势要正确，操作要纯熟。 五、未焊透 1.发生缘由 ⑴焊接速渡过快，电弧过长⑵坡口加工不妥，装置空隙过小⑶焊接技能较低，操作姿势操控不妥⑷焊接规范过小⑸焊接电流不稳定。 2.防止办法 ⑴恰当减慢焊接速度，压低电弧⑵恰当减小钝边或添加要部空隙⑶使焊枪视点包管焊接时获得最大熔深，电弧一向坚持在焊接熔池的前沿，要有正确的姿势⑷添加焊接电流及电弧电压，包管母材满足的热输入获得量⑸添加稳压电源装置或避开开用电高峰。 六、未熔合 1.发生缘由 ⑴焊接部位氧化膜或锈未肃清洁净⑵热输入缺少⑶焊接操作技能不妥。 2.防止办法 ⑴焊前仔细清算待焊处表面⑵前进焊前进电流、电弧电压，减速小焊接速度⑶焊接时要稍微选用运条方法，在坡口面上有瞬间停歇，焊丝在熔池的前沿，前进焊工技能。 七、夹渣 1.发生缘由 ⑴焊前清算不完全⑵焊接电流过大，招致电嘴局部凝聚混入熔池而构成夹渣⑶焊接速渡过高。 2.防止办法 ⑴增强焊接前的清算作业，多道焊时，每焊完一道相同要中止焊缝清算⑵在包管熔透的情况下，恰当削减焊接电流，大电流焊接时，导电嘴不要压得太低⑶恰当下降速度，选用含脱氧剂较高的焊丝，前进电弧电压。
铝合金常用焊接方法的特点及适用范围见表1。应根据铝及铝合金的牌号、焊件厚度、产品结构以及对焊接性的要求等选择。
表1 铝合金常用焊接方法的特点及适用范围
焊接方法
特点
适用范围
气焊
热功率低，焊件变形大，生产率低，易产生夹渣、裂纹等缺陷
用于非重要场合的薄板对接焊及补焊等
手工电弧焊
接头质量差
用于铸铝件补焊及一般修理
钨极氩弧焊
焊缝金属致密，接头强度高、塑性好，可获得优质接头
应用广泛，可焊接板厚1～20㎜
钨极脉冲氩弧焊
焊接过程稳定，热输入精确可调，焊件变形量小，接头质量高
用于薄板、全位置焊接、装配焊接及对热敏感性强的锻铝、硬铝等高强度铝合金
熔化极氩弧焊
电弧功率大，焊接速度快
用于厚件的焊接，可焊厚度为50㎜以下
熔化极脉冲氩弧焊
焊接变形小，抗气孔和抗裂性好，工艺参数调节广泛
用于薄板或全位置焊，常用于厚度2～12㎜的工件
等离子弧焊
热量集中，焊接速度快，焊接变形和应力小，工艺较复杂
用于对接焊要求比氩弧焊更高的场合
真空电子束焊
熔深大热影响区小，焊接变形量小接头力学性能好
用于焊接尺寸较小的焊件
激光焊
焊接变形小，生产率高
用于需进行精密焊接的焊件
（1）气焊
氧－乙炔气焊火焰的热功率低，热量较分散，因此焊件变形大、生产率低。用气焊焊接较厚的铝焊件时需预热，焊后的焊缝金属不但晶粒粗大、组织疏松，而且容易产生氧化铝夹杂、气孔及裂缝等缺陷。这种方法只用于厚度范围在0.5～10㎜的不重要铝结构件和铸件的焊补上。
（2）钨极氩弧焊
这种方法是在氩气保护下施焊，热量比较集中，电弧燃烧稳定，焊缝金属致密，焊接接头的强度和塑性高，在工业中获得起来越广泛的应用。钨极氩弧焊用于铝合金是一种较完善的焊接方法，但钨极氩弧焊设备较复杂，不宜在室外露天条件下操作。
（3）熔化极氩弧焊
自动、半自动熔化极氩弧焊的电弧功率大，热量集中，热量影响区小，生产效率比手工钨极氩弧焊可提高2～3倍。可以焊接厚度在50㎜以下的纯铝及铝合金板。例如，焊接厚度30㎜的铝板不必预热，只焊接正、反两层就可获得表面光滑、质量优良的焊缝。半自动熔化极氩弧焊适用于定位焊缝、断续的短焊缝及结构形状不规则的焊件，用半自动氩弧焊焊炬可方便灵活地进行焊接，但半自动焊的焊丝直径较细，焊缝的气孔敏感性较大。
（4）脉冲氩弧焊
1）钨极脉冲氩弧焊
用这种方法可明显改善小电流焊接过程的稳定性，便于通过调节各种工艺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。
2）熔化极脉冲氩弧焊
可采用的平均焊接电流小，参数调节范围大，焊件的变形及热影响区小，生产率高，抗气孔及抗裂性好，适用于厚度在2～10㎜铝合金薄板的全位置焊接。
（5）电阻点焊、缝焊
可用来焊接厚度在4㎜以下的铝合金薄板。对于质量要求较高的产品可采用直流冲击波点焊、缝焊机焊接。焊接时需要用较复杂的设备，焊接电流大、生产率较高，特别适用于大批量生产的零、部件。
（6）搅拌摩擦焊
搅拌摩擦焊是一种可用于各种合金板焊接的固态连接技术。与传统熔焊方法相比，搅拌摩擦焊无飞溅、无烟尘，不需要添加焊丝和保护气体，接头无气孔、裂纹。与普通摩擦相比，它不受轴类零件的限制，可焊接直焊缝。这种焊接方法还有一系列其它优点，如接头的力学性能好、节能、无污染、焊前准备要求低等。由于铝及铝合金熔点低，更适于采用搅拌摩擦焊。
铝用焊接材料
（1）焊丝
采用气焊、钨极氩弧焊等焊接铝合金时，需要加填充焊丝。铝及铝合金焊丝分为同质焊丝和异质焊丝两大类。为了得到良好的焊接接头，应从焊接构件使用要求考虑，选择适合于母材的焊丝作为填充材料。
选择焊丝首先要考虑焊缝成分要求，还要考虑产品的力学性能、耐蚀性能，结构的刚性、颜色及抗裂性等。选择熔化温度低于母材的填充金属，可大大减小热影响区的晶间裂纹倾向。对于非热处理合金的焊接接头强度，按1000系、4000系、5000系的次序增大。
含镁3%以上的5000系的焊丝，应避免在使用温度65℃以上的结构中采用，因为这些合金对应力腐蚀裂纹很敏感，在上述温度和腐蚀环境中会发生应力腐蚀龟裂。用合金含量高于母材的焊丝作为填充金属，通常可防止焊缝金属的裂纹倾向。
目前，铝合金常用的焊丝大多是与基体金属成分相近的标准牌号焊丝。在缺乏标准牌号焊丝时，可从基体金属上切下狭条代用。较为通用的焊丝是HS311，这种焊丝的液态金属流动性好，凝固时的收缩率小，具体优良的抗裂性能。为了细化缝晶粒、提高焊缝的抗裂性及力学性能，通常在丝中加入少量的Ti、V、Zr等合金元素作为变质剂。
选用铝合金焊丝应注意的问题如下：
1）焊接接头的裂纹敏感性
影响裂纹敏感性的直接因素是母材与焊丝的匹配。选用熔化温度低于母材的焊缝金属，可以减小焊缝金属和热影响区的裂纹敏感性。例如，焊接硅含量0.6%的6061合金时，选用同一合金作焊缝，裂纹敏感性很大，
但用硅含量5%的ER4043焊丝，由于其熔化温度比6061合金低，在冷却过程中有较高的塑性，所以抗裂性能良好。此外，焊缝金属避免镁与铜的组合，因为Al－Mg－Cu有很高的裂纹敏感性。
2）焊接接头的力学性能
工业纯铝的强度最低，4000系列铝合金居中，5000系列铝合金强度最高。铝硅焊丝虽然有较高的抗裂性能，但含硅焊丝的塑性较差，所以对焊后需要塑性变形加工的接头来说，应避免选用含硅焊丝。
3）焊接接头的使用性能
填充金属的选择除取决于母材成分外，还与接头的几何形状、运行中的抗腐蚀性要求以及对焊接件的外观要求有关。例如，为了使容器具有良好的抗腐蚀能力或防止所储存产品对其的污染，储存过氧化氢的焊接容器要求高纯度的铝合金。在这种情况下，填充金属的纯度至少要相当于母材。
（2）焊条
铝合金焊条型号、规格与用途见表2。铝合金焊条的化学成分和力学性能见表3。
通常选用301纯铝焊丝及311铝硅焊丝。
挑选焊接办法和参数
通常以左焊法进行，焊炬和工件成60°角。焊接厚度15mm以上时，以右焊法进行，焊炬和工件成90°角。
焊接壁厚在3mm以上时，开V形坡口，夹角为60°～70°，空隙不得大于1mm，以多层焊完结。壁厚在1.5mm以下时，不开坡口，不留空隙，不加填充丝。焊固定管子对接接头时，当管径为200mm，壁厚为6mm时，应选用直径为3～4mm的钨极，以220～240A的焊接电流，直径为4mm的填充焊丝，以1～2层焊完。
Cam&Groove Coupling也叫Camlock Coupling，最早基于美国军用规格 Mil-C-27487制造。此标准规定了铸造方法(精铸、锻造、重力铸造)，材料(SS、BR、AL、PP、Nylon)，尺寸、公差、压力等级和检查程序。
1998年，Mil-C-27487被具有可互换性的新军标A-A-59326A取代。
2004年，欧洲标准EN14420-7和DIN 2828获批，可与美标互换，但在软管尾部设计(光滑尾管）、螺纹（增加扁平螺纹密封件）等方面有所不同。（欧标EN 14420-7取代了DIN 2828，但不能取代美标）
附上产品对比图：
美标快接，尾管为单齿、多齿、螺旋
欧标快接，尾管多为光滑
