铝合金怎么焊接最好
铝合金的焊接方法很多,各种方法有其不同的应用场合。除了传统的熔焊、电阻焊、气焊方法外,其他一些焊接方法(如等离子弧焊、电子束焊、真空扩散焊等)也可以容易地将铝合金焊接在一起。
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。
铝合金焊接常规的有如下几种焊接方式:
1、铝氩弧焊机焊接,比如采用交流铝氩弧焊焊接,这种在专业的特种焊接门市,焊接加工厂都需要具备的基本设备。
2、铝脉冲气体保护焊机,比如威欧丁MIG500或者MIG350,这种脉冲气体保护焊机焊接效率比较高,适合对于成型要求不是那么严格的铝结构件焊接。
3、铝电焊条焊接,用直流电焊机焊接,电焊条要选用起弧性能好,焊接成型美观的铝电焊条焊接,比如WEWELDING555铝电焊条焊接
4、低温铝焊接用火焰焊接,这种一般是薄料的铝合金,采用比如低温179度的M51,或者低温385的WEWELDING53低温焊丝焊接。
铝合金的焊接方法:
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。 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)
1,氧化性极强,氧化膜熔化温度远远超过纯铝的熔化温度。
2,脆性强,容易产生冷热裂纹
3,熔池颜色与母材颜色相同,不容易分辨。
4,对焊接设备要求高
但是,在铝镁合金、铝硅合金、铝锰合金中,相对来说,铝镁合金的焊接性要稍微好一些。望采纳。
氩弧焊接铝的技巧主要就是机器,焊丝,气体,操作,当然了最重要的是操作,经验性的东西就是表面处理和温度的掌握,薄件小电流要稳定,大件要预热焊接。
铝电焊的重点技巧就是角度要大,焊条选对,一般用药皮的WEWELDING555铝电焊条,电焊机稳定性在铝合金焊接上尤其重要,焊接的时候技巧速度要快。
铝低温火焰焊接这个重点技巧就是温度要均匀,第二选择适合你焊接的铝合金的气焊材料,比如常规的铝气焊4047焊丝配合铝助焊粉焊接但是这种温度过高,很多薄料就不好掌握,所以就 有低温焊接铝,比如流动性比较好的WEWELDING 303焊丝,但是这种是挑剔材质,一般适合纯铝及3系铝合金焊接,还比如WEWELDING53,这个焊丝是不挑剔母体材质的。
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