铝合金焊接方法
铝合金的气焊
氧-乙炔气焊的热效率低,焊接热输入不集中,焊接铝及铝合金时需采用熔剂,焊后又需清除残渣,接头质量及性能也不高。因为气焊设备简单,无需电源,操作方便灵活,常用于焊接对质量要求不高的铝合金构件,如厚度较薄的薄板及小零件,以及补焊铝合金构件和铝铸件。
(1)气焊的接头形式
气焊铝合金时,不宜采用搭接接头和T形接头,这种接头难以清理流入缝隙中的残留熔剂和焊渣,应尽可能采用对接接头。为保证焊件焊接时既焊透又不塌陷和烧穿,可以采用带槽的垫板,垫板一般用不锈钢或纯铜等制成,带垫板焊接可获得良好的反面成形,提高焊接生产率。
(2)气焊熔剂的选用
铝合金气焊时,为了使焊接过程顺利进行,保证焊缝质量,气焊时需要加熔剂来去除铝表面的氧化膜及其他杂质。
气焊熔剂(又称气剂)是气焊时的助熔剂,主要作用是去除气焊过程中生成在铝表面的氧化膜,改善母材的润湿性能,促使获得致密的焊缝组织等。气焊铝合金必须采用熔剂,一般是在焊前熔剂直接撒在被焊工件坡口上,或者沾在焊丝上加入熔池内。
铝合金熔剂是钾、钠、钙、锂等元素的氯人盐,是粉碎后过筛并按一定比例配制的粉状化合物。例如铝冰晶石(Na3AlF6)在1000℃进可以熔解氧化铝,又如氯化钾等可使难熔的氧化铝转变为易熔的氯化铝。这种熔剂的熔点低,流动性好,还能改善熔化金属的流动性,使焊缝成形良好。
(3)焊嘴和火焰的选择
铝合金有强烈的氧化性和吸气性。气焊时,为使铝不被氧化,应采用中性焰或微弱碳化焰(乙炔既过剩的碳化焰),使铝熔池置于还原性气氛的保护下而不被氧化。严禁采用氧化焰,因为用氧化性较强的氧化焰会使铝强烈氧化,阻碍焊接过程进行;而乙炔过多,游离的氢可能溶入熔池,会促使缝产生气孔,使焊缝疏松。
(4)定位焊缝
为防止焊件在焊接中产生尺寸和相对位置的变化,焊件焊前需要点固焊。由于铝的线膨胀系数大、导热速度快、气焊加热面积大,因此,定位焊缝较钢件应密一些。
定位焊用的填充焊丝与产品焊接时相同,定位焊接前应在焊缝间隙内涂一层气剂。定位焊的火焰功率比气焊时稍大。
(5)气焊操作
焊接钢铁材料时,可以从钢材的颜色变化判断加热的温度。但焊铝时,却没有这个方便条件。因为铝合金从室温加热到熔化的过程中没有颜色的明显变化,给操作者带来控制焊接温度困难。但可根据以下现象掌握施焊时机:
1)当被加热的工件表面由光亮白色变成暗淡的银白色,表面氧化膜起皱,加热处金属有波动现象时,表明即将达到熔化温度,可以施焊;
2)用蘸有熔剂的焊丝端头及被加热处,焊丝与母材能熔合时,即达到熔化温度,可以施焊;
3)母材边棱有倒下现象时,母材达到熔化温度,可以施焊。
气焊薄板可采用左焊法,焊丝位于焊接火焰之前,这种焊法因火焰指向未焊的冷金属,热量散失一部分,有利于防止熔池过热、热影响区金属晶粒长大和烧穿。母材厚度大于5㎜可采用右焊法,此法焊丝在焊炬后面,火焰指向焊缝,热量损失小,熔深大,加热效率高。
气焊厚度小于3㎜的薄件时,焊炬倾角为20~40°;气焊厚件时,焊炬倾角为40~80°,焊丝与焊炬夹角为80~100°。铝合金气焊应尽量将接头一次焊成,不堆敷第二层,因为堆敷第二层时会造成焊缝夹渣等。
工业铝型材之间的连接,主要du有如下几种方式:
一. 直角连接
需要在铝型材上预钻孔,方便带内螺纹的套件通过
1B:外角件:需要和T型螺母配套使用:
1C:内角件:
1D:RapiLok连接方式
具有快速和简易的特点,只需一把丝锥和一把内六角扳手,就可以拧紧:
二. 对接连接件:用于铝型材端面和端面之间的连接,通过拼接可得更长的长度:
三. 锐角连接方式:实现型材与型材之间的非垂直连接,可实现任意角度:
四. 铰链连接:实现型材和型材之间的可活动连接:
具体了解
1.气焊
气焊火焰的热功率低,热量较分散,因此焊件容易变形、生产率低,而且容易产生夹渣、裂纹等缺陷。
这种方法适用于厚度范围在0.5~10mm的不重要铝结构件、薄板和铸件的焊补上。
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,因此在工业中得到了广泛应用。它可焊接板厚1~20mm的铝及铝合金。
3.熔化极氩弧焊
此方法的电弧功率大,焊接速度快,因此生产率比手工钨极氩弧焊提高了2~3倍,生产率显著提高。适用于焊接厚度在50mm以下的铝及铝合金板。
4.脉冲氩弧焊
(1)钨极脉冲氩弧焊
采用这种方法可明显改善小电流焊接过程的稳定性,并且通过调节各种焊接工艺参数来控制电弧功率和焊缝成形。所以它适用于薄板、全位置焊接以及对热敏感性强的铝合金焊接。
(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2~10mm铝合金薄板的全位置焊接。
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(1) 强的氧化能力:铝与氧的亲和力很大,在空气中极易与氧结合生成致密结实的A1<sub>2</sub>03薄膜,厚度约0.1pm。Al203的熔点高达2 050T,远远超过铝合金的熔点,而且密度大,约为铝的1.4倍。在焊接过程中,氧化铝薄膜会阻碍金属之间的良好结合。因此,为保证焊接质量,焊接前必须严格清理焊件表面的氧化物,并防止在焊接过程中再氧化。对熔化金属和处于高温下的金属进行有效的保护,这是铝及铝合金焊接的一个重要特点。
(2) 热导系数和比热容等都很大(约比钢大1倍多),在焊接过程中大量的热量能被迅速传导到基本金属内部,因此焊接铝及铝合金比钢要消耗更多的热量。为获得高质量的焊接接头,必须采用能量集中、功率大的热源,有时需采用预热等工艺措施。
(3) 热裂纹倾向性大:铝及铝合金的线膨胀系数约为钢的两倍,凝固时的体积收缩率达6. 5%左右。因此焊接某些铝合金时,往往由于过大的内应力而在脆性温度区间内产生热裂纹,这是铝合金尤其是高强铝合金焊接时最常见的严重缺陷之一。生产中常采用调整焊丝成分的方法防止裂纹的产生,如焊丝SAlSi5。采用合理的焊接工艺对于防止热裂纹的产生也是有利的和必要的。
(4) 容易形成气孔:焊接接头中的气孔是铝及合金焊接时易产生的另一个常见的缺陷,氢是熔焊时产生气孔的主要原因。铝及铝合金时的液体熔池很容易吸收气体,高温下溶入的大量气体,在焊后冷却凝固过程中来不及析出,而聚集在焊缝中形成气孔。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气体中氢的主要来源,因此焊接前必须严格清理,并合理选择焊接工艺防止气孔的产生。
(5) 焊接热对基体金属有影响:焊接可热处理强化的铝合金时,由于焊接热的影响,会使基体金属近缝区某些部位的力学性能变坏,对于冷作硬化的合金也是如此,使接头性能弱化,并且焊接热输入越大,性能降低的程度也愈严重。
(6) 无色泽变化:铝及铝合金从固态变成液态时,无明显的色泽变化。因此在焊接过程中给操作者带来不少困难。