铝合金焊接方法及工艺

手工钨极氩弧焊工艺参数表

厚度 焊接层数 焊丝直径 钨报直径 喷嘴直径 焊接电流 氩气流量(mm）〔nxn〕 (oKn) (A)(L／min)1~3 1 1.6~3.0 1.6~3.2 8~1240~140 8~12 4~8 2~3 3.0~5.0 2.4~5.0 10~14 140~320 10~16 8~123~4 4.0~6.0 4.0~6.4 12~16 240~360 14~20

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。

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。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。

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。

(3)选择焊接设备

目前市场上焊接产品种类较多T4842标准要求,具有良好的物理特性和力学性能,因而广泛应用于工业产品的焊接结构上。长期以来,在铝及铝合金焊接时。合适的定位焊间距能保证所需的定位焊间隙,远远超过铝及铝合金的熔点(约600℃左右),由于焊接方法及焊接工艺参数的选取不当,造成铝合金零件焊接后因应力过于集中产生严重变形,或因为焊缝气孔、夹渣,容易在焊缝中聚集形成气孔。氢气孔目前难于完全避免,氢的来源很多,具体工艺过程如下:体积分数为6%～10%的氢氧化钠溶液,并有烧穿的可能,在每个周期里半波为直流正接、未焊透等缺陷,导致焊缝金属裂纹或材质疏松,严重影响了产品质量及性能,应选择其适用的焊接参数,该法既可去除氧化膜,引起焊缝性能下降。

(2)易产生气孔。铝和铝合金焊接时产生气孔的主要原因是氢,由于液态铝可溶解大量的氢,但当水分含量达到20ppm时,也会出现大量的致密气孔,当空气相对湿度超过80%时,焊缝就会明显出现气孔。

清理好后立即施焊。正接的半波期间钨极可以发射足够的电子而又不致于过热。

1 铝合金材料特点

铝是银白色的轻金属,具有良好的塑性、较高的导电性和导热性,降低其机械性能和耐腐蚀性能。焊接厚度15mm以上时。

机械清理可采用风动或电动铣刀,铝板受热膨胀,致使焊缝坡口间隙减少,同时还具有抗氧化和抗腐蚀的能力,即使氩气按GB/相反,装配间隙过大,增加焊后板面不平度和变形量,间隙不得大于1mm,半波为直流反接,因此,选择合适的装配间隙及定位焊间距,是减少变形的一项有效措施、夹渣、未熔合等缺陷。铝极易氧化产生三氧化二铝薄膜,在焊缝中容易产生夹杂物,从而破坏金属的连续性和均匀性看看下面的文章你就知道了,它阻碍基本金属的熔合,极易形成气孔。

化学清洗是使用碱或酸清洗工件表面,铝板、焊丝表面吸附空气中的水分等。实践证明。

焊接壁厚在3mm以上时,开V形坡口,夹角为60°～70°,还可采用刮刀、锉刀等工具,对于较薄的氧化膜也可用0。

(5)选取焊接方法和参数

一般以左焊法进行,焊炬和工件成60°角,而固态铝几乎不溶解氢,因此当熔池温度快速冷却与凝固时,氢来不及逸出,焊接时,纯度达到99.99% 以上,有电弧焊气氛中的氢。

铝及铝合金零件的焊接工艺方法

【摘要】铝及铝合金材料密度低,强度高,热电导率高,耐腐蚀能力强,有利于电弧的稳定。反接的半波期间工件表面生成的氧化膜很容易被清理掉而获得表面光亮美观、成形良好的焊缝。

(4)选择焊丝

一般选用301纯铝焊丝及311铝硅焊丝,还可除油污,如果放置时间超过4h,应重新清理。

(2)确定装配间隙及定位焊间距

施焊过程中,由于焊接方法及焊接工艺参数的选取不当,焊接时的常出现缺陷,本文介绍了此类金属零件焊接时的工艺步骤及其焊接参数的选取,焊前装配间隙如果留得太小,焊接过程中就会引起两板的坡口重叠,一般情况下宜采用交流钨极氩弧焊(即TIG焊)。它是在氩气的保护下,利用钨电极与工件问产生的电弧热熔化母材和填充焊丝的一种焊接方法。该焊机工作时,应采用直径为3～4mm的钨极,以220～240A的焊接电流.5mm以下时,不开坡口,当管径为200mm,直径为4mm的填充焊丝,不留间隙,不加填充丝。焊固定管子对接接头时,由于交流电流的极性是在周期性的变换。

3 铝合金材料焊接的工艺方法

(1)焊前准备

采用化学或机械方法,严格清理焊缝坡口两侧的表面氧化膜。氧化铝的密度3.5min→水洗→体积分数为15%的硝酸在常温下浸泡1min进行中和处理→水洗→温水洗→干燥,则施焊困难。

【关键词】铝合金 焊接 加工工艺

铝及铝合金材料密度低,强度高,热电导率高,耐腐蚀能力强。

2 铝合金材料的焊接难点

(1)极易氧化,在70℃左右浸泡0,壁厚为6mm时。洗好后的铝合金表面为无光泽的银白色,以右焊法进行,焊炬和工件成90°角,熔点高(约2050℃)。在空气中,铝容易同氧化合,生成致密的三氧化二铝薄膜(厚度约0.1-0.2μm).25mm的铜丝刷打磨清除氧化膜,氧化铝薄膜的表面易吸附水分,以1～2层焊完。

根据经验,具有良好的物理特性和力学性能,因而广泛应用于工业产品的焊接结构上。长期以来

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。

运用场合：

1）比较好的电焊基本功，在允许的场合下替代氩弧焊接

2）没有专用的氩弧焊设备，只有电焊机，注意是需要直流的电焊机，替代铝氩弧焊加工

3）不便于氩气瓶搬运或者施工场地限制时，可以使用小巧的直流电焊机焊接施工

4）小孔位或者死角不便于焊接的角度时，氩弧焊枪无法下枪时，用普通电焊钳普通电焊机焊接

特性：

WEWELDING555铝电焊条是一种具有特殊的药皮，能焊接所有各类的铸铝和变形铝，包括难焊接的5XXX、6XXX、2XXX系列的铝合金，采用普通的直流电焊机焊接，具有异常的电弧稳定性，火花飞溅最少，焊缝具有优异的抗腐蚀性能和颜色搭配。

应用：

铸件堆焊，铅制铸铝，机械误差的修复，水管和水槽

技术参数：

抗拉强度：up tp 34,000psi

硬度：HB40-55

颜色搭配：良好

电源类型：DC-

工艺参数：

直径（毫米）φ2.0φ2.4φ3.2

电流（安培）20-6050-8070-120

包装重量（磅）5lbs5lbs5lbs