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铝合金焊接问题及方法

1、氧化膜:

铝在空气中和焊接过程中很容易氧化。所得的氧化铝(Al2O3)具有高熔点、非常稳定且难以去除。它阻碍母材的熔化和熔合。氧化膜比重高,不易浮到表面。容易产生夹渣、未熔合、未焊透等缺陷。

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铝的表面氧化膜和吸收大量的水分很容易造成焊缝产生气孔。焊接前应采用化学或机械方法严格清理表面,去除表面氧化膜。

焊接过程中加强保护,防止氧化。采用钨极惰性气体保护焊时,采用交流电源,通过“阴极清洗”作用去除氧化膜。

使用气焊时,请使用可去除氧化膜的焊剂。焊接厚板时,可加大焊接热量。例如氦弧发热量大,采用氦气或氩氦混合气体进行保护,或者采用大熔化极气体保护焊。在直流正极连接的情况下,不需要“阴极清洗”。

2、导热系数高

铝及铝合金的导热系数和比热容约为碳钢和低合金钢的两倍。铝的导热系数是奥氏体不锈钢的十倍以上。

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焊接过程中,大量的热量可以快速传导到母材中。因此,焊接铝及铝合金时,除了金属熔池中消耗能量外,更多的热量也被不必要地消耗在金属的其他部分。这种无用能源的消耗比钢铁焊接更为显着。为了获得高质量的焊接接头,应尽可能采用能量集中、功率大的能源,有时也可采用预热等工艺措施。

3.线膨胀系数大,容易变形和产生热裂纹

铝及铝合金的线膨胀系数约为碳钢和低合金钢的两倍。铝凝固时体积收缩较大,焊件变形和应力较大。因此,需要采取措施防止焊接变形。

铝焊熔池凝固时,易产生缩孔、缩松、热裂纹和较高的内应力。

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可采取措施调整焊丝成分和焊接工艺,防止生产过程中出现热裂纹。如果耐腐蚀性允许,可采用铝硅合金焊丝焊接铝镁合金以外的铝合金。当铝硅合金含硅0.5%时,热裂倾向较大。随着硅含量的增加,合金的结晶温度范围变小,流动性显着增加,收缩率降低,热裂倾向也相应降低。

根据生产经验,含硅量为5%~6%时不会产生热裂纹,因此采用SAlSi带(含硅量4.5%~6%)焊丝会有较好的抗裂性能。

4、易溶解氢气

铝及铝合金在液态时能溶解大量氢,但在固态时几乎不溶解氢。在焊接熔池凝固和快速冷却过程中,氢气来不及逸出,很容易形成氢孔。弧柱气氛中的水分、焊接材料和母材表面氧化膜吸附的水分都是焊缝中氢的重要来源。因此,必须严格控制氢的来源,以防止气孔的形成。

5、接缝及热影响区容易软化

合金元素容易蒸发和燃烧,降低焊缝的性能。

如果母材经过变形强化或固溶时效强化,焊接热量会降低热影响区的强度。

铝具有面心立方晶格并且没有同素异形体。加热和冷却过程中没有相变。焊缝晶粒往往变得粗大,并且晶粒不能通过相变细化。
焊接方式
几乎各种焊接方法都可以用来焊接铝及铝合金,但铝及铝合金对各种焊接方法的适应性不同,各种焊接方法都有各自的应用场合。

气焊和焊条电弧焊方法设备简单,操作方便。气焊可用于焊接质量要求不高的铝板和铸件的补焊。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)方法是铝及铝合金应用最广泛的焊接方法。

铝及铝合金板可采用钨极交流氩弧焊或钨极脉冲氩弧焊进行焊接。

铝及铝合金厚板可采用钨极氩弧焊、氩氦混合钨极电弧焊、熔化极气体保护焊、脉冲金属极电弧焊等方法加工。气体保护金属极电弧焊和脉冲气体保护金属极电弧焊的使用越来越多。


发布时间:2024年7月25日