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鋁及其合金鎢極氩弧焊的焊接方法2019-6-27 15:25:04 發布: 威爾鼎王 字號: 大 中 小

鋁及其合金具有熔點低、導熱性好、線膨脹系數大、易氧化、高溫強度低、固液轉變基本不變色等特點,給焊接帶來一定程度的困難。最大的問題是鋁合金焊件表面有一層致密的氧化鋁薄膜,其熔點達2050℃,而純鋁只有660℃。

在焊接過程中,這層難溶的氧化膜容易在焊縫中造成夾渣;由于氧化膜不導電,影響了焊接電弧的穩定性;另外氧化膜還吸附一定量的結晶水。使焊縫産生氣孔。所以,在焊前必須去除氧化膜,但在焊接過程中鋁會在高溫下繼續氧化。因此,還必須采取措施破壞和清除氧化膜才能使焊接順利進行。比如,氣焊時價氣焊粉、TIG焊時采用交流焊等。

鋁及其合金假如采用同質焊絲焊接時,焊縫金屬結晶裂紋傾向很嚴重,爲了防止結晶裂紋,可采用能形成較多易熔共晶、流動性好的Al-Si焊絲,但焊縫的強度要低于母材。在焊接時容易出現熱影響區的“過時效”軟化,對于焊後軟化不能恢複的鋁合金,最好采用退火或在固溶狀態下焊接,焊後再進行熱處理。如果不允許焊後熱處理,則應采用能量集中的焊接方法和小的焊接熱輸入,以減小接頭強度的損失。

焊接過程中,熱影響區超過548℃的區段會出現晶界熔化,這種易熔共晶不是母材原有的,而是在不平衡的焊接加熱條件下,由易熔共晶偏析而形成的,在焊接應力的作用下,很容易將液化的晶界拉開而形成液化裂紋。即使晶界沒有産生裂紋,晶界上脆性共晶體的存在也脆化了熱影響區,使焊接接頭冷彎角減小、塑性降低。

鋁及其合金焊接所用的填充焊絲主要有三種。一是專用焊絲,它是專用于與其成分相同或相近的母材,可根據母材成分選用。如果沒有現成的焊絲,也可以從母材上切下窄條作爲填充金屬。二是同用焊絲,它是含硅量爲5%的Al-Si焊絲,這種焊絲可在焊接中産生大量的(α+β)共晶,流動性好,有很好的愈合作用,因而可提高焊縫的抗裂能力,可通用于除Al-Mg合金以外的各種鋁合金。三是特種焊絲,它是爲焊接各種硬鋁、超硬鋁而專門冶煉的焊絲,這類焊絲的成分與母材非常相近,一般是在母材的基礎上加入變質劑,例如:Ti、Zr、V、D等,並適當調整合金元素(Cu、Mg、Zn等)的含量,以達到細化晶粒、縮小結晶溫度區間或增加共晶數量的目的。

特種焊絲與通用焊絲比較,焊縫金屬既有良好的抗裂性,又有較高的強度和塑性。常見的鋁及其合金的焊絲有:純鋁焊絲(SAl1070、SAl1450、SAl1200等);鋁鎂合金焊絲(SAl5554、SAl5556、SAl5654、SAl5183等);鋁銅合金焊絲(SAl2319等);鋁錳合金(SAl3103等);鋁硅合金焊絲(SAl4043、SAl4047等)。

鎢極氩弧焊是焊接鋁及其合金的主要方法之一,是最爲普遍的一種,這種焊接電源采用交流電源,它具有較高的熱效率和鎢極承載能力,並可借助“陰極破碎作用”清除鋁板焊接部位表面上的氧化膜,使焊接得以順利進行,並獲得光亮美觀的焊縫表面。

在焊接過程中,應保持焊槍、焊絲和工件三者所處的位置,如所示,三者的大致角度。由于工件的尺寸、接頭形式、焊接參數、焊工的技術等不同,在整個焊接過程中焊槍與工件的角度略有不同。手工鎢極氩弧焊一般采用左焊法,焊槍應均勻而平穩地向前作直線移動,並保持恒定的弧長,,在不添絲的對接焊時,弧長約0.5~2.0mm;在加絲的對接焊時弧長約4~7mm。焊槍移動時可作間斷停留,當達到一定的熔深後開始添絲,然後向前移動。

添絲焊時,焊絲與焊槍的動作要協調配合好,當焊接坡口表面尚未達到熔化溫度前,焊絲端部處于電弧區外的雅琪保護層,待熔池加熱到一定溫度,熔化金屬具有良好的流動時,立即從熔池邊緣送入焊絲,焊絲與工件的夾角約10~15°。此時熔化的焊絲熔滴便進入熔池,這樣反複斷續地向熔池添加焊絲,使熔池凝固後形成焊縫。

對于厚板蓋面層焊接時,焊槍可稍微橫向擺動,以獲得較寬的焊縫成形,並保證焊縫兩側有良好的熔合。假如在裝配好的接頭中發現局部有較大的間隙時,應快速向熔池添加焊絲,然後移動焊槍。焊接結束時,要注意熄弧處的焊接質量,通常采用引出板。如無法采用熄弧板,可在電弧移近弧坑處時加快焊接速度和送死速度,代弧坑填滿後逐漸拉長電弧而實現熄弧,以充分保護熄弧處的焊縫金屬。手工鎢極氩弧焊的焊接參主要有:

焊接電流,它主要根據工件厚度、尺寸、接頭形式、焊工技術等條件來選擇。電流過大容易引起工件燒穿;電流過小會産生焊縫邊緣熔合不良未焊透等缺陷,具體參數見圖1。

焊接速度,它主要由焊接電流和預熱溫度決定,考慮生産效率,盡量加快焊接速度。但速度過快容易造成焊縫邊緣熔合不良,根部未焊透,氩氣層流偏離鎢極端部赫熔池,熔池因保護不良而産生其空等缺陷。在接頭的始焊處焊接速度應小些,以保證基體金屬充分焊透。

氩氣流量,它主要取決于焊接電流、焊接速度、噴嘴孔徑等因素。適當增加氩氣流量有助于抵抗流動的空氣幹擾,過大的氩氣流量會浪費氩氣,還會使氣體保護層産生不規則的流動,以使空氣被卷入,反而降低了保護性能和電弧的穩定性,甚至影響焊縫的成形。在野外或由氣流是要做好防風措施。

噴嘴孔徑,手工鎢極氩弧焊用的噴嘴孔徑約7~22mm,隨著孔徑的增大,保護區也隨之擴大。但是還要兼顧一些特殊位置,以不影響焊工的視線爲准。

焊嘴與工件的位置,焊嘴端部與工件距離一般爲8~14mm。距離越大,牙器保護效果越差;但距離也不能太近,否則鎢極容易觸碰熔池而造成夾鎢,並破壞電弧的穩定性和産生夾渣的缺陷。

焊後一般要進行外觀檢驗、X射線檢驗、超聲波檢驗等。  

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