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鋁合金焊接問題及方法

1、氧化膜:

鋁在空氣中和焊接過程中都很容易氧化。所得的氧化鋁(Al2O3)具有高熔點、非常穩定且難以去除。它阻礙母材的熔化和熔合。氧化膜比重高,不易浮到表面。容易產生夾渣、未熔合、未焊透等缺陷。

圖片 (1)

鋁的表面氧化膜和吸收大量的水分很容易造成焊接產生氣孔。焊接前應採用化學或機械方法嚴格清理表面,去除表面氧化膜。

焊接過程中加強保護,防止氧化。採用鎢極惰性氣體保護焊接時,採用交流電源,以「陰極清洗」作用去除氧化膜。

使用氣焊時,請使用可去除氧化膜的焊劑。焊接厚板時,可加大焊接熱量。例如氦弧發熱量大,採用氦氣或氬氦混合氣體保護,或採用大熔化極氣體保護焊。在直流正極連接的情況下,不需要「陰極清洗」。

2.導熱係數高

鋁及鋁合金的導熱係數和比熱容約為碳鋼和低合金鋼的兩倍。鋁的導熱係數是奧氏體不銹鋼的十倍以上。

圖片 (2)

焊接過程中,大量的熱量可以快速傳導到母材中。因此,焊接鋁及鋁合金時,除了金屬熔池中消耗能量外,更多的熱量也被不必要地消耗在金屬的其他部分。這種無用能源的消耗比鋼鐵焊接更為顯著。為了獲得高品質的焊接接頭,應盡可能採用能量集中、功率大的能源,有時也可採用預熱等製程措施。

3.線膨脹係數大,容易變形產生熱裂紋

鋁及鋁合金的線膨脹係數約為碳鋼和低合金鋼的兩倍。鋁凝固時體積收縮較大,銲接變形和應力較大。因此,需要採取措施防止焊接變形。

鋁焊熔池凝固時,易產生縮孔、縮鬆、熱裂紋及較高的內應力。

圖 (3)

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可採取措施調整焊絲成分和焊接工藝,以防止生產過程中出現熱裂紋。如果耐腐蝕性允許,可採用鋁矽合金焊絲焊接鋁鎂合金以外的鋁合金。當鋁矽合金含矽0.5%時,熱裂傾向較大。隨著矽含量的增加,合金的結晶溫度範圍變小,流動性顯著增加,收縮率降低,熱裂傾向也相應降低。

根據生產經驗,含矽量5%~6%時不會產生熱裂紋,因此採用SAlSi帶(含矽量4.5%~6%)焊絲會有較好的抗裂性能。

4.易溶解氫氣

鋁及鋁合金在液態時能溶解大量氫,但在固態時​​幾乎不會溶解氫。在焊接熔池凝固和快速冷卻過程中,氫氣來不及逸出,容易形成氫孔。弧柱氣氛中的水分、焊接材料和母材表面氧化膜吸附的水分都是焊接中氫的重要來源。因此,必須嚴格控制氫的來源,以防止氣孔的形成。

5.接縫及熱影響區容易軟化

合金元素容易蒸發和燃燒,降低焊接的性能。

如果母材經過變形強化或固溶時效強化,焊接熱會降低熱影響區的強度。

鋁具有面心立方晶格且沒有同素異形體。加熱和冷卻過程中沒有相變。焊縫晶粒趨於變粗且晶粒無法透過相變細化。
焊接方式
幾乎各種焊接方法都可以用來焊接鋁及鋁合金,但鋁及鋁合金對各種焊接方法的適應性不同,各種焊接方法都有各自的應用場合。

氣焊和焊條電弧焊方法設備簡單,操作方便。氣焊可用於焊接品質要求不高的鋁板和鑄件的補焊。焊條電弧焊可用於鋁合金鑄件的補焊。

惰性氣體保護焊(TIG或MIG)方法是鋁及鋁合金應用最廣泛的焊接方法。

鋁及鋁合金板可採用鎢極交流氬弧焊或鎢極脈衝氬弧焊進行焊接。

鋁及鋁合金厚板可採用鎢極氬弧焊、氬氦混合鎢極電弧焊、熔化極氣體保護焊、脈衝金屬極電弧焊等方法加工。氣體保護金屬極電弧焊和脈衝氣體保護金屬極電弧焊的使用越來越多。


發佈時間:2024年7月25日