鋁合金焊接保護(hù)措施
1、焊前用化學(xué)+機(jī)械的方法清除工件坡口及周圍部分和焊絲表面的氧化物,順序是先化學(xué)清洗,后機(jī)械打磨;
2、焊接過程中要采用合格的保護(hù)氣體進(jìn)行保護(hù);
3、在氣焊時(shí),采用熔劑,在焊接過程中不斷用焊絲挑破熔池表面的氧化膜。
焊接難點(diǎn)
(1)極易氧化。在空氣中,鋁容易同氧化合,生成致密的三氧化二鋁薄膜(厚度約0.1-0.2μm),熔點(diǎn)高(約2050℃),遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鋁及鋁合金的熔點(diǎn)(約600℃左右)。氧化鋁的密度3.95-4.10g/cm3,約為鋁的1.4倍,氧化鋁薄膜的表面易吸附水分,焊接時(shí),它阻礙基本金屬的熔合,極易形成氣孔、夾渣、未熔合等缺陷,引起焊縫性能下降。
(2)易產(chǎn)生氣孔。鋁和鋁合金焊接時(shí)產(chǎn)生氣孔的主要原因是氫,由于液態(tài)鋁可溶解大量的氫,而固態(tài)鋁幾乎不溶解氫,因此當(dāng)熔池溫度快速冷卻與凝固時(shí),氫來不及逸出,容易在焊縫中聚集形成氣孔。氫氣孔難于完全避免,氫的來源很多,有電弧焊氣氛中的氫,鋁板、焊絲表面氧化膜吸附空氣中的水分等。實(shí)踐,即使氬氣按GB/T4842標(biāo)準(zhǔn)要求,純度達(dá)到99.99% 以上,但當(dāng)水分含量達(dá)到20ppm時(shí),也會(huì)出現(xiàn)大量的致密氣孔,當(dāng)空氣相對(duì)濕度超過80%時(shí),如果不采取加熱等措施,焊縫就會(huì)明顯出現(xiàn)氣孔。同時(shí),采用小電流慢速焊,加大焊縫冷卻時(shí)間,并利用焊絲電弧進(jìn)行熔池?cái)噭?dòng),可以較好的幫助氣體排出熔池。
(3)焊縫變形和形成裂紋傾向大。鋁的線膨脹系數(shù)和結(jié)晶收縮率約比鋼大兩倍,易產(chǎn)生較大的焊接變形的內(nèi)應(yīng)力,對(duì)剛性較大的結(jié)構(gòu)將促使熱裂紋的產(chǎn)生。
(4)鋁的導(dǎo)熱系數(shù)大(純鋁0.538卡/Cm.s.℃)。約為鋼的4倍,因此,焊接鋁和鋁合金時(shí),比焊鋼要消耗更多的熱量。
(5)合金元素的蒸發(fā)的燒損。鋁合金中含有低沸點(diǎn)的元素(如鎂、鋅、錳等),在高溫電弧作用下,極易蒸發(fā)燒損,從而改變焊縫金屬的化學(xué)成分,使焊縫性能下降。
(6)高溫強(qiáng)度和塑性低。高溫時(shí)鋁的強(qiáng)度和塑性很低,破壞了焊縫金屬的成形,有時(shí)還容易造成焊縫金屬塌落和焊穿現(xiàn)象。
(7)無色彩變化。鋁及鋁合金從固態(tài)轉(zhuǎn)為液態(tài)時(shí),無明顯的顏色變化,使操作者難以掌握加熱溫度
合 金
典 型 用 途
2014
應(yīng)用于要求高強(qiáng)度與硬度(包括高溫)的場合。飛機(jī)重型、鍛件、厚板和擠壓材料,車輪與結(jié)構(gòu)元件,多級(jí)火箭級(jí)燃料槽與航天器零件,卡車構(gòu)架與懸掛系統(tǒng)零件
2019
是個(gè)獲得工業(yè)應(yīng)用的2XXX系合金,目前的應(yīng)用范圍較窄,主要為鉚釘、通用機(jī)械零件、結(jié)構(gòu)與運(yùn)輸工具結(jié)構(gòu)件,螺旋槳與配件
2024
飛機(jī)結(jié)構(gòu)、鉚釘、構(gòu)件、卡車輪轂、螺旋槳元件及其他種種結(jié)構(gòu)件
2048
航空航天器結(jié)構(gòu)件與兵器結(jié)構(gòu)零件
2124
航空航天器結(jié)構(gòu)件
2218
飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)活塞,飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸頭,噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)葉輪和壓縮機(jī)環(huán)
2219
航天火箭焊接氧化劑槽,超音速飛機(jī)蒙皮與結(jié)構(gòu)零件,工作溫度為-270~300攝氏度。焊接性好,斷裂韌性高,T8狀態(tài)有很高的抗應(yīng)力腐蝕開裂能力
2618
模鍛件與自由鍛件?;钊秃娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)零件
2A02
工作溫度200~300攝氏度的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的軸向壓氣機(jī)葉片
2A06
工作溫度150~250攝氏度的飛機(jī)結(jié)構(gòu)及工作溫度125~250攝氏度的結(jié)構(gòu)鉚釘
2A10
強(qiáng)度比2A01合金的高,用于制造工作溫度小于等于100攝氏度的結(jié)構(gòu)鉚釘
2A11
飛機(jī)的中等強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)件、螺旋槳葉片、交通運(yùn)輸工具與建筑結(jié)構(gòu)件。的中等強(qiáng)度的螺栓與鉚釘
2A12
蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、鉚釘?shù)?,建筑與交通運(yùn)輸工具結(jié)構(gòu)件
2A14
形狀復(fù)雜的自由鍛件與模鍛件
2A16
工作溫度250~300攝氏度的航天零件,在室溫及高溫下工作的焊接容器與氣密座艙
2A17
工作溫度225~250攝氏底的零件
2A50
形狀復(fù)雜的中等強(qiáng)度零件
2A60
發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)輪、導(dǎo)風(fēng)輪、風(fēng)扇、葉輪等
2A70
飛機(jī)蒙皮,發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、導(dǎo)風(fēng)輪、等
2A80
航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)葉片、葉輪、活塞、漲圈及其他工作溫度高的零件
2A90
航空發(fā)動(dòng)機(jī)活塞
3A21
飛機(jī)油箱、油路導(dǎo)管、鉚釘線材等;建筑材料與食品等工業(yè)裝備等
5052
此合金有良好的成形加工性能、抗蝕性、可燭性、疲勞強(qiáng)度與中等的靜態(tài)強(qiáng)度,用于制造飛機(jī)油箱、油管,以及交通車輛、船舶的鈑金件,儀表、街燈支架與鉚釘、五金制品等
5056
鎂合金與電纜護(hù)套鉚釘、拉鏈、釘子等;包鋁的線材廣泛用于加工農(nóng)業(yè)捕蟲器罩,以及需要有高抗蝕性的其他場合
5083
用于需要有高的抗蝕性、良好的可焊性和中等強(qiáng)度的場合,諸如艦艇、汽車和飛機(jī)板焊接件;需嚴(yán)格防火的壓力容器、致冷裝置、電視塔、鉆探設(shè)備、交通運(yùn)輸設(shè)備、元件、裝甲等
5086
用于需要有高的抗蝕性、良好的可焊性和中等強(qiáng)度的場合,例如艦艇、汽車、飛機(jī)、低溫設(shè)備、電視塔、鉆井裝置、運(yùn)輸設(shè)備、零部件與甲板等
5A02
飛機(jī)油箱與導(dǎo)管,焊絲,鉚釘,船舶結(jié)構(gòu)件
5A03
中等強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu),冷沖壓零件,焊接容器,焊絲,可用來代替5A02合金
5A05
焊接結(jié)構(gòu)件,飛機(jī)蒙皮骨架
5A06
焊接結(jié)構(gòu),冷模鍛零件,焊拉容器受力零件,飛機(jī)蒙皮骨部件
6005
擠壓型材與管材,用于要求強(qiáng)高大于6063合金的結(jié)構(gòu)件,如梯子、電視天線等
6009
汽車車身板
6010
薄板:汽車車身
6061
要求有一定強(qiáng)度、可焊性與抗蝕性高的各種工業(yè)結(jié)構(gòu)性,如制造卡車、塔式建筑、船舶、電車、家具、機(jī)械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材
6A02
飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零件,形狀復(fù)雜的鍛件與模鍛件
7049
用于鍛造靜態(tài)強(qiáng)度與7079-T6合金的相同而又要求有高的抗應(yīng)力腐蝕開裂勇力的零件,如飛機(jī)與零件——起落架液壓缸和擠壓件。零件的疲勞性能大致與7075-T6合金的相等,而韌性稍高
7050
飛機(jī)結(jié)構(gòu)件用中厚板、擠壓件、自由鍛件與模鍛件。制造這類零件對(duì)合金的要求是:抗剝落腐蝕、應(yīng)力腐蝕開裂能力、斷裂韌性與抗疲勞性能都高
7075
用于制造飛機(jī)結(jié)構(gòu)及 他要求強(qiáng)度高、抗腐蝕性能強(qiáng)的高應(yīng)力結(jié)構(gòu)件、模具制造
7175
用于鍛造用的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)性。T736材料有良好的綜合性能,即強(qiáng)度、抗剝落腐蝕與抗應(yīng)力腐蝕開裂性能、斷裂韌性、疲勞強(qiáng)度都高
7178
供制造航空航天器的要求抗壓屈服強(qiáng)度高的零部件
7475
機(jī)身用的包鋁的與未包鋁的板材,機(jī)翼骨架、桁條等。其他既要有高的強(qiáng)度又要有高的斷裂韌性的零部件
7A04
飛機(jī)蒙皮、螺釘、以及受力構(gòu)件如大梁桁條、隔框、翼肋、起落架等
鋁及鋁合金焊接規(guī)程詳解
本規(guī)程規(guī)定了鋁及鋁合金焊接的基本要求,適用于鋁及的手工鎢極氬弧焊或氣焊或熔化極氬弧焊等焊接的鋁及鋁合金制單層容器、襯鋁容器的鋁焊接工藝。
一、焊接用材料:
1.焊接用氬氣純度≥99.99%,≤-55℃,并應(yīng)符合GB/T4842或GB10624的規(guī)定。當(dāng)瓶裝氬氣的壓力≤0.5Mpa時(shí)不宜使用。(氬氣內(nèi)含氮量≥0.04%,否則焊縫表面上會(huì)產(chǎn)生淡或草綠色的氮化鎂及氣孔;含氧量≥0.03%,否則熔池表面上可發(fā)現(xiàn)密集的黑點(diǎn)、電弧不穩(wěn)和飛濺較大;含水量≥0.07%,熔池將沸騰并焊縫內(nèi)產(chǎn)生氣孔)。
2.手工鎢極氬弧焊電極采用鈰鎢電極。電極直徑應(yīng)根據(jù)焊接電流大小來選擇(使用時(shí)一般比焊接電流所要求的規(guī)格大一號(hào)的鎢極),電極端部應(yīng)為半球形(制作半球形方法:用比焊接電流所要求的規(guī)格大一號(hào)的鎢極,將端部磨成錐形,垂直夾持電極,用比所用鎢極要求的電流大20~30A的電流在試板上起弧并維持幾秒鐘,鎢極端頭即呈半球形。如果鎢極被鋁污染,則重新打磨或更換鎢極;輕微污染時(shí),可電流使電弧在試板燃燒一會(huì),即能燒掉污染物):鈰鎢電極直徑mm
2
2.5
3.2
4.0
5.0
(正接時(shí))焊接電流A
100~200
170~250
200~300
350~480
500~675
(反接時(shí))焊接電流A
15~25
17~30
20~35
35~50
50~70
(交流時(shí))焊接電流A
85~160
120~210
150~250
240~350
330~460
3.用MIG焊鋁合金時(shí),由于鋁焊絲比較軟,為避免咬傷焊絲,送絲輪不允許用帶齒輪的送絲輪,不宜用推絲式;送絲軟管不準(zhǔn)用彈簧管而是用聚四氟乙烯或尼龍制品,不然由于磨削而污染或堵塞軟管。MIG通常用直流反極性。
4.焊劑主要作用是去除氧化膜和其它一些雜質(zhì),使用時(shí)可用無水酒精調(diào)成糊狀或直接將焊劑粉放在坡口和兩側(cè)。當(dāng)焊接角焊縫時(shí)應(yīng)選用那些焊后容易清除熔渣的焊劑;鋁鎂合金用焊劑不宜含有鈉的組成物。
5.不同牌號(hào)的鋁材相焊時(shí),當(dāng)圖紙和工藝都沒有規(guī)定時(shí),按耐腐蝕性能較好和強(qiáng)度級(jí)別較低的母材去選擇焊絲材料。在焊接鋁鎂合金或鋁錳合金等耐蝕鋁合金時(shí),宜采用含鎂量或含錳時(shí)與母材相近或比母材稍高的焊絲。焊絲可從GB/T10585《鋁及鋁合金焊絲》選取,也可從GB/T3190《變形鋁及鋁合金化學(xué)成分》和GB/T3197《焊條用鋁及鋁合金線材》中選取。焊絲選用時(shí)可參考下面幾個(gè)表(表3和表4摘自《焊接手冊(cè)》):