① 鋁型材焊接需要注意哪些事項
鋁合金焊接需要注意如下事項
一、鋁焊機的調節工藝參數與焊接鋁母體的匹配好，小電流會使熔池形成困難。
二、鋁焊機的電位器的合理利用，比如是否開啟脈沖，是否開啟四步模式，這些是和具體的應用掛鉤的。
② 鋁合金焊接有哪幾種方法
一般短焊縫常用交流TIG（鎢極氬弧焊）就可以，鋁合金焊後打磨就沒有焊縫痕跡了，長焊縫MIG（熔化極氬弧焊）效率高，焊絲選用需根據你的母材型號來選擇，一般常用的有純鋁、鋁硅。鋁鎂三種焊絲。
幾乎各種焊接方法都可以用於焊接鋁及鋁合金，但是鋁及鋁合金對各種焊接方法的適應性不同，各種焊接方法有其各自的應用場合。氣焊和焊條電弧焊方法，設備簡單、操作方便。氣焊可用於對焊接質量要求不高的鋁薄板及鑄件的補焊。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）方法是應用最廣泛的鋁及鋁合金焊接方法。鋁及鋁合金薄板可採用鎢極交流氬弧焊或鎢極脈沖氬弧焊。鋁及鋁合金厚板可採用鎢極氦弧焊、氬氦混合鎢極氣體保護焊、熔化極氣體保護焊、脈沖熔化極氣體保護焊。熔化極氣體保護焊、脈沖熔化極氣體保護焊應用越來越廣泛。
③ 鋁怎麼焊接
(1)要求火焰能率高 鋁和鋁合金的熱導率、比熱容都很大,因此要求大功率和能量集中的熱源。因此氣焊的火焰能率要大,有時需要對焊件進行預熱來滿足工藝要求。
(2)氧化能力強 氧與鋁的親和力大,其al2o3膜緻密結實,厚度約0.1μm,密度為鋁的1.4倍,熔點為2050℃。焊接時氧化膜包覆著熔滴及熔化金屬,阻礙填充金屬與母材的熔合,易造成未熔合、夾渣和成形不良。同時氧化膜還會吸附水分,使焊縫易出現氣孔。所以,焊前要嚴格清理金屬表面,焊接過程中對熔池及高溫金屬要有效保護,防止再氧化。
(3)容易產生氣孔液態鋁不溶解氮,但可以溶解大量的氫,而在固態時氫在鋁中的溶解度幾乎等於零。當熔池快速冷卻時,氫的溶解度急劇下降,在凝固點由0.69cm3/100g下降到0.036cm3/100g。來不及逸出的氫在焊縫中集聚成氣孔。
鋁及鋁合金焊接時產生的氣孔有三種:
1)分散氣孔 常出現在焊縫截面中,數量多、尺寸小(<0.2mm)、呈彌散狀分布,試樣斷口上呈圓形高白色的點。焊接氣氛中所含的水分是產生這種氫氣孔的原因。純鋁比鋁鎂合金更容易產生這種氣孔。
2)集中氣孔 往往分布在熔合線附近,尺寸大,斷面為圓形,內壁光滑;呈亮白色或金黃色(油污氧化引起)。母材表面及坡口未去凈的氧化膜所吸附的水分是產生這種氫氣孔的原因。鋁鎂合金比純鋁容易形成吸水強、疏鬆、厚的表面氧化膜層,所以,集中氣孔比純鋁嚴重。
3)熱影響區氣孔 分布於熱影響區表面,含鎂量較高的鋁鎂合金易產生此種氣孔,並且有時形成連續的凸起鼓脹現象。這是由於高溫下氫壓的作用,使氫向熱影響區擴散而形成氣孔。
(4)易產生熱裂紋 鋁的線膨脹系數大、凝固收縮率大、導熱快、加熱時間長、受熱面積大,所以,焊接變形及應力大。而高溫時塑性差,在640～650℃時δ<0.6%,在350～400℃時σb≤10mpa,某些鋁合金易形成低熔點共晶物,因此容易產生裂紋。
(5)焊接接頭性能下降 鋁合金中所含的合金元素mg、zn、mn等高溫下易燒損,使焊縫性能下降。熱影響區由於受熱軟化,若純鋁板在冷作硬化狀態下焊接,接頭強度會下降,熱處理強化鋁合金軟化更嚴重,接頭強度只有母材的40%～50%。
(6)易產生焊縫塌陷和燒穿 由於鋁及鋁合金高溫時強度比較低,固液態轉變時沒有顯著的顏色變化,而且熔池表面又有一層氧化膜,焊接時很難判斷熔化情況,所以熔池溫度很難掌握,稍不注意就會塌陷乃至燒穿。
氣焊鋁及鋁合金時,材料的相對焊接性見表2。
表2氣焊鋁及鋁合金的相對焊接性
工業純鋁 鋁錳合金 鋁鎂合金 硬鋁
適用厚度范圍/mm
l1～l7 lf21 lf5、lf6 lf2、lf3
ly11、ly12
適宜范圍 厚度界限
好 好 差 尚可 差 0.5～10 0.3～25
2.氣焊鋁及鋁合金用焊絲與焊劑
氣焊鋁及鋁合金時,一般應選用與母材化學成分相近的焊絲,也可用母材切條為填充金屬。常用的焊絲牌號及化學成分見表3-42。選用焊絲時必須考慮到抗裂紋性能、耐腐蝕性能和接頭力學性能。
鋁及鋁合金焊前雖然經過清理,但其表面氧化膜有可能清除不幹凈,焊接時又會產生新的氧化膜。所以,焊接時應採用熔劑,清除熔池中的氧化膜和其它雜質,提高熔化金屬的流動性,使焊接順利並保證質量和成形。氣焊鋁及鋁合金常用熔劑配方見表3。
表3 氣焊鋁及鋁合金熔劑的配方(質量分數)(%)
組成
鋁塊
晶石 氯化鈉 氯化鉀 氯化鋇 氯化鋰 氟化鈉 氟化鈣
硼砂 其它
cj401 — 27～30 49.5～52 — 13.5～15 7.5～9
— — —
1 — 19 29 48 — — 4 — —
2 30 30 40 — — — — — —
3 20 — 40 40 — — — — —
4 — 45 30 — 10 15 — — —
5 — 27 18 — — — — 14 硝酸鉀41
6 — 20 40 20 — 20 — — —
7 — 25 25 — — — — 40 硫酸鈉10
8 4.8 — — 33.3 19.5 — 14.8
氧化鎂2.8
氟化鎂24.8
9 — — — 70 15 氟化鋰15 — — —
10 硝酸鉀28 9 3 — — — — 40 硫酸鉀20
11 4.5 40 15 — — — — — —
12 20 30 30 — — — — — —
3.鋁及鋁合金氣焊的工藝要求
(1) 嚴格清除焊件接頭處及焊絲表面的氧化膜和油污。清理方法有化學清理和機械清理兩種。較小焊件及焊絲適於化學清洗,尺寸較大的焊件常用機械方法清理,其工藝見表4。焊件及焊絲經清理後在存放過程中會重新生成氧化膜,所以,應縮短清理後至焊接前的存放時間,乾燥環境間隔時間不超過24h,潮濕環境不超過4h, 否則應重新清理氧化膜。採用拋光處理焊絲並用塑料密封,保存期可達半年。
表4鋁及鋁合金的焊前清理
工序 除油 鹼洗 沖洗
溶液ω/% 溫度/℃ 時間/min
化學清洗法
純鋁
汽油、煤油、丙酮等除油劑
naoh
6～10 40～60 ≤20 流動清水
鋁鎂、
鋁錳合金 ≤7
工序 中和光化 沖洗 乾燥
溶液φ/% 溫度/℃ 時間/min
化學清洗法
純鋁 hno3
30
室溫或
40～60 1～3 流動清水
風干或
低溫乾燥
鋁鎂、鋁
錳合金
機械法
用丙酮或汽油進行表面除油,隨後用φ0.15mm絲徑的銅或不銹鋼絲刷子刷,直至露出金屬光澤為止。也可以用刮刀清理焊件表面
(2)坡口形式及尺寸 氣焊鋁及鋁合金的坡口形式及尺寸見表5。
氣焊鋁及鋁合金時,不宜採用搭接接頭和t形接頭。因為這種接頭易殘留熔劑和焊渣,不便焊後清除,使接頭耐腐蝕性下降。
為保證焊件焊接時既焊透而又不塌陷和燒穿,可以採用墊板。墊板可用不銹鋼板、碳素鋼板或石墨板。當單面焊雙面成形時,應在接觸介質一面施焊。
(3) 合理選擇焊絲與熔劑 sa1si5是一種通用焊絲,焊縫金屬流動性好,抗裂紋性能高,並能保證一定的力學性能,除鋁鎂合金外,常採用此焊絲。因鋁鎂合金採用sa1si5焊絲時,會在晶間析出mgsi脆性化合物,使接頭塑性和抗腐蝕性能下降,甚至引起裂紋,焊接鋁鎂合金時應採用sa1mg5ti焊絲。
表5鋁及合金氣焊坡口形式與尺寸
板厚
/mm
施焊
方法
坡口
名稱 坡口形式 尺寸
b/mm p/mm
α/(°)
≤2 單面焊 卷邊 — — —
≤5 單面焊 i型 1～1.5 — —
5～10 單面焊 v型 2～4 0.5～2 65±5
氣焊熔劑有含鋰和不含鋰兩類,含鋰的熔劑熔點較低,熔渣的熔點、粘度也較低,焊後易清除,但價格高,吸潮性強,應以乾粉狀加入熔池。不含鋰的熔劑價格低,但熔點高,熔渣粘度大,易夾渣,適於較高溫度下焊接用。
氣焊角接及搭接接頭時,由於熔渣不易清除干凈,建議選用表3中序號7熔劑。鋁鎂合金焊接不宜採用含鈉熔劑,可採用表3中序號8、9號熔劑。
(4)氣焊鋁及鋁合金時應採用中性焰或乙炔稍多的中性焰,嚴禁採用氧化焰。焊接薄板時火焰能率稍小,焊接厚板時火焰能率應大。其板厚與焊炬的使用見表6。
由於鋁及鋁合金高溫固液態轉變時沒有明顯的顏色變化,所以熔化情況不易掌握。當加熱表面由光亮銀白色變成暗淡的銀白色,表面氧化膜起皺,加熱處金屬有波動現象時,即達熔化溫度,可以施焊;用蘸有熔劑的焊絲端頭觸及加熱處有粘性,焊絲與母材能熔合時,即達熔化溫度,可以施焊;母材邊棱有倒下現象時,母材達熔化溫度,可以施焊。
表6氣焊鋁及鋁合金的焊炬與板厚關系
板厚/mm 1.2 1.5～2.0 3.0～4.0
焊炬型號 h01-6 h01-6 h01-6
焊嘴號 1 1～2 3～4
焊嘴孔徑/mm
0.9 0.9～1.0 1.1～1.3
焊絲直徑/mm
1.5～2.0 2.0～2.5 2.0～3.0
板厚/mm 5.0～7.0
7.0～10.0
10.0～20.0
焊炬型號 h01-12 h01-12 h01-20
焊嘴號 1～3 2～4 4～5
焊嘴孔徑/mm
1.4～1.8 1.6～2.0 3.0～3.2
焊絲直徑/mm
4.0～5.0 5.0～6.0 5.0～6.0
當氣焊薄小件時採用左焊法,厚度較大焊件採用右焊法。
氣焊3mm以下薄件時,焊炬傾角為20°～40°,氣焊厚件時,焊炬傾角為40°～80°,焊絲與焊炬夾角為80°～100°。
(5)預熱 氣焊薄小件時,一般不需要預熱,厚度大於5mm及結構復雜件,應進行局部或整體預熱,溫度為150～300℃
(6)定位焊 採用比正式焊接稍大的火焰,焰芯距焊件表面3～5mm,焊炬與焊件夾角為50°左右。較長焊縫從中間向兩端定位焊,環縫對稱定位焊,一般要求見表7和表8。
(7)焊炬操作 氣焊鋁及鋁合金時,焊炬可以上下跳動前進或平直前進,見圖1。
氣焊3mm以下薄件時,焊炬上下跳動前進,跳動幅度為3～4mm,焰芯尖端距焊件3～5mm,焊絲做反向的跳動;氣焊厚大件時,焊炬平直前進,焰芯尖端距焊件表面3～5mm,焊絲上下跳動,撥開氧化膜,攪動熔池。
表7鋁及鋁合金板定位焊要求(mm)
板厚 <1.5 1.5～2.0 3～4 5～7
定位焊間距
10～30 30～50 50～70 80～100
定位焊縫長度
5～8 6～10 10～15 20～30
焊點高度 1～1.2 1.2～2 2.5～3 3～5
板厚 7～10 10～16 >16
定位焊間距
100～120 120～180 180～240
定位焊縫長度
30～40 40～50 50～60
焊點高度 3～5 5～7 6～8
管材直徑
壁厚(δ)
定位焊位置及數量
定位焊縫長度
定位焊縫高度
≤18 1～3.5
對接定位焊 2處
5～10 ≤δ
25～55 1.5～5
對稱定位焊 3處
10～20
δ～2/3δ
75～120 2.5～10
對接定位焊 4處
30～40
δ～2/3δ
(8) 焊後處理 焊後殘存在焊縫及附近的熔劑和焊渣要及時清理干凈,否則會腐蝕焊件。清理方法為:先在60～80℃熱水中用硬毛刷洗刷焊接接頭,重要構件洗刷後再放入 60～80℃、質量分數為2%～3%的鉻酐水溶液中浸泡5～10min,然後再用硬毛刷仔細洗刷,最後用熱水沖洗乾洗。
清理後若焊接接頭表面無白色附著物即可認為合格,或用質量分數為2%硝酸銀溶液滴在焊接接頭上,若沒有產生白色沉澱物,即說明清洗干凈。
鑄造鋁合金補焊後為消除內應力,可進行300～350℃退火處理。
4.鋁及鋁合金的氣焊實例
鋁冷凝器端蓋的氣焊,其結構見圖2,材料為lf6,焊接工藝要點如下:
圖1氣焊鋁及鋁合金時焊炬的運動方式
a)上下跳動前進;b)平直前進
1)採用化學清洗的辦法(見表4)將接管、端蓋、大小法蘭、焊絲清洗干凈。
圖2鋁冷凝器端蓋示意圖
2)焊絲選用sa1mg5ti,φ4mm,熔劑選用cj401。用氣焊火焰將焊絲加熱,在熔劑槽內將焊絲蘸滿cj401備用。
3)採用中性焰,右向焊法焊接。焊炬選用h01-12,選用3號焊嘴。
4)焊接小法蘭盤與接管。用氣焊火焰對小法蘭均勻加熱,待溫度達250℃左右時組焊接管。定位焊兩處,從第三點進行焊接。為避免變形和隔熱,在預熱和焊接時小法蘭盤放在耐火磚上。
5)焊接端蓋與大法蘭盤。切割一塊與大法蘭盤等徑的厚度20mm的鋼板,並將其加熱到紅熱狀態,將大法蘭盤放在鋼板上,用兩把焊炬將其預熱到300℃左右,快速將端蓋組合到大法蘭盤上。定位三處,從第四點施焊。焊接過程中保持大法蘭盤的溫度,並不間斷焊接。
6)焊接接管與端蓋焊縫,預熱溫度為250℃
7)焊後清理:先在60～80℃熱水中用硬毛刷刷洗焊縫及熱影響區,再放入60～80℃、質量分數為2%～3%的鉻酐水溶液中浸泡5～10min,再用硬毛刷刷洗,然後用熱水沖洗干凈並風干。
④ 鋁及鋁合金的焊接方法
一、幾乎各種焊接方法都可以用於焊接鋁及鋁合金，但是鋁及鋁合金對各種焊接方法的適應性不同，各種焊接方法有其各自的應用場合，以下是較普遍的焊接方法：
1、氣焊和焊條電弧焊方法，設備簡單、操作方便，可用於對焊接質量要求不高的鋁薄板及鑄件的補焊。
2、焊條電弧焊可用於鋁合金鑄件的補焊。
3、惰性氣體保護焊(TIG或MIG)方法是應用最廣泛的鋁及鋁合金焊接方法。
4、鋁及鋁合金薄板可採用鎢極交流氬弧焊或鎢極脈沖氬弧焊。
5、鋁及鋁合金厚板可採用鎢極氦弧焊、氬氦混合鎢極氣體保護焊、熔化極氣體保護焊、脈沖熔化極氣體保護焊。
⑤ 鋁合金焊接缺陷
一、強的氧化能力鋁與氧的親和力很強，在空氣中極易與氧結合生成緻密而結實的AL2O3薄膜，厚度約為0．1μm，熔點高達2050℃，遠遠超過鋁及鋁合金的熔點，而且密度很大，約為鋁的1．4倍。在焊接過程中，氧化鋁薄膜會阻礙金屬之間的良好結合，並易造成夾渣。氧化膜還會吸附水分，焊接時會促使焊縫生成氣孔。這些缺陷，都會降低焊接接頭的性能。為了保證焊接質量，焊前必須嚴格清理焊件表面的氧化物，並防止在焊接過程中再氧化，對熔化金屬和處於高溫下的金屬進行有效的保護，這是鋁及鋁合金焊接的一個重要特點。具體的保護措施是：
1、焊前用機械或化學方法清除工件坡口及周圍部分和焊絲表面的氧化物；
2、焊接過程中要採用合格的保護氣體進行保護；
3、在氣焊時，採用熔劑，在焊接過程中不斷用焊絲挑破熔池表面的氧化膜。
二、鋁的熱導率和比熱大，導熱快盡管鋁及鋁合金的熔點遠比鋼低，但是鋁及鋁合金的導熱系數、比熱容都很大，比鋼大一倍多，在焊接過程中大量的熱能被迅速傳導到基體金屬內部，為了獲得高質量的焊接接頭，必須採用能量集中、功率大的熱源，有時需採用預熱等工藝措施，才能實現熔焊過程。
三、線膨脹系數大鋁及鋁合金的線膨脹系數約為鋼的2倍，凝固時體積收縮率達6．5%－6．6%，因此易產生焊接變形。防止變形的有效措施是除了選擇合理的工藝參數和焊接順序外，採用適宜的焊接工裝也是非常重要的，焊接薄板時尤其如此。另外，某些鋁及鋁合金焊接時，在焊縫金屬中形成結晶裂紋的傾向性和在熱影響區形成液化裂紋的傾向性均較大，往往由於過大的內應力而在脆性溫度區間內產生熱裂紋。這是鋁合金，尤其是高強鋁合金焊接時最常見的嚴重缺陷之一。在實際焊接現場中防止這類裂紋的措施主要是改進接頭設計，選擇合理的焊接工藝參數和焊接順序，採用適應母材特點的焊接填充材料等。
四、容易形成氣孔
焊接接頭中的氣孔是鋁及鋁合金焊接時極易產生的缺陷，尤其是純鋁和防銹鋁的焊接。氫是鋁及鋁合金焊接時產生氣孔的主要原因，這已為實踐所證明。氫的來源，主要是弧柱氣氛中的水分、焊接材料及母材所吸附的水分，其中焊絲及母材表面氧化膜的吸附水分，以焊縫氣孔的產生，常常佔有突出的地位。
鋁及鋁合金的液體熔池很容易吸收氣體，在高溫下溶入的大量氣體，在由液態凝固時，溶解度急劇下降，在焊後冷卻凝固過程中來不及析出，而聚集在焊縫中形成氣孔。為了防止氣孔的產生，以獲得良好的焊接接頭，對氫的來源要加以嚴格控制，焊前必須嚴格限制所使用焊接材料（包括焊絲、焊條、熔劑、保護氣體）的含水量，使用前要進行乾燥處理。清理後的母材及焊絲最好在2－3小時內焊接完畢，最多不超過24小時。TIG焊時，選用大的焊接電流配合較高的焊接速度。MIG焊時，選用大的焊接電流慢的焊接速度，以提高熔池的存在時間。Al－Li合金焊接時，加強正、背面保護，配合坡口刮削，清除概況氧化膜，可有效地防止氣孔。
五、焊接接頭容易軟化
焊接可熱處理強化的鋁合金時，由於焊接熱的影響，焊接接頭中熱影響區會出現軟化，即強度降低，使基體金屬近縫區部位的一些力學性能變壞。對於冷作硬化的合金也是如此，使接頭性能弱化，並且焊接線能量越大，性能降低的程序也愈嚴重。針對此類問題，採取的措施主要是制定符合特定材料焊接的工藝，如限制焊接條件，採取適當的焊接順序，控制預熱溫度和層間溫度，焊後熱處理等。對於焊後軟化不能恢復的鋁合金，最好採用退火或在固溶狀態下焊接，焊後再進行熱處理，若不允許進行焊後熱處理，則應採用能量集中的焊接方法和小線能量焊接，以減小接頭強度降低。
六、合金元素蒸發和燒損
某些鋁合金含有低沸點的合金元素，這些元素在高溫下容易蒸發燒損，從而改變了焊縫金屬的化學成分，降低了焊接接頭的性能。為了彌補這些燒損，在調整工藝的同時，常常採用含有這些沸點元素含量比母材高的焊絲或其他焊接材料。
七、鋁在高溫時的強度和塑性低
鋁在370℃時強度僅為10Mpa，焊接時會因為不能支撐住液體金屬而使焊縫成形不良，甚至形成塌陷或燒穿，為了解決這個問題，焊接鋁及鋁合金時常常要採用墊板。
八、焊接接頭的耐腐蝕性能低於母材
熱處理強化鋁合金（如硬鋁）接頭的耐腐蝕性的降低很明顯，接頭組織越不均勻，耐蝕性越易降低。焊縫金屬的純度或緻密性也影響接頭耐蝕性能。雜質較多、晶粒粗大以及脆性相析出等，耐蝕性就會明顯下降，不僅產生局部表面腐蝕而且經常出現晶間腐蝕，此外對於鋁合金，焊接應力的存在也是影響耐蝕性的一個重要因素。
為了提高焊接接頭的耐蝕性，主要採取以下幾個措施：
1、改善接頭組織成分的不均勻性。主要是通過焊接材料使焊縫合金化，細化晶粒並防止缺陷；同時調整焊接工藝以減小熱影響區，並防止過熱，焊後熱處理。
2、消除焊接應力，如局部表面拉應力可以採用局部錘擊辦法來消除。
3、採取保護措施，如採取陽極氧化處理或塗層等。
九、無色澤變化，給焊接操作帶來困難
鋁及鋁合金焊接時由固態轉變為液態時，沒有明顯的顏色變化，因此在焊接過程中給操作者帶來不少困難。因此，要求焊工掌握好焊接時的加熱溫度，盡量採用平焊，在引（熄）弧板上引（熄）弧等。
⑥ 鋁焊接工藝
鋁及鋁合金的焊接工藝
鋁及鋁合金的焊接特點
(1)鋁在空氣中及焊接時極易氧化，生成的氧化鋁（Al2O3）熔點高、非常穩定，不易去除。阻礙母材的熔化和熔合，氧化膜的比重大，不易浮出表面，易生成夾渣、未熔合、未焊透等缺欠。鋁材的表面氧化膜和吸附大量的水分，易使焊縫產生氣孔。焊接前應採用化學或機械方法進行嚴格表面清理，清除其表面氧化膜。在焊接過程加強保護，防止其氧化。鎢極氬弧焊時，選用交流電源，通過「陰極清理」作用，去除氧化膜。氣焊時，採用去除氧化膜的焊劑。在厚板焊接時，可加大焊接熱量，例如，氦弧熱量大，利用氦氣或氬氦混合氣體保護，或者採用大規范的熔化極氣體保護焊，在直流正接情況下，可不需要「陰極清理」。
（2）鋁及鋁合金的熱導率和比熱容均約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍多。鋁的熱導率則是奧氏體不銹鋼的十幾倍。在焊接過程中，大量的熱量能被迅速傳導到基體金屬內部，因而焊接鋁及鋁合金時，能量除消耗於熔化金屬熔池外，還要有更多的熱量無謂消耗於金屬其他部位，這種無用能量的消耗要比鋼的焊接更為顯著，為了獲得高質量的焊接接頭，應當盡量採用能量集中、功率大的能源，有時也可採用預熱等工藝措施。
（3）鋁及鋁合金的線膨脹系數約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍。鋁凝固時的體積收縮率較大，焊件的變形和應力較大，因此，需採取預防焊接變形的措施。鋁焊接熔池凝固時容易產生縮孔、縮松、熱裂紋及較高的內應力。生產中可採用調整焊絲成分與焊接工藝的措施防止熱裂紋的產生。在耐蝕性允許的情況下，可採用鋁硅合金焊絲焊接除鋁鎂合金之外的鋁合金。在鋁硅合金中含硅0.5％時熱裂傾向較大，隨著硅含量增加，合金結晶溫度范圍變小，流動性顯著提高，收縮率下降，熱裂傾向也相應減小。根據生產經驗，當含硅5％～6％時可不產生熱裂，因而採用SAlSi條(硅含量4．5％～6％)焊絲會有更好的抗裂性。
（4）鋁對光、熱的反射能力較強，固、液轉態時，沒有明顯的色澤變化，焊接操作時判斷難。高溫鋁強度很低，支撐熔池困難，容易焊穿。
（5）鋁及鋁合金在液態能溶解大量的氫，固態幾乎不溶解氫。在焊接熔池凝固和快速冷卻的過程中，氫來不及溢出，極易形成氫氣孔。弧柱氣氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分，都是焊縫中氫氣的重要來源。因此，對氫的來源要嚴格控制，以防止氣孔的形成。
（6）合金元素易蒸發、燒損，使焊縫性能下降。
（7）母材基體金屬如為變形強化或固溶時效強化時，焊接熱會使熱影響區的強度下降。
（8） 鋁為面心立方晶格，沒有同素異構體，加熱與冷卻過程中沒有相變，焊縫晶粒易粗大，不能通過相變來細化晶粒。
2. 焊接方法
幾乎各種焊接方法都可以用於焊接鋁及鋁合金，但是鋁及鋁合金對各種焊接方法的適應性不同，各種焊接方法有其各自的應用場合。氣焊和焊條電弧焊方法，設備簡單、操作方便。氣焊可用於對焊接質量要求不高的鋁薄板及鑄件的補焊。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）方法是應用最廣泛的鋁及鋁合金焊接方法。鋁及鋁合金薄板可採用鎢極交流氬弧焊或鎢極脈沖氬弧焊。鋁及鋁合金厚板可採用鎢極氦弧焊、氬氦混合鎢極氣體保護焊、熔化極氣體保護焊、脈沖熔化極氣體保護焊。熔化極氣體保護焊、脈沖熔化極氣體保護焊應用越來越廣泛（氬氣或氬/氦混合氣）
3.焊接材料
（1）焊絲
鋁及鋁合金焊絲的選用除考慮良好的焊接工藝性能外，按容器要求應使對接接頭的抗拉強度、塑性(通過彎曲試驗)達到規定要求，對含鎂量超過3％的鋁鎂合金應滿足沖擊韌性的要求，對有耐蝕要求的容器，焊接接頭的耐蝕性還應達到或接近母材的水平。因而焊絲的選用主要按照下列原則：
1）純鋁焊絲的純度一般不低於母材；
2）鋁合金焊絲的化學成分一般與母材相應或相近；
3）鋁合金焊絲中的耐蝕元素(鎂、錳、硅等)的含量一般不低於母材；
4）異種鋁材焊接時應按耐蝕較高、強度高的母材選擇焊絲；
5）不要求耐蝕性的高強度鋁合金(熱處理強化鋁合金)可採用異種成分的焊絲，如抗裂性好的鋁硅合金焊絲SAlSi一1等(注意強度可能低於母材)。
（2）保護氣體
保護氣體為氬氣、氦氣或其混合氣。交流加高頻TIG焊時，採用大於99．9％純氬氣，直流正極性焊接宜用氦氣。MIG焊時，板厚<25 mm時宜用氬氣；板厚25 mm～50 mm時氬氣中宜添加10％～35％的氦氣；板厚50mm-75mm時氬氣中宜添加l0％～35％或50％的氦氣；當板厚>75 mm時推薦採用添加50％～75％氦氣的氬氣。氬氣應符合GB／T 4842?995《純氬》的要求。氬氣瓶壓低於0.5 MPa後壓力不足，不能使用。
(3)鎢極
氬弧焊用的鎢極材料有純鎢、釷鎢、鈰鎢、鋯鎢四種。純鎢極的熔點和沸點高，不易熔化揮發，電極燒損及尖端的污染較少，但電子發射能力較差。在純鎢中加入1％～2％氧化釷的電極為釷鎢極，電子發射能力強，允許的電流密度高，電弧燃燒較穩定，但釷元素具有一定的放射性，使用時應採取適當的防護措施。在純鎢中加入1.8％～2.2％的氧化鈰(雜質≤0.1％)的電極為鈰鎢極。鈰鎢極電子逸出功低，化學穩定性高，允許電流密度大，無放射性，是目前普遍採用的電極。鋯鎢極可防止電極污染基體金屬，尖端易保持半球形，適用於交流焊接。
（4）焊劑 氣焊用焊劑為鉀、鈉、鋰、鈣等元素的氯化物和氟化物，可去除氧化膜。
4. 焊前准備
(1)焊前清理
鋁及鋁合金焊接時，焊前應嚴格清除工件焊口及焊絲表面的氧化膜和油污，清除質量直接影響焊接工藝與接頭質量，如焊縫氣孔產生的傾向和力學性能等。常採用化學清洗和機械清理兩種方法。
1）化學清洗
化學清洗效率高，質量穩定，適用於清理焊絲及尺寸不大、成批生產的工件。可用浸洗法和擦洗法兩種。可用丙酮、汽油、煤油等有機溶劑表面去油，用40℃～70℃的5％～10％NaOH溶液鹼洗3 min～7 min(純鋁時間稍長但不超過20 min)，流動清水沖洗，接著用室溫至60℃的30％HNO3溶液酸洗1 min～3 min，流動清水沖洗，風干或低溫乾燥。
2）機械清理
在工件尺寸較大、生產周期較長、多層焊或化學清洗後又沾污時，常採用機械清理。先用丙酮、汽油等有機溶劑擦試表面以除油，隨後直接用直徑為0.15mm～0.2mm的銅絲刷或不銹鋼絲刷子刷，刷到露出金屬光澤為止。一般不宜用砂輪或普通砂紙打磨，以免砂粒留在金屬表面，焊接時進入熔池產生夾渣等缺陷。另外也可用刮刀、銼刀等清理待焊表面。
工件和焊絲經過清洗和清理後，在存放過程中會重新產生氧化膜，特別是在潮濕環境下，在被酸、鹼等蒸氣污染的環境中，氧化膜成長得更快。因此，工件和焊絲清洗和清理後到焊接前的存放時間應盡量縮短，在氣候潮濕的情況下，一般應在清理後4 h內施焊。清理後如存放時間過長(如超過24 h)應當重新處理。
(2)墊板
鋁及鋁合金在高溫時強度很低，液態鋁的流動性能好，在焊接時焊縫金屬容易產生下塌現象。為了保證焊透而又不致塌陷，焊接時常採用墊板來托住熔池及附近金屬。墊板可採用石墨板、不銹鋼板、碳素鋼板、銅板或銅棒等。墊板表面開一個圓弧形槽，以保證焊縫反面成型。也可以不加墊板單面焊雙面成型，但要求焊接操作熟練或採取對電弧施焊能量嚴格自動反饋控制等先進工藝措施。
(3)焊前預熱 薄、小鋁件一般不用預熱，厚度10 mm～15 mm時可進行焊前預熱，根據不同類型的鋁合金預熱溫度可為100℃～200℃，可用氧一乙炔焰、電爐或噴燈等加熱。預熱可使焊件減小變形、減少氣孔等缺陷。
5.焊後處理
(1)焊後清理
焊後留在焊縫及附近的殘存焊劑和焊渣等會破壞鋁表面的鈍化膜，有時還會腐蝕鋁件，應清理干凈。形狀簡單、要求一般的工件可以用熱水沖刷或蒸氣吹刷等簡單方法清理。要求高而形狀復雜的鋁件，在熱水中用硬毛刷刷洗後，再在60℃～80℃左右、濃度為2％～3％的鉻酐水溶液或重鉻酸鉀溶液中浸洗5 min～10 min，並用硬毛刷洗刷，然後在熱水中沖刷洗滌，用烘箱烘乾，或用熱空氣吹乾，也可自然乾燥。
(2)焊後熱處理
鋁容器一般焊後不要求熱處理。如果所用鋁材在容器接觸的介質條件下確有明顯的應力腐蝕敏感性，需要通過焊後熱處理以消除較高的焊接應力，來使容器上的應力降低到產生應力腐蝕開裂的臨界應力以下，這時應由容器設計文件提出特別要求，才進行焊後消除應力熱處理。如需焊後退火熱處理，對於純鋁、5052、5086、5154、5454、5A02、5A03、5A06等，推薦溫度為345℃；對於2014、2024、3003、3004、5056、5083、5456、6061、6063、2A12、2A24、3A21等，推薦溫度為415℃；對於2017、2A11、6A02等，推薦溫度為360℃，根據工件大小與要求，退火溫度可正向或負向各調20℃～30℃，保溫時間可在0.5 h～2 h之間。
⑦ 鋁焊的竅門是什麼
鋁焊極易產生的缺陷就是氣孔，氣孔易出現在焊縫的上部。由於鋁材的導熱性能好，首先凝固的是熔池底部，氣孔由熔池底部上升，氣孔在上升的過程中，來不及溢出，即被熔池裡已凝固的金屬封住,這就是氣孔產生的原因。產生氣孔的直接原因主要是氫氣，大氣中的水，氬氣中的碳氫化合物，均是氫氣的來源。而極易產生氣孔的焊接位置就是橫焊縫。底部首先凝固的金屬液體迫使氣泡向上升，升到頂部被坡口上邊緣頂住無法溢出，所以從底片上反應出來的氣孔均在焊縫與母材接觸的焊縫上部，為了較好的防止氣孔的產生，除了焊工本人的熟練操作技能以外，還得從以下幾方面尋找解決問題的措施。
1.操作姿勢的選擇：焊工可以選擇最方便的站式平胸位置的焊接，高空操作時，要搭設合適的操作高度的腳手架，腳手架操作平台應距焊縫1.5米高度，操作平台層要求平整，焊工操作行走自如。
2.坡口的選擇：根據焊工的操作習慣，可以選擇以下幾種坡口形式，
（1）雙面同步氬弧焊，有鈍邊的單面坡口和無鈍邊的單面坡口，有鈍邊的單面坡口如果有6mm的鈍邊，對口間隙一定要有6mm左右，無鈍邊的單面坡口對口的間隙也應在3-4mm之間，上坡口為40度左右，下坡口為30度左右。
（2）帶不銹鋼襯環的單面焊接，坡口為不帶鈍邊的外坡口，對口的間隙應在3-4mm之間，上坡口為40度左右，下坡口為30度左右。
3．焊接方法：
（1）雙面同步氬弧焊；筒體內外的2名焊工要同時起弧，向同一方向焊接，配合默契。留有間隙的坡口，里外的焊工可以彼此看到相互的電弧掌握焊接的速度，沒有間隙的坡口也可以根據透出焊肉的高低來判斷是否速度一致，如果透得多，裡面的焊工速度可以快一點，如果少可以慢一點。裡面的焊工根據坡口的形式可以選擇不送絲，由於外部要熔焊絲，外面焊機的焊接電流一般高出裡面焊機焊接電流的10-20A左右，盡量減少焊接的層數，因為焊層越多，越易產生氣孔。坡口加工的不平度要求均勻，對口間隙要均勻，可以通過點固焊的方式或者加不銹鋼的間隔板的方法來控制對口間隙。
（2）帶不銹鋼襯環的單面焊接：焊工在外坡口起弧焊接，熔點溫度較高的不銹鋼襯環迫使內透的焊肉完好成形，保證焊縫內部的表面成形，單面帶襯環的焊縫，避免電弧溫度過高熔化不銹鋼襯環，在打磨時也應避免打磨到不銹鋼襯環，造成不銹鋼材質污染。
4．點固焊：為了保證對口的間隙均勻，防止在焊接時產生的焊接變形影響對口間隙，在對口的過程中用點固焊的方式來減少焊接變形，點固焊每隔200mm左右點焊長度為10-15mm，點焊時起弧和收弧時要注意焊縫的成形應平滑過度，如果因為起弧和收弧造成陡面，應用刮刀剔成平滑過度，否則容易產生未溶合，點固焊在帶有襯環的單面焊接中以正式焊接同等對待，盡量避免打磨切除。
5．組對：在組對前要著重檢查上下筒體的周長、橢圓度、坡口不平度，周長允許偏差為±13mm，坡口不平度應≤2mm，筒體的橢圓度應≤25mm。在上下筒體上均勻分成幾等份，等分處應有標識，在對口時上下各標識的等份點應對齊，將周長累計偏差平均分攤掉，減少對口的錯邊時，筒體的錯邊量應≤3mm。
6．天氣：應在好的天氣下施焊，風速控制在6.3m/秒，焊接濕度不低於90%，焊接應連續進行，不間斷，一條焊縫一氣呵成，避免中間停留時間長，表面氧化，焊接時焊接間隔的時間最好不要超過15分鍾，因為鋁焊在熔化狀態時，極易與空氣中的的氧生成氧化鋁，影響焊接的質量。
7．預熱：預熱採用加熱板電加熱法或應用氧乙炔火焰加熱，預熱溫度控制在120-150度。如果採用氧乙炔火焰加熱時，加熱應採用中焰加熱，不要正對著坡口，應朝著坡口外，偏成30度左右的角，大面積的加熱，不要對著一點猛烤，否則將鋁板烤化。判斷預熱溫度的方法可以用測溫筆或戴著電焊手套摸筒體，感覺燙手即可。從安全方面考慮加熱應在外坡口進行。
8．焊機：焊機應經常檢查性能是否完好，施焊時電弧是否穩定，焊機的焊把要短，氣管也要短，氣管越長，氣管中存在水的情況也多，氣管在使用前應用純氬沖一下，在廢板上試焊長一點，盡量排盡氣管中的污物；氣管越長，在斷弧時，跑進氣管里的空氣越多，在再次起弧時，極易造成氬氣不純，影響焊接質量。
9．焊前清理：坡口及焊件表面的油污和氧化膜應清除；
a.用丙酮或四氯化碳等有機溶劑除去表面油污,坡口兩側的清除范圍應不小於50mm;
b.對焊絲採用化學法清理表面氧化膜,用約70℃5％～10％NaOH溶液浸泡30～60S後,接著用約15％的HNO3 (常溫)浸泡2min左右後用溫水洗凈,再使其完全乾燥;
c．坡口採用機械法清理表面氧化膜,用直徑為0.2mm左右的不銹鋼絲刷清除至露出金屬光澤,兩側的清除范圍距坡口邊緣應不小於30mm,使用的鋼絲刷應定期進行脫脂處理;不宜用砂輪、砂布打磨以防砂粒形成焊接夾渣等缺陷，可用刮刀清理焊面；用機械法清理坡口表面，剔除表面的氧化鋁膜，焊絲用化學試劑的方法清理。
10．氬氣純度要高，在試板上試驗的方法確定氬氣的純度是否合格，如果焊接拍片合格，將此瓶氣做上標識用於正式焊接上，通過多次試驗的方法，儲備一定的用於正式焊接的氬氣使用量。
11．試板：每道焊縫每位焊工要做1塊焊接試板，焊接試板的長度≮1米，在焊接試板透視合格後，才能用於正式焊接。
12．返修：在確定有密集性氣孔的位置，用手槍電鑽將此處的母材打穿，再用刮刀將其中間錫除，再用內磨機將其打磨成原坡口形式再焊，至到焊接合格為止。
13．無損檢測：100%透視的焊口按照JB4730Ⅱ級合格，20%透視的焊口按照JB4730Ⅲ級合格，如果因為結構原因造成無法探傷的可以用著色的方法來檢查，要求Ⅰ級合格，確實因為點狀氣孔的原因造成焊口拍片無法Ⅱ級合格時，針對氣孔的缺陷可以讓步放行到Ⅲ級或Ⅳ級合格，但線形氣孔不可以。判斷線形氣孔的標准：氣孔長度/氣孔寬度≥3。
14．其它：復層焊時避免焊接缺陷，打底焊後焊肉與母材之間不一定是圓滑過度，如果不處理好，極容易在此點產生未溶合的缺陷，我們可以用兩種方式來處理這種焊接隱患，可以用刮刀將高處部分焊肉剔除，也可以用砂輪機將母材打磨成平滑過度。
⑧ 鋁合金焊接方法
鋁合金的氣焊
氧－乙炔氣焊的熱效率低，焊接熱輸入不集中，焊接鋁及鋁合金時需採用熔劑，焊後又需清除殘渣，接頭質量及性能也不高。因為氣焊設備簡單，無需電源，操作方便靈活，常用於焊接對質量要求不高的鋁合金構件，如厚度較薄的薄板及小零件，以及補焊鋁合金構件和鋁鑄件。
（1）氣焊的接頭形式
氣焊鋁合金時，不宜採用搭接接頭和T形接頭，這種接頭難以清理流入縫隙中的殘留熔劑和焊渣，應盡可能採用對接接頭。為保證焊件焊接時既焊透又不塌陷和燒穿，可以採用帶槽的墊板，墊板一般用不銹鋼或純銅等製成，帶墊板焊接可獲得良好的反面成形，提高焊接生產率。
（2）氣焊熔劑的選用
鋁合金氣焊時，為了使焊接過程順利進行，保證焊縫質量，氣焊時需要加熔劑來去除鋁表面的氧化膜及其他雜質。
氣焊熔劑（又稱氣劑）是氣焊時的助熔劑，主要作用是去除氣焊過程中生成在鋁表面的氧化膜，改善母材的潤濕性能，促使獲得緻密的焊縫組織等。氣焊鋁合金必須採用熔劑，一般是在焊前熔劑直接撒在被焊工件坡口上，或者沾在焊絲上加入熔池內。
鋁合金熔劑是鉀、鈉、鈣、鋰等元素的氯人鹽，是粉碎後過篩並按一定比例配製的粉狀化合物。例如鋁冰晶石（Na3AlF6）在1000℃進可以熔解氧化鋁，又如氯化鉀等可使難熔的氧化鋁轉變為易熔的氯化鋁。這種熔劑的熔點低，流動性好，還能改善熔化金屬的流動性，使焊縫成形良好。
（3）焊嘴和火焰的選擇
鋁合金有強烈的氧化性和吸氣性。氣焊時，為使鋁不被氧化，應採用中性焰或微弱碳化焰（乙炔既過剩的碳化焰），使鋁熔池置於還原性氣氛的保護下而不被氧化。嚴禁採用氧化焰，因為用氧化性較強的氧化焰會使鋁強烈氧化，阻礙焊接過程進行；而乙炔過多，游離的氫可能溶入熔池，會促使縫產生氣孔，使焊縫疏鬆。
（4）定位焊縫
為防止焊件在焊接中產生尺寸和相對位置的變化，焊件焊前需要點固焊。由於鋁的線膨脹系數大、導熱速度快、氣焊加熱面積大，因此，定位焊縫較鋼件應密一些。
定位焊用的填充焊絲與產品焊接時相同，定位焊接前應在焊縫間隙內塗一層氣劑。定位焊的火焰功率比氣焊時稍大。
（5）氣焊操作
焊接鋼鐵材料時，可以從鋼材的顏色變化判斷加熱的溫度。但焊鋁時，卻沒有這個方便條件。因為鋁合金從室溫加熱到熔化的過程中沒有顏色的明顯變化，給操作者帶來控制焊接溫度困難。但可根據以下現象掌握施焊時機：
1）當被加熱的工件表面由光亮白色變成暗淡的銀白色，表面氧化膜起皺，加熱處金屬有波動現象時，表明即將達到熔化溫度，可以施焊；
2）用蘸有熔劑的焊絲端頭及被加熱處，焊絲與母材能熔合時，即達到熔化溫度，可以施焊；
3）母材邊棱有倒下現象時，母材達到熔化溫度，可以施焊。
氣焊薄板可採用左焊法，焊絲位於焊接火焰之前，這種焊法因火焰指向未焊的冷金屬，熱量散失一部分，有利於防止熔池過熱、熱影響區金屬晶粒長大和燒穿。母材厚度大於5㎜可採用右焊法，此法焊絲在焊炬後面，火焰指向焊縫，熱量損失小，熔深大，加熱效率高。
氣焊厚度小於3㎜的薄件時，焊炬傾角為20～40°；氣焊厚件時，焊炬傾角為40～80°，焊絲與焊炬夾角為80～100°。鋁合金氣焊應盡量將接頭一次焊成，不堆敷第二層，因為堆敷第二層時會造成焊縫夾渣等。
⑨ 我用鋁焊粉焊接時為什麼鋁熔液表皮沒有破裂
(1)要求火焰能率高 鋁和鋁合金的熱導率、比熱容都很大,因此要求大功率和能量集中的熱源。因此氣焊的火焰能率要大,有時需要對焊件進行預熱來滿足工藝要求。
(2)氧化能力強 氧與鋁的親和力大,其al2o3膜緻密結實,厚度約0.1μm,密度為鋁的1.4倍,熔點為2050℃。焊接時氧化膜包覆著熔滴及熔化金屬,阻礙填充金屬與母材的熔合,易造成未熔合、夾渣和成形不良。同時氧化膜還會吸附水分,使焊縫易出現氣孔。所以,焊前要嚴格清理金屬表面,焊接過程中對熔池及高溫金屬要有效保護,防止再氧化。
(3)容易產生氣孔液態鋁不溶解氮,但可以溶解大量的氫,而在固態時氫在鋁中的溶解度幾乎等於零。當熔池快速冷卻時,氫的溶解度急劇下降,在凝固點由0.69cm3/100g下降到0.036cm3/100g。來不及逸出的氫在焊縫中集聚成氣孔。
鋁及鋁合金焊接時產生的氣孔有三種:
1)分散氣孔 常出現在焊縫截面中,數量多、尺寸小(<0.2mm)、呈彌散狀分布,試樣斷口上呈圓形高白色的點。焊接氣氛中所含的水分是產生這種氫氣孔的原因。純鋁比鋁鎂合金更容易產生這種氣孔。
2)集中氣孔 往往分布在熔合線附近,尺寸大,斷面為圓形,內壁光滑;呈亮白色或金黃色(油污氧化引起)。母材表面及坡口未去凈的氧化膜所吸附的水分是產生這種氫氣孔的原因。鋁鎂合金比純鋁容易形成吸水強、疏鬆、厚的表面氧化膜層,所以,集中氣孔比純鋁嚴重。
3)熱影響區氣孔 分布於熱影響區表面,含鎂量較高的鋁鎂合金易產生此種氣孔,並且有時形成連續的凸起鼓脹現象。這是由於高溫下氫壓的作用,使氫向熱影響區擴散而形成氣孔。
(4)易產生熱裂紋 鋁的線膨脹系數大、凝固收縮率大、導熱快、加熱時間長、受熱面積大,所以,焊接變形及應力大。而高溫時塑性差,在640～650℃時δ<0.6%,在350～400℃時σb≤10mpa,某些鋁合金易形成低熔點共晶物,因此容易產生裂紋。
(5)焊接接頭性能下降 鋁合金中所含的合金元素mg、zn、mn等高溫下易燒損,使焊縫性能下降。熱影響區由於受熱軟化,若純鋁板在冷作硬化狀態下焊接,接頭強度會下降,熱處理強化鋁合金軟化更嚴重,接頭強度只有母材的40%～50%。
(6)易產生焊縫塌陷和燒穿 由於鋁及鋁合金高溫時強度比較低,固液態轉變時沒有顯著的顏色變化,而且熔池表面又有一層氧化膜,焊接時很難判斷熔化情況,所以熔池溫度很難掌握,稍不注意就會塌陷乃至燒穿。
氣焊鋁及鋁合金時,材料的相對焊接性見表2。
表2氣焊鋁及鋁合金的相對焊接性
工業純鋁 鋁錳合金 鋁鎂合金 硬鋁
適用厚度范圍/mm
l1～l7 lf21 lf5、lf6 lf2、lf3
ly11、ly12
適宜范圍 厚度界限
好 好 差 尚可 差 0.5～10 0.3～25
2.氣焊鋁及鋁合金用焊絲與焊劑
氣焊鋁及鋁合金時,一般應選用與母材化學成分相近的焊絲,也可用母材切條為填充金屬。常用的焊絲牌號及化學成分見表3-42。選用焊絲時必須考慮到抗裂紋性能、耐腐蝕性能和接頭力學性能。
鋁及鋁合金焊前雖然經過清理,但其表面氧化膜有可能清除不幹凈,焊接時又會產生新的氧化膜。所以,焊接時應採用熔劑,清除熔池中的氧化膜和其它雜質,提高熔化金屬的流動性,使焊接順利並保證質量和成形。氣焊鋁及鋁合金常用熔劑配方見表3。
表3 氣焊鋁及鋁合金熔劑的配方(質量分數)(%)
組成
鋁塊
晶石 氯化鈉 氯化鉀 氯化鋇 氯化鋰 氟化鈉 氟化鈣
硼砂 其它
cj401 — 27～30 49.5～52 — 13.5～15 7.5～9
— — —
1 — 19 29 48 — — 4 — —
2 30 30 40 — — — — — —
3 20 — 40 40 — — — — —
4 — 45 30 — 10 15 — — —
5 — 27 18 — — — — 14 硝酸鉀41
6 — 20 40 20 — 20 — — —
7 — 25 25 — — — — 40 硫酸鈉10
8 4.8 — — 33.3 19.5 — 14.8
氧化鎂2.8
氟化鎂24.8
9 — — — 70 15 氟化鋰15 — — —
10 硝酸鉀28 9 3 — — — — 40 硫酸鉀20
11 4.5 40 15 — — — — — —
12 20 30 30 — — — — — —
3.鋁及鋁合金氣焊的工藝要求
(1) 嚴格清除焊件接頭處及焊絲表面的氧化膜和油污。清理方法有化學清理和機械清理兩種。較小焊件及焊絲適於化學清洗,尺寸較大的焊件常用機械方法清理,其工藝見表4。焊件及焊絲經清理後在存放過程中會重新生成氧化膜,所以,應縮短清理後至焊接前的存放時間,乾燥環境間隔時間不超過24h,潮濕環境不超過4h, 否則應重新清理氧化膜。採用拋光處理焊絲並用塑料密封,保存期可達半年。
表4鋁及鋁合金的焊前清理
工序 除油 鹼洗 沖洗
溶液ω/% 溫度/℃ 時間/min
化學清洗法
純鋁
汽油、煤油、丙酮等除油劑
naoh
6～10 40～60 ≤20 流動清水
鋁鎂、
鋁錳合金 ≤7
工序 中和光化 沖洗 乾燥
溶液φ/% 溫度/℃ 時間/min
化學清洗法
純鋁 hno3
30
室溫或
40～60 1～3 流動清水
風干或
低溫乾燥
鋁鎂、鋁
錳合金
機械法
用丙酮或汽油進行表面除油,隨後用φ0.15mm絲徑的銅或不銹鋼絲刷子刷,直至露出金屬光澤為止。也可以用刮刀清理焊件表面
(2)坡口形式及尺寸 氣焊鋁及鋁合金的坡口形式及尺寸見表5。
氣焊鋁及鋁合金時,不宜採用搭接接頭和t形接頭。因為這種接頭易殘留熔劑和焊渣,不便焊後清除,使接頭耐腐蝕性下降。
為保證焊件焊接時既焊透而又不塌陷和燒穿,可以採用墊板。墊板可用不銹鋼板、碳素鋼板或石墨板。當單面焊雙面成形時,應在接觸介質一面施焊。
(3) 合理選擇焊絲與熔劑 sa1si5是一種通用焊絲,焊縫金屬流動性好,抗裂紋性能高,並能保證一定的力學性能,除鋁鎂合金外,常採用此焊絲。因鋁鎂合金採用sa1si5焊絲時,會在晶間析出mgsi脆性化合物,使接頭塑性和抗腐蝕性能下降,甚至引起裂紋,焊接鋁鎂合金時應採用sa1mg5ti焊絲。
表5鋁及合金氣焊坡口形式與尺寸
板厚
/mm
施焊
方法
坡口
名稱 坡口形式 尺寸
b/mm p/mm
α/(°)
≤2 單面焊 卷邊 — — —
≤5 單面焊 i型 1～1.5 — —
5～10 單面焊 v型 2～4 0.5～2 65±5
氣焊熔劑有含鋰和不含鋰兩類,含鋰的熔劑熔點較低,熔渣的熔點、粘度也較低,焊後易清除,但價格高,吸潮性強,應以乾粉狀加入熔池。不含鋰的熔劑價格低,但熔點高,熔渣粘度大,易夾渣,適於較高溫度下焊接用。
氣焊角接及搭接接頭時,由於熔渣不易清除干凈,建議選用表3中序號7熔劑。鋁鎂合金焊接不宜採用含鈉熔劑,可採用表3中序號8、9號熔劑。
(4)氣焊鋁及鋁合金時應採用中性焰或乙炔稍多的中性焰,嚴禁採用氧化焰。焊接薄板時火焰能率稍小,焊接厚板時火焰能率應大。其板厚與焊炬的使用見表6。
由於鋁及鋁合金高溫固液態轉變時沒有明顯的顏色變化,所以熔化情況不易掌握。當加熱表面由光亮銀白色變成暗淡的銀白色,表面氧化膜起皺,加熱處金屬有波動現象時,即達熔化溫度,可以施焊;用蘸有熔劑的焊絲端頭觸及加熱處有粘性,焊絲與母材能熔合時,即達熔化溫度,可以施焊;母材邊棱有倒下現象時,母材達熔化溫度,可以施焊。
表6氣焊鋁及鋁合金的焊炬與板厚關系
板厚/mm 1.2 1.5～2.0 3.0～4.0
焊炬型號 h01-6 h01-6 h01-6
焊嘴號 1 1～2 3～4
焊嘴孔徑/mm
0.9 0.9～1.0 1.1～1.3
焊絲直徑/mm
1.5～2.0 2.0～2.5 2.0～3.0
板厚/mm 5.0～7.0
7.0～10.0
10.0～20.0
焊炬型號 h01-12 h01-12 h01-20
焊嘴號 1～3 2～4 4～5
焊嘴孔徑/mm
1.4～1.8 1.6～2.0 3.0～3.2
焊絲直徑/mm
4.0～5.0 5.0～6.0 5.0～6.0
當氣焊薄小件時採用左焊法,厚度較大焊件採用右焊法。
氣焊3mm以下薄件時,焊炬傾角為20°～40°,氣焊厚件時,焊炬傾角為40°～80°,焊絲與焊炬夾角為80°～100°。
(5)預熱 氣焊薄小件時,一般不需要預熱,厚度大於5mm及結構復雜件,應進行局部或整體預熱,溫度為150～300℃
(6)定位焊 採用比正式焊接稍大的火焰,焰芯距焊件表面3～5mm,焊炬與焊件夾角為50°左右。較長焊縫從中間向兩端定位焊,環縫對稱定位焊,一般要求見表7和表8。
(7)焊炬操作 氣焊鋁及鋁合金時,焊炬可以上下跳動前進或平直前進,見圖1。
氣焊3mm以下薄件時,焊炬上下跳動前進,跳動幅度為3～4mm,焰芯尖端距焊件3～5mm,焊絲做反向的跳動;氣焊厚大件時,焊炬平直前進,焰芯尖端距焊件表面3～5mm,焊絲上下跳動,撥開氧化膜,攪動熔池。
表7鋁及鋁合金板定位焊要求(mm)
板厚 <1.5 1.5～2.0 3～4 5～7
定位焊間距
10～30 30～50 50～70 80～100
定位焊縫長度
5～8 6～10 10～15 20～30
焊點高度 1～1.2 1.2～2 2.5～3 3～5
板厚 7～10 10～16 >16
定位焊間距
100～120 120～180 180～240
定位焊縫長度
30～40 40～50 50～60
焊點高度 3～5 5～7 6～8
管材直徑
壁厚(δ)
定位焊位置及數量
定位焊縫長度
定位焊縫高度
≤18 1～3.5
對接定位焊 2處
5～10 ≤δ
25～55 1.5～5
對稱定位焊 3處
10～20
δ～2/3δ
75～120 2.5～10
對接定位焊 4處
30～40
δ～2/3δ
(8) 焊後處理 焊後殘存在焊縫及附近的熔劑和焊渣要及時清理干凈,否則會腐蝕焊件。清理方法為:先在60～80℃熱水中用硬毛刷洗刷焊接接頭,重要構件洗刷後再放入 60～80℃、質量分數為2%～3%的鉻酐水溶液中浸泡5～10min,然後再用硬毛刷仔細洗刷,最後用熱水沖洗乾洗。
清理後若焊接接頭表面無白色附著物即可認為合格,或用質量分數為2%硝酸銀溶液滴在焊接接頭上,若沒有產生白色沉澱物,即說明清洗干凈。
鑄造鋁合金補焊後為消除內應力,可進行300～350℃退火處理。
4.鋁及鋁合金的氣焊實例
鋁冷凝器端蓋的氣焊,其結構見圖2,材料為lf6,焊接工藝要點如下:
圖1氣焊鋁及鋁合金時焊炬的運動方式
a)上下跳動前進;b)平直前進
1)採用化學清洗的辦法(見表4)將接管、端蓋、大小法蘭、焊絲清洗干凈。
圖2鋁冷凝器端蓋示意圖
2)焊絲選用sa1mg5ti,φ4mm,熔劑選用cj401。用氣焊火焰將焊絲加熱,在熔劑槽內將焊絲蘸滿cj401備用。
3)採用中性焰,右向焊法焊接。焊炬選用h01-12,選用3號焊嘴。
4)焊接小法蘭盤與接管。用氣焊火焰對小法蘭均勻加熱,待溫度達250℃左右時組焊接管。定位焊兩處,從第三點進行焊接。為避免變形和隔熱,在預熱和焊接時小法蘭盤放在耐火磚上。
5)焊接端蓋與大法蘭盤。切割一塊與大法蘭盤等徑的厚度20mm的鋼板,並將其加熱到紅熱狀態,將大法蘭盤放在鋼板上,用兩把焊炬將其預熱到300℃左右,快速將端蓋組合到大法蘭盤上。定位三處,從第四點施焊。焊接過程中保持大法蘭盤的溫度,並不間斷焊接。
6)焊接接管與端蓋焊縫,預熱溫度為250℃
7)焊後清理:先在60～80℃熱水中用硬毛刷刷洗焊縫及熱影響區,再放入60～80℃、質量分數為2%～3%的鉻酐水溶液中浸泡5～10min,再用硬毛刷刷洗,然後用熱水沖洗干凈並風干。