⑴ 铝合金焊接选什么设备如何焊接
铝合金焊接的几种先进工艺:搅拌摩擦焊、激光焊、激光- 电弧复合焊、电子束焊。针对于焊接性不好和曾认为不可焊接的合金提出了有效的解决方法,几种工艺均具有优越性,并可对厚板铝合金进行焊接。
关键词: 铝合金 搅拌摩擦焊 激光焊 激光- 电弧复合焊 电子束焊
1 铝合金焊接的特点
铝合金由于重量轻、比强度高、耐腐蚀性能好、无磁性、成形性好及低温性能好等特点而被广泛地应用于各种焊接结构产品中,采用铝合金代替钢板材料焊接,结构重量可减轻50 %以上。
铝合金焊接有几大难点:
①铝合金焊接接头软化严重,强度系数低,这也是阻碍铝合金应用的最大障碍;
②铝合金表面易产生难熔的氧化膜(Al2O3 其熔点为2060 ℃) ,这就需要采用大功率密度的焊接工艺;
③铝合金焊接容易产生气孔;
④铝合金焊接易产生热裂纹;
⑤线膨胀系数大,易产生焊接变形;
⑥铝合金热导率大(约为钢的4 倍) ,相同焊接速度下,热输入要比焊接钢材大2~4 倍。
因此,铝合金的焊接要求采用能量密度大、焊接热输入小、焊接速度高的高效焊接方法。
2 铝合金的先进焊接工艺
针对铝合金焊接的难点,近些年来提出了几种新工艺,在交通、航天、航空等行业得到了一定应用,几种新工艺可以很好地解决铝合金焊接的难点,焊后接头性能良好,并可以对以前焊接性不好或不可焊的铝合金进行焊接。
2. 1 铝合金的搅拌摩擦焊接
搅拌摩擦焊FSW( Friction Stir Welding) 是由英国焊接研究所TWI ( The Welding Institute) 1991 年提出的新的固态塑性连接工艺[1~2 ] 。图1为搅拌摩擦焊接示意图[3 ] 。其工作原理是用一种特殊形式的搅拌头插入工件待焊部位,通过搅拌头高速旋转与工件间的搅拌摩擦,摩擦产生热使该部位金属处于热塑性状态,并在搅拌头的压力作用下从其前端向后部塑性流动,从而使焊件压焊在一起。图2 为搅拌摩擦焊接过程[4 ] 。由于搅拌摩擦焊过程中不存在金属的熔化,是一种固态连接过程,故焊接时不存在熔焊的各种缺陷,可以焊接用熔焊方法难以焊接的有色金属材料,如铝及高强铝合金、铜合金、钛合金以及异种材料、复合材料焊接等。目前搅拌摩擦焊在铝合金的焊接方面研究应用较多。已经成功地进行了搅拌摩擦焊接的铝合金包括2000 系列(Al- Cu) 、5000 系列(Al - Mg) 、6000 系列(Al - Mg - Si) 、7000 系列(Al - Zn) 、8000 系列(Al - Li) 等。国外已经.进入工业化生产阶段,在挪威已经应用此技术焊接快艇上长为20 m 的结构件,美国洛克希德·马丁航空航天公司用该项技术焊接了铝合金储存液氧的低温容器火箭结构件。
铝合金搅拌摩擦焊焊缝是经过塑性变形和动态再结晶而形成,焊缝区晶粒细化,无熔焊的树枝晶,组织细密,热影响区较熔化焊时窄,无合金元素烧损、裂纹和气孔等缺陷,综合性能良好。与传统熔焊方法相比,它无飞溅、烟尘,不需要添加焊丝和保护气体,接头性能良好。由于是固相焊接工艺,加热温度低,焊接热影响区显微组织变化小,如亚稳定相基本保持不变,这对于热处理强化铝合金及沉淀强化铝合金非常有利。焊后的残余应力和变形非常小,对于薄板铝合金焊后基本不变形。与普通摩擦焊相比,它可不受轴类零件的限制,可焊接直焊缝、角焊缝。传统焊接工艺焊接铝合金要求对表面进行去除氧化膜,并在48 h 内进行加工,而搅拌摩擦焊工艺只要在焊前去除油污即可,并对装配要求不高。并且搅拌摩擦焊比熔化焊节省能源、污染小。
搅拌摩擦焊铝合金也存在一定的缺点:
①铝合金搅拌摩擦焊接时速度低于熔化焊;
②焊件夹持要求高,焊接过程中对焊件要求加一定的压力,反面要求有垫板;
③焊后端头形成一个搅拌头残留的孔洞,一般需要补焊上或机械切除;
④搅拌头适应性差,不同厚度铝合金板材要求不同结构的搅拌头,且搅拌头磨损快;
⑤工艺还不成熟,目前限于结构简单的构件,如平直的结构、圆形结构。搅拌摩擦焊工艺参数简单,主要有搅拌头的旋转速度、搅拌头的移动速度、对焊件的压力及搅拌头的尺寸等。
2.2 铝合金的激光焊接
铝及铝合金激光焊接技术(Laser Welding) 是近十几年来发展起来的一项新技术,与传统焊接工艺相比,它具有功能强、可靠性高、无需真空条件及效率高等特点。其功率密度大、热输入总量低、同等热输入量熔深大、热影响区小、焊接变形小、速度高、易于工业自动化等优点,特别对热处理铝合金有较大的应用优势。可提高加工速度并极大地降低热输入,从而可提高生产效率,改善焊接质量。在焊接高强度大厚度铝合金时,传统的焊接方法根本不可能单道焊透,而激光深熔焊时形成大深度的匙孔,发生匙孔效应,则可以得到实现。
激光焊接铝合金有以下优点:
①能量密度高,热输入低,热变形量小,熔化区和热影响区窄而熔深大;
②冷却速度高而得到微细焊缝组织,接头性能良好;
③与接触焊相比,激光焊不用电极,所以减少了工时和成本;
④不需要电子束焊时的真空气氛,且保护气和压力可选择,被焊工件的形状不受电磁影响,不产生X 射线;
⑤可对密闭透明物体内部金属材料进行焊接;
⑥激光可用光导纤维进行远距离的传输,从而使工艺适应性好,配合计算机和机械手,可实现焊接过程的自动化与精密控制。
现在应用的激光器主要是CO2 和YAG 激光器,CO2 激光器功率大,对于要求大功率的厚板焊接比较适合。但铝合金表面对CO2 激光束的吸收率比较小,在焊接过程中造成大量的能量损失。YAG激光一般功率比较小,铝合金表面对YAG激光束的吸收率相对CO2激光较大,可用光导纤维传导,适应性强,工艺安排简单等。
在焊接大厚度铝合金时,传统的焊接方法根本不可能单道焊透,而激光深熔焊时形成大深度的匙孔,发生匙孔效应,则可以得到实现。图3 为激光焊接时的小孔形状。图4 为激光深熔焊示意图[5 ] 。
铝及铝合金的激光焊接难点在于铝及铝合金对辐射能的吸收很弱,对CO2 激光束(波长为10. 6μm) 表面初始吸收率1. 7 %;对YAG激光束(波长为1. 06 μm)吸收率接近5 %。图5 为不同金属对激光的吸收率。比较复杂,高频引弧时引起电极烧损和电弧摆动,起弧后稳定性不强,同时在电弧的高温状态下,电极迅速烧损。但激光与等离子弧复合可明显提高熔深和焊接速度。
⑵ 选择焊接设备 该注意些什么
焊接设备的选择建议根据具体产品的生产效率及产品尺寸结构来考虑安全性、可靠性、可维护性、可操作性及人性化设计等功能方面也需进行必要的考虑。如:
1、技术性能,如焊接速度,焊接成本,适用厚度和长度范围等
2、焊接工艺参数的调整,设备的控制是否方便安全,操作工艺是否简单
3、设备的配件,如易损件的供应等
4、需要的配套设施情况,如电源气源以及需要的其他设备工相合理性,能免满足的作业环境和条件等
5、设备是否调试简单,能够较快进入正常生产状态
6、质量问题,如设备无故障的使用年限,报废时间以及设备维护。
7、使用设备焊接后能够达到的技术要求
8、生产厂家的情况,是否具备专业以及生产历史长短,信誉度等
9、售后服务和技术支持
以上这些都需要了解清楚,如有需要见参考资料咨询了解一下。
⑶ 焊接设备有哪些
1、焊接设备有:
(1) 手弧焊设备:手弧焊使用的设备简单、方法简便灵活、适应性强,但对焊工操作要求高。适用于碳钢、低合金钢、不锈钢、铜及铜合金等金属材料的焊接。
(2)埋弧焊设备:由焊接电源、埋弧焊机和辅助设备构成。其电源可以用交流、直流或交直流并用。埋弧焊机分为自动焊机和半自动焊机两大类,即①半自动埋弧焊机。②自动埋弧焊机。
(3) CO2气体保护焊设备:主要由焊接电源、供气系统、送丝机构和焊枪等组成。
(4) MIG惰性气体保护焊设备:包括焊枪、焊接电源与控制装置、供气和供水系统四大部分。
(5)等离子弧焊设备:主要包括焊接电源、控制系统、焊枪、气路系统和水路系统。
(6)超声波焊接设备:主要包括超声波塑料焊接机和超声波金属焊接机。
2、焊接设备是指实现焊接工艺所需要的装备,包括焊机、焊接工艺装备和焊接辅助器具。
⑷ 焊接设备有哪些哪家比较好
焊接设备根据焊接自动化程度可分为手工焊接设备和自动焊接设备。
1.手工焊接设备。主要有CO2气保焊机,氩弧焊机,混合气体保护焊机等类型,其中氩弧焊机对工人的操作技能要求较高。
2.自动焊接设备。是由电气控制系统,并根据需要配备送丝机,焊接摆动器,弧长跟踪器,各种回转驱动装置,工装夹具,滚轮架,焊接电源等组成的一套自动化焊接设备。包括龙门自动焊,悬臂式自动焊,台式自动焊,框架式自动焊龙门焊机等。
河北高碑店隆鑫宇宸机电设备有限公司是自动焊生产和研发厂家,拥有国内外先进技术,一站式服务,挺不错的。
⑸ 手持激光焊接机哪家好怎么选型!
手持激光焊接机的话可以针对你板材的焊接厚度对应的选择不同功率的激光焊接机,目前市面上标配的有1000W/1500W/2000W,它与传统的焊接对比解析如下:
能耗对比:
相比传统电弧焊,手持式激光焊接机节省电能80%~90%左右,加工成本可下降约30%。
焊接效果对比:
激光手持焊可完成异种钢和异种金属焊接。速度快,变形小,热影响区小。焊缝漂亮、平整、无/少气孔,无污染。手持式激光焊接机可进行微小开型零件和精密焊接。
后续工序对比:
激光手持焊接时热输入低,工件变形量小,能得到美观的焊接表面,无需或仅需简略处理(视焊接表面效果要求)。手持式激光焊接机能够大大减少巨大的抛光和整平工序耗费的人工成本。
武汉双成激光手持式激光焊接机主要针对大型工件、固定位置如内直角、外直角、平面焊缝焊接、焊接时热影响区域小,变形小、而且焊接深度大,焊接牢固。是远距离焊接大工件的较为灵活的全新的焊接工艺。有效焊接碳钢、不锈钢、镀锌板等金属材质,适用于拼焊、叠焊、内外角。
⑹ 铝合金焊接应该选什么设备如何焊接
铝合金可以用激光焊接。
铝及其合金的化学活性很强,表面极易形成难熔氧化膜,加之铝及其合金导热性强,焊接时容易造成不熔合现象。由于氧化膜密度与铝的密度合金接近,也易成为焊缝金属的夹杂物。与钨极氩弧焊或熔化氩弧焊相比,激光焊铝合金的速度快、焊缝窄、热应变小、搭接接缝减少、可大大降低重量。激光焊接是以激光作为高能密度光源,具有加热快和瞬时凝固的特点,深宽比高达到12∶1。
附:
铝及铝合金具有密度小,比较高强度和良好的耐磨性、导电性、导热性、以及在低温度下能保持良好的力学性能等特点,广泛应用于航空航天、汽车、电工、化工、交通运输、国防等工业部门。
⑺ 如何选择激光焊接机
首先明确要加工的是什么类型的产品,然后根据自己的加工工艺要求和产品种类选择适当的激光焊接机。确定了要购买哪一种类型的激光焊接机之后,我们要选择合适的机器生产厂家。可以在当地寻找,或者上网寻找。⑻ 六,焊接自动化设备的选型,配置原则有哪些
焊接电源、焊枪、冷却水箱(需要的话)、执行设备(比如机器人)、电气控制系统