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铝焊丝氧化膜对焊接有什么影响

发布时间:2023-06-11 03:18:08

㈠ 焊接实验前对铝合金的清洗及去除氧化膜有什么意义

焊提前对铝合金进行清洗及除氧化膜,就是让焊接得更牢实,防止虚焊发生。因为铝表面不干净及有氧化膜会影响焊接质量。

㈡ 我想知道铝合金焊接性能

铝合金及其焊接性
【摘要】
铝及铝合金材料密度低,强度高,热电导率高,耐腐蚀能力强,具有良好的物理特性和力学性能,因而广泛应用于工业产品的焊接结构上。铝合金在车辆部件中的应用情况、发展趋向及其在组焊中存在很多问题。对铝合金及其异种金属焊接接头进行了焊接性试验研究结果表明,其焊接接头有满意的力学性能、抗裂性及抗应力腐蚀性能,适合用于制造轻轨车辆,航空航天领域的广泛应用。
【关键字】
铝合金 焊接性 气孔 热裂纹 等强性
【正文】
虽然已经应用铝及其合金焊成许多重要产品,但实际上并不是没有困难,主要的问题有:焊缝中的气孔、焊接热裂纹、接头“等强性”等
铝合金焊接中的气孔
氢是铝及其合金熔焊时产生气孔的主要原因,已为实践所证明。弧柱气氛中的水分、焊接材料以及母材所吸附的水分都是焊缝气孔中氢的重要来源。其中,焊丝及母材表面氧化膜的吸附水份,对焊缝气孔的产生,常常占有突出的地位。
1.1 弧柱气氛中水分的影响
弧柱空间总是或多或少存在一定数量的水分,尤其在潮湿季节或湿度大的地区进行焊接时,由弧柱气氛中水分分解而来的氢,溶入过热的熔融金属中,可成为焊缝气孔的主要原因。这时所形成的气孔,具有白亮内壁的特征。
1.2 氧化膜中水分对气孔的影响
在正常的焊接条件下,焊丝或工件的氧化膜中所吸附的水分将是生成焊缝气孔的主要原因。而氧化膜不致密、吸水性强的铝合金,主要是Al-Mg合金,要比氧化膜致密的纯铝具有更大的气孔倾向。因为Al-Mg合金的氧化膜中含有不致密的MgO,焊接时,在熔透不足的情况下,母材坡口端部未除净的氧化膜中所吸附的水分,常常是产生焊缝气孔的主要原因。
1. 3 减少焊缝气孔的途径
避免熔池吸氢是消除或减少焊接气孔的有效方法。为防止焊缝气孔,可从两方面着手:第一,限制氢溶入熔融金属,或者是减少氢的来源,或者减少氢同熔融金属作用的时间;第二,尽量促使气孔自熔池逸出。为了在熔池凝固之前使氢以气泡形式及时排出,这就要改善冷却条件以增加氢的逸出时间Hidetoshi Fujii等在失重条件下进行焊接试验,发现气孔明显较重力下多。
(1)减少氢的来源
所有使用的焊接材料(包括保护气体、焊丝、焊条、焊剂等)要严格限制含水量,
使用前均需干燥处理。一般认为,氩气中的含水量小于0.08%时不易形成气孔。
(2)控制焊接工艺
焊接工艺参数的影响比较明显,但其影响规律并不是一个简单的关系,须进行具体分析。焊接工艺参数的影响主要可归结为对熔池在高温存在时间的影响,也就是对氢的溶入时间和氢的析出时间的影响。焊接时,焊接工艺参数的选择,一方面尽量采用小线能量以减少熔池存在时间,从而减少气氛中氢的溶入,同时又要能充分保证根部熔合,以利根部氧化膜上的气泡浮出。所以采用大的焊接电流配合较高的焊接速度是比较有利的。
2. 铝合金的焊接热裂纹
铝及其合金焊接时,焊缝金属和近缝区所发现的热裂纹主要是焊缝金属结晶裂纹,也可在近缝区见到液化裂纹。
2.1 铝合金焊接热裂纹的特点
铝合金属于典型的共晶型合金,最大裂纹倾向正好同合金的“最大”凝固温度区间相对应。但是由平衡状态图的概念得出的结论和实际情况是有较大出入的。因此,裂纹倾向最大时的合金组元均小于它在合金中的极限溶解度。这是由于焊接时的加热和冷却速度都很迅速,使合金来不及建立平衡状态,在不平衡的凝固条件下,相图中的固相线一般要向左下方移动,以致在较少的平均浓度下就出现共晶体,且共晶温度比平衡冷却过程将有所降低。至于近缝区的“液化裂纹”,同焊缝凝固裂纹一样,也是与晶间易熔共晶的存在有联系,但这种易熔共晶夹层并非晶间原已存在的,而是在不平衡的焊接加热条件下因偏析而熔化形成的,所以称为晶间“液化”。
2.2 防止焊接热裂纹的途径
对于液化裂纹目前还无行之有效的防止措施,一般的办法是减小近缝区过热。对于焊缝金属的结晶裂纹主要是通过合理选定焊缝的合金成分并配合适当的焊接工艺来进行控制。
(1)控制成分
从抗裂角度考虑,调整焊缝合金系统的着眼点在于控制适量的易熔共晶并缩小
结晶温度区间。由于现有铝合金均为共晶型合金,少量易熔共晶的存在总是增大凝固裂纹倾向,所以,一般都是使主要合金元素含量超过裂纹倾向最大时的合金成分,以便能产生愈合作用。
(2)在焊丝中添加变质剂
铝合金焊丝中几乎都有Ti、Zr、B、V等微量元素,一般都是作为变质剂加入的。不仅可以细化晶粒而改善塑性、韧性,并可显著提高抗裂性能。Ti、Zr、B、V、Ta等元素的共同特点是都能同铝形成一系列包晶反应生成细小的难熔质点,可成为液体金属凝固时的非自发凝固的晶核,从而可以产生细化晶粒的作用。
(3)合理选用焊接工艺参数
焊接工艺参数影响凝固过程的不平衡性和凝固的组织状态,也影响凝固过程中
的应变增长速度,因而影响裂纹的产生。热能集中的焊接方法,有利于快速进行焊接过程,可防止形成方向性强的粗大柱状晶,因而可以改善抗裂性【5】。减小焊接电流、降低拘束度、改善装配间隙对减小热裂倾向都是有利的。而焊接速度的提高,促使增大焊接接头的应变速度,而增大热裂的倾向。增大焊接速度和和焊接电流,都可促使增大裂纹倾向。
3. 焊接接头的等强性
时效强化铝合金,除了Al-Zn-Mg合金,无论是退火状态下还是时效状态下焊接,若焊后不经热处理,强度均低于母材。所有时效强化的铝合金,焊后不论是否经过时效处理,其接头塑性均未能达到母材的水平【1】。就焊缝而言,由于是铸造组织,即使在退火状态以及焊缝成分同母材基本一样的条件下,强度可能差别不大,但焊缝塑性一般都不如母材。若焊缝成分不同于母材,焊缝性能将主要决定于所用的焊接材料。为保证焊缝强度与塑性,固溶强化型合金系统要优于共晶型合金系统。一般说来,焊接线能量越大,焊缝性能下降的趋势也越大【1】。对于熔合区,在时效强化铝合金焊接时,除了晶粒粗化,还可能因晶界液化而产生显微裂纹。所以,熔合区的变化主要是恶化塑性。
总之,铝合金应为具有重量轻、抗腐蚀、易成型等优点;随着新型硬铝、超硬铝等材料的出现使得这类材料的性能不断提高,因而在航空、航天、高速列车、高速舰艇、汽车等工业制造领域得到了越来越广泛的应用。同时由于铝及其合金由于热膨胀系数大而引起的较大变形;易氧化焊接时需要用惰性气体保护;易产生气孔、热裂纹以及热影响区的软化、强度降低问题。为了解决以上问题搅拌摩擦焊作为一种新型的焊接方式逐渐在铝及其合金的焊接中广泛之用。深入的研究铝及其合金的焊接性是开发新型铝合金及解决其焊接问题的前提。

㈢ 铝镁的焊接工艺及技巧

铝镁合金焊缝中的气孔主要是由氢引起的。氢的来源有:焊丝和板材中溶解的氢及 其表面氧化膜吸附的结晶水;氩气中的氢和湿气;焊接时由于保护不好空气中的氢和水气进入焊 接熔池等。氢在铝的熔点温度下溶解度发生突变,并随温度增加而急增。铝镁合金在焊接时,焊 缝中能否产生气泡首先取决于溶入氢的浓度,在溶入氢的浓度小于0.69 cm/100g 时,形成气泡 的可能性极小。但在实际焊接过程中,由于某些因素控制不严,在电弧高温作用下,溶解于铝中 氢的浓度就会大于0.69 cm/100g,此时气孔的产生主要取决于结晶速度:当结晶速度快到恰好 抑制了气泡的形成,则氢只能饱和固溶于焊缝金属中,而不以气泡形式逸出,气孔就会发生;当 结晶速度足够慢,已形成的氢气泡来得及逸出焊缝溶池时,也不会形成气孔;当结晶速度正好使 气泡能够形成而来不及逸出时便产生气孔。其次铝镁合金的导热性强,在同样的工艺条件下其熔 合区的冷却速度是钢的4~7倍,不利于气泡的浮出,实际冷却条件下是非平衡状态。实际生产中 发现铝镁合金对氢的溶解度较大,对气孔的敏感性比纯铝低,出现的气孔比较少。 弧柱气氛中水分弧柱空间总是或多或少存在一定数量的水分,尤其在潮湿季节或湿度大的环境里进行焊接时,由 弧柱气氛中的水分分解产生的氢,溶入过热的熔融金属中,是焊缝气孔产生的主要原因。 弧柱气氛中的氢形成焊缝的气孔还与其在铝镁合金中溶解度的变化特性有关,如图3-1所示。在 平衡状态下,氢的溶解度沿图中的实线发生变化,在凝固点时可从0.69 mL/100g 突降到 0.036mL/100g,相差约20倍(在钢中只差不到2倍),这就是形成气孔的重要原因之一。况且铝镁 合金的导热性很强,在同样的工艺条件下,熔合区的冷却速度是高强钢的4~7倍,不利于气泡的 浮出,更易促使形成气孔。而在实际的冷却条件下是非平衡状态,溶解度变化沿a 间溶解度差所造成的气泡数量虽然不多,但可能来不及逸出,而在上浮途中被“搁浅”,形成粗大而孤立的“皮下气孔”;同样,若 冷却速度较小,从a 到b’气孔虽然多一些,但可能来得及聚合浮出,在凝固点时,由于溶解度 突变 c’),伴随着凝固过程可在结晶的枝晶前沿形成许多微小气泡,枝晶晶体的交互生长致使气泡的生长受到限制,并且不利于浮出,因而可沿结晶的层撞线形成均布形式的 小气孔,称为“结晶层气孔”。 不同的合金系统,对弧柱气氛中水分的敏感性不同,纯铝对气氛中水分最为敏感。Al-Mg 合金含 Mg 量增高,氢的溶解度和引起气孔的临界分压PH2均随之增大,因而对吸收气氛中水分不太敏感。 相比起来,仅对气氛中水分而言,同样焊接条件下,纯铝焊缝产生气孔的倾向要大些。 不同的焊接方法,对弧柱气氛中水分的敏感性也是不同的。TIG 或MIG 焊接时氢的吸收速率和吸 收数量有明显差别。在MIG 焊接时,焊丝是以细小熔滴形式通过弧柱而落入熔池,由于弧柱温度 最高,且熔滴比面积很大,熔滴金属显然最有利于吸收氢;而TIG 焊接时,主要是熔池金属表面 与气体氢反应,因其比表面积小和熔池温度低于弧柱温度,吸收氢的条件不如MIG 焊时有利。同 时,MIG 焊的熔池深度一般大于TIG 焊时深度,也不利于气泡的浮出。所以,MIG 焊焊接时,在 同样的气氛条件下,焊缝气孔倾向要比TIG 焊时大些。 氧化膜中水分在正常的焊接条件下,对于气氛中的水分已经尽量加以限制,这时,焊丝或工件的氧化膜中所吸 附的水分将是生产焊缝气孔的主要原因。而氧化膜不致密、吸水性强的铝合金,要比氧化膜致密 的纯铝具有更大的气孔倾向。这是因为铝镁合金的氧化膜是由Al2O3和MgO 所构成,而MgO 越多, 形成的氧化膜越不致密,因而更容易吸附水分。 MIG焊接时,焊丝表面氧化膜的作用将具有重要意义。MIG 焊接时,由于熔深较大,工件端 部的氧化膜迅速熔化掉,有利于氧化膜中水分的排除,坡口氧化膜对焊缝气孔的影响就小得多了。 焊丝表面氧化膜的清理情况对焊缝含氢量的影响是比较大的, Al-Mg 合金焊丝,则其影响更显 著。实践表明,在严格限制弧柱气氛水分的MIG 焊接条件下,用Al-Mg 合金焊丝比用纯铝焊丝时 具有较大的气孔倾向。 TIG 焊接时,在熔透不足的情况下,母材坡口根部未除净的氧化膜中所吸附的水分,常常是产生 焊缝气孔的主要原因。这种氧化膜不仅提供了氢的来源,而且能使气泡聚集附着。在刚刚形成熔 池时,如果坡口附近的氧化膜未能完全熔化而残存下来,则氧化膜中水分因受热而分解出氢,并 在氧化膜上萌生出气泡;由于气泡是附着在残留氧化膜上,不容易脱离浮出,而且还因气泡是在 熔化的早期形成的,有条件长大,所以常常造成集中形式的大气孔。这种气孔在焊缝根部有未熔 合是就更严重。坡口端部氧化膜引起的气孔,常常沿着熔合区原坡口边缘分布,且内壁呈氧化色 彩,是其重要特征。由于Al-Mg 合金比纯铝更容易形成疏松而吸水性强的厚氧化膜,所以Al-Mg 合金比纯铝更容易产生这种集中形式的氧化膜气孔。为此,焊接铝镁合金时,焊前必须特别仔细 地清理坡口端部的氧化膜。 顺便提到,母材表面氧化膜也会在近缝区引起“气孔”,主要发现于Al-Mg 合金气焊的条件下, 实际上用气焊火焰沿板表面加热一道后,也能看到这种现象。这种“气孔”往往以表面密集的小 颗粒状的“鼓泡”形式呈现出来,也可认为是“皮下气泡”。关于这种“气孔”的产生机理,还 没有比较合理的解释。 材料特性由于液态铝在高温时能吸收大量的氢,冷却时氢在其中的溶解能力急剧下降,在固态时又几乎不 溶解氢,致使原来溶于液态铝的氢大量析出,形成气泡。同时,因铝及铝合金密度小、导热性很 强,不利于气泡的逸出,因此,铝及铝合金焊接易产生气孔。此外,铝镁合金化学活泼性强,表 面极易形成熔点高的氧化膜Al2O3和MgO,由于MgO 的存在,形成的氧化膜疏松且吸水性强,这 就更难避免焊缝中产生密集气孔。用TIG 焊,虽然负半周瞬间氩离子对氧化膜具有“阴极雾化” 作用,但并不能去除氧化膜中的水分,因而铝镁合金焊接比纯铝具有更大的气孔倾向。 氩气的流量与纯度氩气的流量是影响熔池保护效果的一个重要参数。流量过小,氩气挺度不够,排除周围空气能力 弱,保护效果差。但是流量过大,不仅浪费氩气,而且会引起喷出气流层流区缩短,紊流区扩大, 将空气卷入保护区,反而降低了保护效果,使焊缝易产生气孔。这一点在现场施焊时,往往被忽 视。因此,必须选择合适的氩气流量。氩气流量与喷嘴直径大小有关。氩气的纯度对焊接质量也 有较大的影响。氩气纯度低、杂质多,可增加弧柱气氛中氢的含量,同时也降低“阴极雾化”效 焊接工艺焊件坡口准备、组对方式和焊接工艺参数的选择对防止气孔产生至关重要。焊件组对时根部留有 间隙,可使氧化膜有效地暴露在电弧作用范围内。改变焊接参数可影响气体逸出和溶入熔池条件。 焊接速度过慢,熔池保留时间长,增加氢的溶入量;焊接速度较快,易产生未焊透和未熔合缺陷。 实践证明,采用较快的焊接速度,并配以较大的焊接电流,可有效防止气孔的产生。增大焊接电 流不仅能保证根部熔合,而且能增加电弧对熔池的搅拌作用,有利于根部氧化膜中气泡的浮出, 从而减少气孔的产生。 焊接操作技术掌握熟练的操作技能也是防止气孔的一个重要环节。铝镁合金管道现场焊接位置一般为全位置焊 接,施焊时金属熔池所处空间位置不断改变,操作难度较大。但焊枪与工件表面后倾角不能随熔 池位置的改变而任意改变。若夹角过小,其内侧产生紊流,外侧则氩气挺度不够,气体保护熔池 效果差。水平管仰焊接头部位可采用交叉接头法,以避免接头部位产生密集气孔。此外,钨极伸 出长度过长、电弧过长或不稳等,都可能造成保护气体的污染而使焊缝产生气孔。 其它影响因素除上述因素外,还应注意环境因素等方面的影响。在高湿度的环境下,焊丝或输氩管内壁易吸附 结晶水。因此,环境相对湿度愈低愈好。环境温度低于5C 施焊时要预热。

㈣ 铝及铝合金的焊接特点有哪些

由于铝及铝合金所具有独特的物理化学性能,在焊接过程中会产生一系列的困难和特点,具体表现有以下几点:
(1) 强的氧化能力:铝与氧的亲和力很大,在空气中碧者极易与氧结合生成致密结实的A1<sub>2</sub>03薄膜,厚度约0.1pm。Al203的熔点高达2 050T,远远超过铝合金的熔点,而且密度大,约为铝的1.4倍。在焊接过程中,氧化铝薄膜会阻碍金属之间的良好结合。因此,为保证焊接质量,焊接前必须严格清理焊件表面的氧化物,并防止在焊接过程中再氧化。对熔化金属和处于高温下的金属进行有效的保护,这是铝及铝合金焊接的一个重要特点。
(2) 热导系数和比热容等都很大(约比钢大1倍多),在焊接过程中大量的热量能被迅速传导到基本金属内部,因此焊接铝及铝合金比钢要消耗更多的热量。为获得高质量的焊接接头,必须采用能量集中、功率大的热源,有时需采用预热等工艺措施。
(3) 热裂纹倾向性大:铝及铝合金的线膨胀系数约为钢的两倍,凝固时的体积收缩率达6. 5%左右。因此焊接某些铝合金时,往往由于过大的内应力而在脆性温度区间内产生热裂纹,这是铝合金尤其是高强铝合金焊接时最常见的严重缺陷之一。生产中常采用调整焊丝成分的方法防止裂纹的产生,如焊丝SAlSi5。采用合理的焊接工艺对于防止热裂纹的产生也是有利的和必要的。
(4) 容易形成气孔:焊接接头中的气孔是铝及合金焊接时易产生的另一个常见的缺陷,氢是熔焊时产生气孔的主要原因。铝及铝合金时的液体熔池很容易吸收气体,高温下溶入的大量气体,在焊后冷却凝固过程中来不及析出,而聚集在焊缝中形成气孔。弧柱气氛中的水分,焊接材料液脊及母材表面氧化膜吸附的水分都是焊缝气体中氢的主要来源,因此焊接前必须严格清理,并合理选择焊接工艺防止气孔的产生。
(5) 焊接热对基体金属有影响:焊接可热处理强化的铝合金时,由于焊接热的影响,会使基体金属近缝区某些部位的力学性能变坏,对于冷作硬化的合金也是如此,使接头性能弱化,并且焊接热输入越大,性能降低的程度也愈严重。
(6) 无色泽变化:铝及铝合金从固态变闹慧渗成液态时,无明显的色泽变化。因此在焊接过程中给操作者带来不少困难。

㈤ 铝焊接表面处理问题

铝表面镀镍
通过电解或化学方法在铝上沉上一层镍的方法,称为镀镍。镀镍分电镀镍和化学镀镍。
电镀镍是在由镍盐(称主盐)、导电盐、pH缓冲剂、润湿剂组成的电解液中,阳极用金属镍,阴极为镀件,通以直流电,在阴极(镀件)上沉积上一层均匀、致密的镍镀层。从加有光亮剂的镀液中获得的是亮镍,而在没有加入光亮剂的电解液中获得的是暗镍。化学镀镍是在加有金属盐和还原剂等的溶液中,通过自催化反应在材料表面上获得镀镍层的方法。

硬质氧化:
硬质氧化全称硬质阳极氧化处理。 铝合金的硬质阳极氧化处理主要用于工程或军事目的,它既适用于变形铝合金,更多可能用于压铸造合金零件部件。铝是钝化型金属,与钛、钽、铌等金属一样,表面钝态氧化膜是提供保护的重要因素,因此,阳极氧化是一种非常有效的金属保护手段。铝及铝合金的阳极氧化膜,已不具备金属的导电性质,而成为良好的绝缘材料。
(1)硬度较高。
(2) 有较高的耐蚀性。
(3)有较强的吸附能力。
4)有很好的绝缘性能。
(5) 绝热抗热性能强。阳极氧化膜可耐温1500℃左右,而纯铝只能耐660℃。

硬质氧化后,铝及铝合金的阳极氧化膜,已不具备金属的导电性质,而成为良好的绝缘材料。所以表面不能焊接东西。而镀镍表面还是金属材质,可以焊接。

㈥ 铝合金焊接缺陷

一、强的氧化能力铝与氧的亲和力很强,在空气中极易与氧结合生成致密而结实的AL2O3薄膜,厚度约为0.1μm,熔点高达2050℃,远远超过铝及铝合金的熔点,而且密度很大,约为铝的1.4倍。在焊接过程中,氧化铝薄膜会阻碍金属之间的良好结合,并易造成夹渣。氧化膜还会吸附水分,焊接时会促使焊缝生成气孔。这些缺陷,都会降低焊接接头的性能。为了保证焊接质量,焊前必须严格清理焊件表面的氧化物,并防止在焊接过程中再氧化,对熔化金属和处于高温下的金属进行有效的保护,这是铝及铝合金焊接的一个重要特点。具体的保护措施是:

1、焊前用机械或化学方法清除工件坡口及周围部分和焊丝表面的氧化物;

2、焊接过程中要采用合格的保护气体进行保护;

3、在气焊时,采用熔剂,在焊接过程中不断用焊丝挑破熔池表面的氧化膜。

二、铝的热导率和比热大,导热快尽管铝及铝合金的熔点远比钢低,但是铝及铝合金的导热系数、比热容都很大,比钢大一倍多,在焊接过程中大量的热能被迅速传导到基体金属内部,为了获得高质量的焊接接头,必须采用能量集中、功率大的热源,有时需采用预热等工艺措施,才能实现熔焊过程。

三、线膨胀系数大铝及铝合金的线膨胀系数约为钢的2倍,凝固时体积收缩率达6.5%-6.6%,因此易产生焊接变形。防止变形的有效措施是除了选择合理的工艺参数和焊接顺序外,采用适宜的焊接工装也是非常重要的,焊接薄板时尤其如此。另外,某些铝及铝合金焊接时,在焊缝金属中形成结晶裂纹的倾向性和在热影响区形成液化裂纹的倾向性均较大,往往由于过大的内应力而在脆性温度区间内产生热裂纹。这是铝合金,尤其是高强铝合金焊接时最常见的严重缺陷之一。在实际焊接现场中防止这类裂纹的措施主要是改进接头设计,选择合理的焊接工艺参数和焊接顺序,采用适应母材特点的焊接填充材料等。

四、容易形成气孔

焊接接头中的气孔是铝及铝合金焊接时极易产生的缺陷,尤其是纯铝和防锈铝的焊接。氢是铝及铝合金焊接时产生气孔的主要原因,这已为实践所证明。氢的来源,主要是弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材所吸附的水分,其中焊丝及母材表面氧化膜的吸附水分,以焊缝气孔的产生,常常占有突出的地位。

铝及铝合金的液体熔池很容易吸收气体,在高温下溶入的大量气体,在由液态凝固时,溶解度急剧下降,在焊后冷却凝固过程中来不及析出,而聚集在焊缝中形成气孔。为了防止气孔的产生,以获得良好的焊接接头,对氢的来源要加以严格控制,焊前必须严格限制所使用焊接材料(包括焊丝、焊条、熔剂、保护气体)的含水量,使用前要进行干燥处理。清理后的母材及焊丝最好在2-3小时内焊接完毕,最多不超过24小时。TIG焊时,选用大的焊接电流配合较高的焊接速度。MIG焊时,选用大的焊接电流慢的焊接速度,以提高熔池的存在时间。Al-Li合金焊接时,加强正、背面保护,配合坡口刮削,清除概况氧化膜,可有效地防止气孔。

五、焊接接头容易软化

焊接可热处理强化的铝合金时,由于焊接热的影响,焊接接头中热影响区会出现软化,即强度降低,使基体金属近缝区部位的一些力学性能变坏。对于冷作硬化的合金也是如此,使接头性能弱化,并且焊接线能量越大,性能降低的程序也愈严重。针对此类问题,采取的措施主要是制定符合特定材料焊接的工艺,如限制焊接条件,采取适当的焊接顺序,控制预热温度和层间温度,焊后热处理等。对于焊后软化不能恢复的铝合金,最好采用退火或在固溶状态下焊接,焊后再进行热处理,若不允许进行焊后热处理,则应采用能量集中的焊接方法和小线能量焊接,以减小接头强度降低。

六、合金元素蒸发和烧损

某些铝合金含有低沸点的合金元素,这些元素在高温下容易蒸发烧损,从而改变了焊缝金属的化学成分,降低了焊接接头的性能。为了弥补这些烧损,在调整工艺的同时,常常采用含有这些沸点元素含量比母材高的焊丝或其他焊接材料。

七、铝在高温时的强度和塑性低

铝在370℃时强度仅为10Mpa,焊接时会因为不能支撑住液体金属而使焊缝成形不良,甚至形成塌陷或烧穿,为了解决这个问题,焊接铝及铝合金时常常要采用垫板。

八、焊接接头的耐腐蚀性能低于母材

热处理强化铝合金(如硬铝)接头的耐腐蚀性的降低很明显,接头组织越不均匀,耐蚀性越易降低。焊缝金属的纯度或致密性也影响接头耐蚀性能。杂质较多、晶粒粗大以及脆性相析出等,耐蚀性就会明显下降,不仅产生局部表面腐蚀而且经常出现晶间腐蚀,此外对于铝合金,焊接应力的存在也是影响耐蚀性的一个重要因素。

为了提高焊接接头的耐蚀性,主要采取以下几个措施:

1、改善接头组织成分的不均匀性。主要是通过焊接材料使焊缝合金化,细化晶粒并防止缺陷;同时调整焊接工艺以减小热影响区,并防止过热,焊后热处理。

2、消除焊接应力,如局部表面拉应力可以采用局部锤击办法来消除。

3、采取保护措施,如采取阳极氧化处理或涂层等。

九、无色泽变化,给焊接操作带来困难

铝及铝合金焊接时由固态转变为液态时,没有明显的颜色变化,因此在焊接过程中给操作者带来不少困难。因此,要求焊工掌握好焊接时的加热温度,尽量采用平焊,在引(熄)弧板上引(熄)弧等。

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