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鋁合金焊絲在焊接時容易出現(xiàn)哪些問題呢?出現(xiàn)這些問題的時候要怎么解決?現(xiàn)在由浙江宇光鋁材有限公司來分析整理一下這些問題:
(1)鋁在空氣中及焊接時極易氧化,生成的氧化鋁(Al2O3)熔點(diǎn)高、非常穩(wěn)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(chǎn)生氣孔。焊接前應(yīng)采用化學(xué)或機(jī)械方法進(jìn)行嚴(yán)格表面清理,清除其表面氧化膜。在焊接過程加強(qiáng)保護(hù),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,采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(hù),或者采用大規(guī)范的熔化極氣體保護(hù)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(dǎo)率和比熱容均約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍多。鋁的熱導(dǎo)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(dǎo)到基體金屬內(nèi)部,因而焊接鋁及鋁合金時,能量除消耗于熔化金屬熔池外,還要有更多的熱量無謂消耗于金屬其他部位,這種無用能量的消耗要比鋼的焊接更為顯著,為了獲得的焊接接頭,應(yīng)當(dāng)盡量采用能量集中、功率大的能源,有時也可采用預(yù)熱等工藝措施。
(3)鋁及鋁合金的線膨脹系數(shù)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(yīng)力較大,因此,需采取預(yù)防焊接變形的措施。鋁焊接熔池凝固時容易產(chǎn)生縮孔、縮松、熱裂紋及較高的內(nèi)應(yīng)力。生產(chǎn)中可采用調(diào)整焊絲成分與焊接工藝的措施防止熱裂紋的產(chǎn)生。在耐蝕性允許的情況下,可采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(jié)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(yīng)減小。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗,當(dāng)含硅5%~6%時可不產(chǎn)生熱裂,因而采用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(qiáng),固、液轉(zhuǎn)態(tài)時,沒有明顯的色澤變化,焊接操作時判斷難。高溫鋁強(qiáng)度很低,支撐熔池困難,容易焊穿。
(5)鋁及鋁合金在液態(tài)能溶解大量的氫,固態(tài)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(yán)格控制,以防止氣孔的形成。
(6)合金元素易蒸發(fā)、燒損,使焊縫性能下降。
(7)母材基體金屬如為變形強(qiáng)化或固溶時效強(qiáng)化時,焊接熱會使熱影響區(qū)的強(qiáng)度下降。
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,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,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,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,也會出現(xiàn)大量的致密氣孔,當(dāng)空氣相對濕度超過80%時,如果不采取加熱等措施,焊縫就會明顯出現(xiàn)氣孔。同時,采用小電流慢速焊,加大焊縫冷卻時間,并利用焊絲電弧進(jìn)行熔池攪動,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,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。高溫時鋁的強(qiáng)度和塑性很低,破壞了焊縫金屬的成形,有時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,無明顯的顏色變化,使操作者難以掌握加熱溫度
鋁焊絲如何選擇
為了得到性能良好的焊接接頭,應(yīng)從焊接構(gòu)件使用目的考慮,選擇適合于母材的鋁焊絲作填充材料。
(1)焊縫金屬的裂紋敏感性
選擇具有熔化溫度低于母材的填充金屬,可大大減小熱影響區(qū)中晶間裂紋傾向。故用合金含量母材的焊絲作填充金屬,通??煞乐购缚p金屬裂紋。如含0.6%硅的6061合金,如果用6061作填充金屬,裂紋敏感性很大,但用含5%硅的4043焊絲作填充金屬,熔化溫度比母材低,在冷卻過程中比母材具有更好的塑性以消除引起裂紋的收縮應(yīng)力,所以抗裂性良好。還應(yīng)注意避免產(chǎn)生對裂紋敏感的焊縫金屬成分,如在鋁合金焊縫中不希望有鎂與銅的組合,因此5000系列焊絲還應(yīng)用于焊接2000系列母材;面2219焊絲不應(yīng)用于5000系列的母材。
(2)接頭強(qiáng)度
焊接接頭的強(qiáng)度隨著焊絲的合金元素含量變化。即對于非熱處理合金的焊接接頭強(qiáng)度,按1000系、4000系和5000系的次序。在5000系中隨鎂、錳等含量增加,焊接接頭強(qiáng)度按5554、5654、5356、5183、5556的順序增加。
(3)接頭的加工性(塑性)
需要彎曲加工的焊接接頭,一般加工性受塑性的影響,而塑性隨著強(qiáng)度的而降低。特別是含3%鎂以上的母材(5154、5056、5082、5182、5083、5086)避免使用含硅的焊絲(4043、4047)。這種組合形成大量的Mg2Si,塑性下降。
(4)陽極氧化處理后的色差
為了提高耐蝕性,焊后常進(jìn)行陽極氧化處理,若焊縫金屬的成分明顯不同于母材,或焊縫金屬的鑄造組織不同于母材的壓延組織,焊縫金屬在陽極氧化工藝處理后產(chǎn)生色差。例如含硅的4000系焊絲的焊縫陽極氧化處理后呈灰黑色,2000第、5000系和6000系母材呈銀白色。所以若外觀顏色匹配是重要指標(biāo)時,選擇焊絲時考慮所形成焊縫組織的成分及組織。
(5)高溫下接頭的力學(xué)性能及耐蝕性
含3%鎂以上的5000系焊絲(5654、5356、5556、5183)應(yīng)避免在使用溫度65攝氏度以上的結(jié)構(gòu)中采用,因為這些合金對應(yīng)力腐蝕裂紋很敏感,在上述溫度和腐蝕環(huán)境中會發(fā)生應(yīng)力腐蝕龜裂。
鋁鋁焊絲又稱鋁鋁藥芯焊絲,因此種焊絲可以把鋁材和鋁材焊接起來而得名。它不同于普通鋁焊絲要用氬弧焊機(jī)焊接,也不同于鋁硅焊絲4047需要配合釬劑才能焊接,而只需通過火焰或感應(yīng)直接可以釬焊焊接(因為自帶釬劑,所以不需要另加釬劑)。
此焊絲焊接出來的工件的抗拉抗剪強(qiáng)度(接頭牢固性不低于基材)、導(dǎo)電性能、耐腐蝕性能都較好,而且質(zhì)量穩(wěn)定,此焊絲的釬劑成分和性能見嵩峰機(jī)電。
與使用氬弧焊機(jī)用鋁焊絲焊接相比,用鋁鋁焊絲工人操作簡單、焊接設(shè)備簡單、焊接不會使基材的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化
鉻鎳不銹鋼焊條具有良好的耐腐蝕性和抗氧化性,并將其廣泛用于化肥,石油和醫(yī)療機(jī)械制造等領(lǐng)域。為了防止由于加熱引起的晶間腐蝕,焊接電流不應(yīng)該太大,比碳鋼焊條要小20%左右,電弧也不應(yīng)太長,層間冷卻快,所以焊接窄焊道較好。
銀焊絲和銀焊條是一種常用的焊接材料,具有以下特點(diǎn):
1. 導(dǎo)電性好:銀具有良好的導(dǎo)電性能,可以提供的電流傳輸能力,并保持焊接點(diǎn)的穩(wěn)定性。
2. 熱導(dǎo)性好:銀的熱導(dǎo)性能較高,可以快速傳導(dǎo)熱量,有助于焊接過程的熱均勻分布,減少熱應(yīng)力和熱變形。
3. 高抗腐蝕性:銀具有良好的抗腐蝕性,可以在氧化環(huán)境下形成致密的氧化物保護(hù)層,有效防止氧化和腐蝕。
4. 焊接強(qiáng)度高:銀焊絲和銀焊條在焊接接頭上形成堅固的連接,具有較高的焊接強(qiáng)度和可靠性。
5. 易于操作:銀焊絲和銀焊條具有良好的可塑性和可調(diào)性,易于操作和控制焊接的質(zhì)量。
總的來說,銀焊絲和銀焊條具有導(dǎo)電性好、熱導(dǎo)性好、抗腐蝕性高、焊接強(qiáng)度高和易于操作等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于電子、電器、儀器儀表等領(lǐng)域的焊接工藝中。
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