焊接工藝
1焊接材料的選擇
焊絲原則上選擇與母材成分相同的鋁及鋁合金焊絲或板條。氬氣純度>99.95%,盡量選用大直徑焊絲。在Al-Mg系鋁合金的弧焊中,通常都是推薦使用CB-AMr2、CB-AMr3、CB-AMr6、CB- AMr61、CB-AMr63、1557、1577焊條,對(duì)Al-Cu系鋁合金則推薦用01201和01217。
2 組對(duì)與點(diǎn)固焊
由于鋁及鋁合金管導(dǎo)熱快、熔池結(jié)晶快,所以.組對(duì)時(shí)不留間隙、鈍邊,應(yīng)避免強(qiáng)制進(jìn)行,以減少焊接后產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力,定位焊縫長(zhǎng)度10-15mm為易。定位焊位置在管的7點(diǎn)、9點(diǎn)、12點(diǎn)處。定位焊焊縫常做為正式焊縫保留,因此發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)處理。焊前對(duì)定位焊表面黑粉、氧化膜進(jìn)行清除,并將兩端修成緩坡型。焊件不需要預(yù)熱.焊前在試板上試焊,當(dāng)確認(rèn)無(wú)氣孔后再進(jìn)行正式焊接。采用高頻引弧,起弧點(diǎn)應(yīng)越過(guò)中心線20mm左右,并停留不動(dòng)約2-3秒。然后在焊透的情況下,采用大電流、快速焊。焊絲不擺動(dòng),焊絲端部不應(yīng)離開(kāi)氬氣保護(hù)區(qū)。如離開(kāi)氬氣保護(hù)區(qū).焊絲端部應(yīng)剪掉。焊絲與焊縫表面的夾角宜在15O右。焊槍與焊縫表面的夾角宜保持在80O~90O之間。為氬氣保護(hù)區(qū)和增強(qiáng)保護(hù)效果,可采用大直徑焊槍瓷嘴,加大焊槍氬氣流量。當(dāng)噴嘴上有明顯阻礙氬氣氣流流通的飛濺物附著時(shí)。將飛濺物清除或更換噴嘴。當(dāng)鎢極端部出現(xiàn)污染,形狀不規(guī)則等現(xiàn)象時(shí).修整或更換。鎢極不宜伸出噴嘴外。焊接溫度的控制主要是焊接速度和焊接電流大小的控制。試驗(yàn)結(jié)果表明,大電流、快速焊能有效防止氣孔的產(chǎn)生。這主要是由于在焊接過(guò)程中以較快速度焊透焊縫,熔化金屬受熱時(shí)間短,吸收氣體的機(jī)會(huì)少。收弧時(shí),注意填滿弧坑,縮小溶池,避免產(chǎn)生縮孔,終點(diǎn)的結(jié)合處應(yīng)焊過(guò)20~30mm。?;『?,要延遲停氣6秒??尚D(zhuǎn)的鋁及鋁合金管對(duì)接平焊時(shí).焊炬應(yīng)處于稍帶上坡焊位置。這樣有利于焊透。厚壁管子底層焊時(shí)??刹惶罴雍附z。但以后的焊層需加焊絲。
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(chǎng)合。飛機(jī)重型、鍛件、厚板和擠壓材料,車(chē)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(chē)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(chē)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(kāi)裂能力
2618
模鍛件與自由鍛件。活塞和航空發(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)龋ㄖc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(chē)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(chóng)器罩,以及需要有高抗蝕性的其他場(chǎng)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(chǎng)合,諸如艦艇、汽車(chē)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(chǎng)合,例如艦艇、汽車(chē)、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(lái)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(chē)車(chē)身板
6010
薄板:汽車(chē)車(chē)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(chē)、塔式建筑、船舶、電車(chē)、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(kāi)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(lèi)零件對(duì)合金的要求是:抗剝落腐蝕、應(yīng)力腐蝕開(kāi)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(kāi)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
容器規(guī)范采用的鋁及鋁合金 要求制造容器的材料具有良好的成形性和焊接性,JB/T4734-2002《鋁制焊接容器》中采用的鋁及鋁合金有:
產(chǎn)業(yè)純鋁 1A85、1050A、1060和1200。
Al-Cu合金 2014。
Al-Mn合金 3003和3004。
Al-Mg合金 5A02、5A03、5A05、5052、5052、5058和5086。
Al-Mg-Si合金 6A02、6061和6063。
典型牌號(hào)鋁及鋁合金化學(xué)成分和力學(xué)性能,可查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
鋁及鋁合金的焊接工藝
鋁及鋁合金的焊接特點(diǎn)
(1) 鋁在空氣中及焊接時(shí)極易氧化,天生的氧化鋁(Al2O3)熔點(diǎn)高、非常穩(wěn)定,不易往除。阻礙母材的熔化和熔合,氧化膜的比重大,不易浮出表面,易天生夾渣、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(guò)程加強(qiáng)保護(hù),防止其氧化。鎢極氬弧焊時(shí),選用交流電源,通過(guò)“陰極清理”作用,往除氧化膜。氣焊時(shí),采用往除氧化膜的焊劑。在厚板焊接時(shí),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(guò)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(shí),能量除消耗于熔化金屬熔池外,還要有更多的熱量無(wú)謂消耗于金屬其他部位,這種無(wú)用能量的消耗要比鋼的焊接更為明顯,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(shí)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(shí)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(shí)輕易產(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。在耐蝕性答應(yīng)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(shí)熱裂傾向較大,隨著硅含量增加,合金結(jié)晶溫度范圍變小,活動(dòng)性明顯進(jìn)步,收縮率下降,熱裂傾向也相應(yīng)減小。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),當(dāng)含硅5%~6%時(shí)可不產(chǎn)生熱裂,因而采用SAlSi條(硅含量4.5%~6%)焊絲會(huì)有更好的抗裂性。
(4)鋁對(duì)光、熱的反射能力較強(qiáng),固、液轉(zhuǎn)態(tài)時(shí),沒(méi)有明顯的光彩變化,焊接操縱時(shí)判定難。高溫鋁強(qiáng)度很低,支撐熔池困難,輕易焊穿。
(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(guò)程中,氫來(lái)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(lái)源。因此,對(duì)氫的來(lái)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(shí)效強(qiáng)化時(shí),焊接熱會(huì)使熱影響區(qū)的強(qiáng)度下降。
(8) 鋁為面心立方晶格,沒(méi)有同素異構(gòu)體,加熱與冷卻過(guò)程中沒(méi)有相變,焊縫晶粒易粗大,不能通過(guò)相變來(lái)細(xì)化晶粒。