试述铝及铝合金的焊接性

1、蚅袆蒄螂羄袅膄薄袀袄芆螀螆羃荿薃蚂羂蒁莅羀羂膁薁羆羁莃莄袂羀蒅虿螈罿膅蒂蚄羈芇蚈羃羇荿蒀衿肇蒂蚆螅肆膁葿蚁肅芄蚄薇肄蒆蒇羆肃膆螂袂肂芈薅螈肁莀螁蚄肁蒃薄羂膀膂莆袈腿芅薂螄膈莇莅螀膇膇薀蚆膆艿蒃羅膅莁蚈袁膅蒃蒁螇膄膃蚇蚃芃芅蒀羁节莈蚅袇芁蒀蒈袃芀芀螃蝿袇莂薆蚅袆蒄螂羄袅膄薄袀袄芆螀螆羃荿薃蚂羂蒁莅羀羂膁薁羆羁莃莄袂羀蒅虿螈罿膅蒂蚄羈芇蚈羃羇荿蒀衿肇蒂蚆螅肆膁葿蚁肅芄蚄薇肄蒆蒇羆肃膆螂袂肂芈薅螈肁莀螁蚄肁蒃薄羂膀膂莆袈腿芅薂螄膈莇莅螀膇膇薀蚆膆艿蒃羅膅莁蚈袁膅蒃蒁螇膄膃蚇蚃芃芅蒀羁节莈蚅袇芁蒀蒈袃芀芀螃蝿袇莂薆蚅袆蒄螂羄袅膄薄袀袄芆螀螆羃荿薃蚂羂蒁莅羀羂膁薁羆羁莃莄袂羀蒅虿螈罿膅蒂蚄羈芇蚈羃羇荿蒀

2、衿肇蒂蚆螅肆膁葿蚁肅芄蚄薇肄蒆蒇羆肃膆螂袂肂芈薅螈肁莀螁蚄肁蒃薄羂膀膂莆袈腿芅薂螄膈莇莅螀膇膇薀蚆膆艿蒃羅膅莁蚈袁膅蒃蒁螇膄膃蚇蚃芃芅蒀羁节莈蚅袇芁蒀蒈袃芀芀螃蝿袇莂薆蚅袆蒄螂羄袅膄薄袀袄芆螀螆羃荿薃蚂羂蒁莅羀羂膁薁羆羁莃莄袂羀蒅虿螈罿膅蒂蚄羈芇蚈羃羇荿蒀衿肇蒂蚆螅肆膁葿蚁肅芄蚄薇肄蒆蒇羆肃膆螂袂肂芈薅螈肁莀螁蚄肁蒃薄羂膀膂莆袈腿芅薂螄膈莇莅螀膇膇薀蚆膆艿蒃羅膅莁蚈袁膅蒃蒁螇膄膃蚇蚃芃芅蒀羁节莈蚅袇芁蒀蒈袃芀芀螃蝿袇莂薆蚅袆蒄螂羄袅膄薄袀袄芆螀螆羃荿薃蚂羂蒁莅羀羂膁薁羆羁莃莄袂羀蒅虿螈罿膅蒂蚄羈芇蚈羃羇荿蒀衿肇蒂蚆螅肆膁葿蚁肅芄蚄薇肄蒆蒇羆肃膆螂袂肂芈薅螈肁莀螁蚄肁蒃薄羂膀膂莆袈腿芅薂螄膈莇莅

3、螀膇膇薀蚆膆艿蒃羅膅莁蚈袁膅蒃蒁螇膄膃蚇蚃芃芅蒀羁节莈蚅袇芁蒀蒈袃芀芀螃蝿袇莂薆蚅袆蒄螂羄袅膄薄袀袄芆螀螆羃荿薃蚂羂蒁莅羀羂膁薁羆羁莃莄袂羀蒅虿螈罿膅蒂蚄羈芇蚈羃羇荿蒀衿肇蒂蚆螅肆膁葿蚁肅芄蚄薇肄蒆蒇羆肃膆螂袂肂芈薅螈肁莀螁蚄肁蒃薄羂膀膂莆袈腿芅薂螄膈莇莅螀膇膇薀蚆膆艿蒃羅膅莁蚈袁膅蒃蒁螇膄膃蚇蚃芃芅蒀羁节莈蚅袇芁蒀蒈袃芀芀螃蝿袇莂薆蚅袆蒄螂羄袅膄薄袀袄芆螀螆羃荿薃蚂羂蒁莅羀羂膁薁羆羁莃莄袂羀蒅虿螈罿膅蒂蚄羈芇蚈羃羇荿蒀衿肇蒂蚆螅肆膁葿蚁肅芄蚄薇肄蒆蒇羆肃膆螂袂肂芈薅螈肁莀螁蚄肁蒃薄羂膀膂莆袈腿芅薂螄膈莇莅螀膇膇薀蚆膆艿蒃羅膅莁蚈袁膅蒃蒁螇膄膃蚇蚃芃芅蒀羁节莈蚅袇芁蒀蒈袃芀芀螃蝿袇莂薆蚅袆蒄螂

4、羄袅膄薄袀袄芆螀螆羃荿薃蚂羂蒁莅羀羂膁薁羆羁莃莄袂羀蒅虿螈罿膅蒂蚄羈芇蚈羃羇荿蒀衿肇蒂蚆螅肆膁葿蚁肅芄蚄薇肄蒆蒇羆肃膆螂袂肂芈薅螈肁莀螁蚄肁蒃薄羂膀膂莆袈腿芅薂螄膈莇莅螀膇膇薀蚆膆艿蒃羅膅莁蚈袁膅蒃蒁螇膄膃蚇蚃芃芅蒀羁节莈蚅袇芁蒀蒈袃芀芀螃蝿袇莂薆蚅袆蒄螂羄袅膄薄袀袄芆螀螆羃荿薃蚂羂蒁莅羀羂膁薁羆羁莃莄袂羀蒅虿螈罿膅蒂蚄羈芇蚈羃羇荿蒀衿肇蒂蚆螅肆膁葿蚁肅芄蚄薇肄蒆蒇羆肃膆螂袂肂芈薅螈肁莀螁蚄肁蒃薄羂膀膂莆袈腿芅薂螄膈莇莅螀膇膇薀蚆膆艿蒃羅膅莁蚈袁膅蒃蒁螇膄膃蚇蚃芃芅蒀羁节莈蚅袇芁蒀蒈袃芀芀螃蝿袇莂薆蚅袆蒄螂羄袅膄薄袀袄芆螀螆羃荿薃蚂羂蒁莅羀羂膁薁羆羁莃莄袂羀蒅虿螈罿膅蒂蚄羈芇蚈羃羇荿蒀衿肇蒂蚆

5、螅肆膁葿蚁肅芄蚄薇肄蒆蒇羆肃膆螂袂肂芈薅螈肁莀螁蚄肁蒃薄羂 试述铝及铝合金的焊接性。 强的氧化能力 铝在空气中极易与氧结合生成致密结实的al2o3膜薄，厚度约0.1m。al2o3的熔点高达2050，远远超过铝及铝合金的熔点（约660），而且体积质量大，约为铝的1.4倍。焊接过程中，氧化铝薄膜会阻碍金属之间的良好结合，并易形成夹渣。氧化膜还会吸附水分，焊接时会促使焊缝生成气孔。因此，焊前必须严格清理焊件表面的氧化物，并加强焊接区域的保护。 较大的热导率和比热容 铝及铝合金的热导率和比热容约比钢大1倍，焊接过程中大量的热量被迅速传导到基体金属内部。因此，焊接铝及铝合金比钢要消耗更多的热量，焊前常需

6、采取预热等工艺措施。 热裂纹倾向大 线膨胀系数约为钢的2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产生热裂纹。生产中常用调整焊丝成分的方法来防止产生热裂纹，如使用焊丝hs311. 容易形成气孔 形成气孔的气体是氢。氢在液态铝中的溶解度为0.7ml/100g，而在660凝固温度时，氢的溶解度突降至0.04ml/100g，使原来溶解于液态铝中的氢大量析出，形成气泡。同时，铝和铝合金的密度小，气泡在熔池中的上升速度较慢，加上铝的导热性强，熔池冷凝快，因此，上升的气泡往往来不及逸出，留在焊缝内成为气孔。弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分都是氢的

7、主要来源，因此焊前必须严格做好焊件的表面清理工作。 接头不等强度 铝及铝合金的热影响区由于受热而发生软化、强度降低使接头与母材无法达到等强度。纯铝及非热处理强化铝合金接头的强度约为母材的75%100%；热处理强化铝合金的接头强度较小，只有母材的40%505。 焊穿 铝及铝合金从固态转变为液态时，无明显的颜色变化，所以不易判断母材温度，施焊时常会因温度过高无法察觉而导至焊穿。 2.铝及铝合金焊前应进行哪些准备工作？ 焊前清理 清理的目的是去除焊件表面的氧化膜和油污，这是防止产生气孔、夹渣的重要措施。 1）化学清洗 效率高、质量稳定、适用于清理焊丝及尺寸不大、成批生产的焊件。化学清洗分浸洗法和擦洗

8、法两种，清洗剂及清洗工艺，见表37。 表37 铝及铝合金的化学清洗法 工艺 材料 脱 脂 碱 洗 冲洗 中 和 光 化 冲洗 干 燥 naoh溶液的 质量分数 温度 （） 时间 (min) hno3溶液的 质量分数 温度 （） 时间 (min) 纯铝 汽油煤油 6%10% 4050 20 清水 30% 室温 13 清水 风干或 低温干燥 铝镁、 铝锰合金 汽油煤油 6%10% 4050 7 清水 30% 室温 13 清水 风干或 低温干燥 2）机械清理 先用有机溶剂(丙酮、松香或汽油)擦拭焊件表面的油污，然后用细铜线刷至表面露出金属光泽，或者用刮刀清理表面。清理后的焊件应在4h内施焊，否则应重

9、新清理。 垫板 为了保证焊透并使焊件不致焊穿或塌陷，焊前可在接缝下面安放垫板。垫板材料可采用石墨、不锈钢或碳钢，表面开一圆弧形槽，以保证反面焊缝成形。 预热 对薄、小的焊件一般可以不用预热。焊接厚度超过5mm的焊件时，为了使接缝附近达到所需要的温度，焊前应对焊件进行预热，预热温度为100300。 3. 铝及铝合金焊后应进行哪些清理工作？ 焊件焊后留在焊缝及邻近的残存熔剂和焊渣，需要及时清理干净，否则在空气、水分的作用下，残存的溶剂和焊渣会破坏具有防腐作用的氧化铝薄膜，激烈的腐蚀焊件。因此，焊后应立即严格清除焊件上残存的污物。 常用的清渣方法和步骤： 1）在热水中用硬毛刷仔细地洗刷焊接接头。 2

10、）将焊件在温度为6080、质量分数为2%3%的铬酐水溶液或重铬酸钾溶液中浸洗约510min，并用硬毛刷仔细洗刷。 或者将焊件放于1520质量分数为10%的硝酸溶液中浸洗1020min。 3）在热水中冲刷洗涤焊件。 4）将焊件用热空气吹干或在100干燥箱内烘干。 4.试述铝及铝合金钨极氩弧焊的焊接工艺。 焊丝的选用 铝及铝合金用焊丝牌号见表38。其中hs311是一种通用焊丝，采用这种焊丝焊接时，金属流动性好，有较高的抗热裂性能，并能保证一定的强度。但在焊接铝镁合金时，焊缝中会出现脆性化合物mg2si，降低接头的塑性和耐腐蚀性。焊接铝镁合金时应采用hs331。 表38 铝及铝合金用焊丝牌号 统一

11、牌号 名称 化学成分（质量分数）（） 焊缝力学性能 用 途 mg mn si fe al 母材 抗拉强度 （mpa） hs301 纯铝焊丝 余量 纯铝 7080 纯铝及接头质量要求不高的铝合金 hs311 铝硅合金焊丝 46 余量 lf21 120140 除铝镁合金以外的铝合金 hs321 铝锰合金焊丝 1.01.6 余量 lf21 120140 铝锰合金 hs331 铝锰合金焊丝 4.55.7 0.20.6 0.20.5 0.4 余量 lf5 220260 铝镁合金 焊接接头及坡口形式 坡口形式见表39。 焊接电源 应选用交流电源。 5.试述铝及铝合金钨极氩弧焊的焊接工艺参数。 铝及铝合金手

12、工钨极氩弧焊和自动钨极氩弧焊的焊接工艺参数，分别见表40、41。 表40 铝及铝合金手工钨极氩弧焊焊接工艺参数 焊件厚度 (mm) 焊丝直径 （mm） 钨极直径 （mm） 预热温度 （） 焊接电流 （a） 氩气流量 (l/min) 喷嘴孔径 （mm） 焊接层数 （正面/反面） 备 注 1 1.5 2 3 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 1620 2225 1.6 1.62.0 22.5 23 3 34 4 45 45 45 56 56 56 56 56 56 2 2 23 3 4 4 5 5 5 56 56 6 6 6 6 67 100 100150 150200 1802

13、00 200220 200240 200260 200260 200260 4060 5080 90120 150180 180200 180240 240280 160320 280340 300360 340380 340380 360400 360400 300380 360400 79 79 812 812 1015 1015 1620 1620 1620 1822 2024 2024 2530 2530 2530 3035 8 8 812 812 812 1012 1416 1416 1416 1620 1620 1620 1620 2022 1620 2022 正1 正1 正1 正

14、1 12/1 12/1 12/1 2/1 34/12 34/12 34/12 45/12 45/12 45/12 23/23 34/34 卷边焊 卷边或单面对接焊 对接焊 y形坡口对接 y形坡口对接 y形坡口对接 y形坡口对接 y形坡口对接 y形坡口对接 y形坡口对接 y形坡口对接 y形坡口对接 y形坡口对接 y形坡口对接 双v形坡口对接 双v形坡口对接 表41 铝及铝合金自动钨极氩弧焊焊接工艺参数 焊件厚度 (mm) 焊接层数 钨极直径 （mm） 焊丝直径 （mm） 喷嘴孔径 （mm） 氩气流量 (l/min) 焊接电流 （a） 送线速度 (m/h) 1 2 3 4 5 68 812 1 1

15、 12 12 2 23 23 1.52 3 4 5 5 56 6 1.6 1.62 2 23 23 3 34 810 810 1014 1014 1216 1418 1418 56 1214 1418 1418 1620 1824 1824 120160 180220 220240 240280 280320 280320 300340 6570 6570 7075 7075 7580 8085 6. 试述铝及铝合金熔化极氩弧焊的焊接工艺参数。 自动及半自动熔化极氩弧焊焊接铝及铝合金时的焊接工艺参数，分别见表42、表43。焊接电源采用直流反接。 表42 铝及铝合金自动熔化极氩弧焊焊接工艺参数

16、焊件 牌号 焊丝 牌号 焊件 厚度 (mm) 坡口 形式 坡口尺寸 焊丝 直径 喷嘴 孔径 氩气 流量 (l/min) 焊接 电流 (a) 电弧 电压 (v 焊接 速度 (m/h) 备注 钝边 (mm) 坡口 角度 () 间隙 (mm) lps saimg5 5 2.0 22 28 240 2122 42 单面焊双面成形 l2l3 l2 6 8 10 12 14 16 20 25 2830 v形 v形 v形 v形 v形 v形 v形 双v形 4 6 8 10 12 16 21 16 100 100 100 100 100 100 100 100 00.5 00.5 01 01 01 01 01

17、01 01 2.5 2.5 3.0 3.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 22 22 28 28 28 28 28 28 28 3035 3035 3035 3035 4045 4045 5060 5060 5060 230260 300320 310330 320340 380400 380420 450500 490550 560570 2627 2627 2728 2829 2931 2931 2931 2931 2931 25 2428 18 15 18 1720 1719 1315 正反面均焊1层 lf2 lf3 lf3 lf5 12 18 20 25 v形 v形 v形 8

18、 14 16 16 120 120 120 120 01 01 01 01 3.0 4.0 4.0 4.0 22 28 28 28 3035 5060 5060 5060 320350 450470 450700 490520 2830 2930 2830 2931 24 18.7 18 1619 ly11 saisi5 50 双v形 68 75 00.5 4.2 28 50 450500 2427 1518 也可采用双面u形坡口 钝边68mm 7. 试述铝及铝合金的气焊接接工艺。 接头形式 铝及铝合金气焊时不宜采用搭接接头和t形接头，因为这些接头易于残留气焊熔剂和焊渣，不便焊后清理，其接头形

19、式见图9。 火焰和焊嘴号码 气焊时火焰可采用中性焰 （或轻微碳化焰），焊嘴号码根据铝板厚度进行选择，见表44。 定位焊 定位焊时的工艺参数见表45。 焊嘴和焊丝倾角 焊薄板时，焊嘴倾角约为3045，焊丝倾角约为4050；焊厚板时，焊嘴倾角应为50左右，焊丝倾角为4050。 表44 铝及铝合金气焊焊接工艺参数 焊件厚度（mm） 1.2 1.52.0 3.04.0 5.07.0 7.010.0 10.020.0 焊丝直径(mm) 1.52.0 2.02.5 2.03.0 4.05.0 5.06.0 5.06.0 射吸式焊炬型号 h016 h016 h016 h0112 h0112 h0120 焊嘴

20、号码 1 12 34 13 24 43 焊嘴孔径(mm) 0.9 0.91.0 1.11.3 1.41.8 1.62.0 3.03.2 乙炔气消耗量(l/h) 75150 150300 300500 5001400 14002000 2500 表45 铝及铝合金气焊定位焊工艺参数 焊件厚度（mm） 1.5 1.52.0 34 57 710 1016 16 定位焊间距 1030 3050 5070 80100 100120 120180 180240 定位焊缝长度 58 610 1015 2030 3040 4050 5060 定位焊缝余高 11.2 1.22 2.53 35 35 57 68

21、肆腿莃袅肆芁蕿螁肅莄莁蚇膄肃薇薃膃膆莀袁膂莈薅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃虿膀节蒆羈腿莄蚂袄芈蒇蒅螀芇膆蚀蚆袃艿蒃薂袃蒁蚈羁袂膁薁袇袁芃螇螃袀莅蕿虿衿蒈莂羇袈膇薈袃羈芀莀蝿羇莂薆蚅羆肂荿蚁羅芄蚄羀羄莆蒇袆羃蒈蚃螂羂膈蒅蚈羂芀蚁薄肁莃蒄袂肀肂虿螈聿芅蒂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肆芁蕿螁肅莄莁蚇膄肃薇薃膃膆莀袁膂莈薅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃虿膀节蒆羈腿莄蚂袄芈蒇蒅螀芇膆蚀蚆袃艿蒃薂袃蒁蚈羁袂膁薁袇袁芃螇螃袀莅蕿虿衿蒈莂羇袈膇薈袃羈芀莀蝿羇莂薆蚅羆肂荿蚁羅芄蚄羀羄莆蒇袆羃蒈蚃螂羂膈蒅蚈羂芀蚁薄肁莃蒄袂肀肂虿螈聿芅蒂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肆芁蕿螁肅莄莁蚇膄肃薇薃膃膆莀袁膂莈薅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃虿膀节蒆羈腿莄蚂袄芈蒇蒅螀芇膆蚀蚆袃艿蒃薂袃蒁蚈羁袂膁薁袇袁芃螇螃袀莅蕿虿衿蒈莂羇袈膇薈袃羈芀莀蝿羇莂薆蚅羆肂荿蚁羅芄蚄羀羄莆蒇袆羃蒈蚃螂羂膈蒅蚈羂芀蚁薄肁莃蒄袂肀肂虿螈聿芅蒂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肆芁蕿螁肅莄莁蚇膄肃薇薃膃膆莀袁膂莈薅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃虿膀节蒆羈腿莄蚂袄芈蒇蒅螀芇膆蚀蚆袃艿蒃薂袃蒁蚈羁袂膁薁袇袁芃螇螃袀莅蕿虿衿蒈莂羇袈膇薈袃羈芀莀蝿羇莂薆蚅羆肂荿蚁羅芄蚄羀羄莆蒇袆羃蒈蚃螂羂膈蒅蚈羂芀蚁薄肁莃蒄袂肀肂虿螈聿芅蒂螄肈莇螇