2A12铝合金焊接工艺设计

1、目录第-章2A12铝合金概述2第二章2A12铝合金材料成分和力学性能22A12铝合金材料成分22A12铝合金力学性能3第三章2A12铝合金材料焊接性分析3.3.1焊缝中的气孔33±1熔焊时形成气孔的原因3.3 ±2防止焊缝气孔的途径4.3.2焊接热裂纹63.2.1铝合金焊接热裂纹的特点及形成原因6.3.2.2防止焊接热裂纹的途径7.3.3焊接接头的“等强性”.9.3.4焊接接头的耐蚀性1.0.3.5其他焊接缺陷1.1第四章2A12铝合金平板对接焊接工艺.1.1.4.1焊前准备和预热1.1.4.1.1 化学清理1.2.4.1.2 机械清理12.4.1.3 焊前预热12.垫板1

2、.24.2焊接方法134.3坡口设计1.44.4焊接材料.54.5焊接参数.54.6焊接变形及控制16.焊后处理164.7.1清理残渣16.4.7.2焊件的表面处理1.7.4.7.3焊后热处理2.0.4.8焊缝的整形和焊缝缺陷的返修20.第五章2A12铝合金平板对接焊缝质量及探伤要求20.5.1农面质量2.15.2无损检测（RT）2.1.第六章2A12铝合金焊接工艺卡22.参考文献.23第一章2A12铝合金概述2A12（LY12）硬铝合金是一种共晶型高强度硬铝合金，属于A1-Cu-Mg系合金,2A12是一种极易被氧化的材料，在空气中容易与氧结合生成紧密结实的A1032氧化薄膜（厚度约0.1m）

3、o这些薄膜的熔点高达2050%，密度3?950kg/m?4?10kg/m，约为铝的1.4倍，它会吸附水分，在焊接过程中形成气孔、夹渣等缺陷，从而降低了焊接接头的力学性能。可进行热处理强化，在退火和刚淬火状态下塑性中等，电焊焊接良好，用气焊和氮孤焊时有形成品间裂纹的倾向，在淬火和冷作硬化后的可切削性尚好，退火后可切削性低；抗蚀性不高，常采用阳极氧化处理与涂漆方法或表面加包铝层以提高其抗腐蚀能力。山丁密度小、强度高、耐蚀性好、无磁性、成形性好以及低温性能好等特点而广泛应用于工业领域。具有优良的综合力学性能，有利于结构件的轻虽化，在航空、航天、舰船制造等领域。用于制造各种承受高载荷的零件和结构件，如

4、飞机的骨架、蒙皮、翼肋、翼梁、隔框零件钏钉等在150。（:以下工作的零件。在制作高载荷零件时有被LC4取代的趋势。第二章2A12铝合金材料成分和力学性能2A12铝合金为变形铝合金，属于热处理强化、Al-Cu-Mg系合金。2.12A12铝合金材料成分经查标准GB/T3190-1996,2A12铝合金的化学成分具体数值见表1:衣12A12铠台金由化学成分hl>.1tlemicalof2X11aJiiminumalhy(massCuMgNh'LLRSiTiAl3.8T.9I.3-L80.3?0.90.300.100.500.500?I0A2A12（LY12）硬铝合金是一种共晶型高强度硬

5、铝合金，属于A1-Cu-Mg系合金。2A12铝合金力学性能2.2经查标准GB/T31901996,2A12铝合金的化学成分具体数值见表2:表22A12铝合金的力学性能抗拉强度屈服强度材料状态伸长率断而收缩率破度a/MPaa/MPa6(%)hbw(%)中bsl747010530330白然时效淬火+182105542110退铝的，淬火一+白然时效18100一包铝的，退火第三章2A22铝合金材料焊接性分析2A12（LY12）是典型的硬铝合金，合金系统是：Al-CuMg,它的焊接性较差。3.1焊缝中的气孔2A12铝合金熔焊时最常见的焊接缺陷就是焊缝气孔。3±1熔焊时

6、形成气孔的原因XWIUUUJJW氢是铝及铝合金熔焊时产生气孔的主要原因，氢的来源是孤柱气氛中的水分、焊接材料以及母材表面氧化膜所吸附的水分对焊缝气孔的产生有更要的影响。山丁液态铝合金溶解氢的能力很强，在凝固过程中氢来不及析出而聚集在焊缝中形成气孔。）孤柱气氛中水分的影1（孤柱气氛中的氢之所以能使响。氢在铝中的溶解度图p（）=101kPaH与它在铝中的溶焊缝形成气孔可见，平衡条件下氢的溶解度沿图中的实线变化，解度有很大的关系。山图3-L凝固点时可从0.69mL/100g突降到0.036mL/100g,相差约20倍（在钢中只相差不到2倍），这是氢易使铝焊缝产生气孔的更要原因之一。孤柱空间或多或少存

7、在一定虽的水分，尤其在潮湿季节或湿度大的地区进行焊接时,山孤柱气氛中水分分解而来的氢，洛入过热的熔融金属中，凝固时来不及析出成为焊缝气孔。这是形成的气孔具有白壳内壁的特征。MIG焊时，焊丝以细小熔滴形式通过孤柱落入熔池，山丁孤柱温度高，熔滴比表面积大，熔滴金属易于吸收氢。而且在焊接2A12铝合金时保护气体中的含水员也是非常更要的，一般需要小于0.08%才能使焊接时过渡到焊缝中的氢含虽更少。（2）氧化膜中水分的影响。在正常的焊接条件下，对于气氛中的水分已严格控制，这时，焊丝或工件氧化膜中所吸附的水分将是生成焊缝气孔的主要原因。氧化膜不致密、吸水性强的铝合金（如Al-Mg合金），比氧化膜致密的纯铝

8、具有更大的气孔倾向。因为Al-Mg合金的氧化膜IIIA10和MgO构成，而MgO越多,32形成的氧化膜越不致密，更易于吸附水分；纯铝的氧化膜只IIIA10构成，比较32致密，相对来说吸水性要小。HIG焊时，山丁熔深大，坡口端部的氧化膜能迅速熔化，有利于氧化膜中水分的排除，氧化膜对焊缝气孔的影响就小很多。焊接方法的影响。MIG焊时，焊丝以细小熔滴形式向熔池过渡，弧柱温度高，熔滴比表面积大，熔滴易于吸氢；TIG焊时，主要是熔池金属表面与氢反应，比表面积小，熔池温度小于弧柱，吸氢条件不如MIG有利；另外,MIG焊熔池深度大于TIG焊，不利于氢气泡的逸出。(3) 极性的影响。TIG焊时，直流反接，具有

9、阴极雾化作用，可以避免氢的产生,但鹄极易烧损，形成缺陷；正接时无阴极雾化作用，熔深大，对气泡逸出不利，所以采用交流。MIG焊时，采用直流反接，无阴极雾化作用，也没有朗极烧损。焊接工艺参数。焊接规范主要影响熔池在高温的停留时间，从而对氢的溶入时间和析出时间产生影响。TIG焊时，采用小线能虽，采用较大的规范，高的焊速，减少熔池存在时间，减小氢的溶入：MIG焊时，焊丝氧化膜的影响更为显著，不能通过减少熔池时间来防止氢向熔池的溶入，所以通过降低焊速和提高焊接线能虽来增大溶池存在时间,有利于减少焊缝中的气孔。3.1.2防止焊缝气孔的途径防止焊缝中的气孔可从两方面着手：一是限制氢溶入熔融金属，或者是减少氢

10、的来源，或者减少氢与熔融金属作用的时间(如减少熔池熙吸氢时间)；二是尽虽促使氢白熔池逸出，即在熔池凝固之询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(如增大熔池析氢时间)。)减少氢的来源。使用的焊接材料(包括保护气体、焊丝.焊条等)耍1(%0?08严格限制含水虽，使用前需干燥处理。一般认为，氮气中的含水虽小于时不易形成气孔。氮气的管路也要保持干燥。焊前处理十分里要。焊丝及母材表面的氧化膜应彻底清除，采用化学方法或机械方法均可，若两者并用效果更好。(2)控制焊接参数。焊接参数的影响可归结为对熔池高温存在时间的影响，也就是对氢溶入时间和氢析出时间的影响。熔池高温存在时间增长，有利

11、于氢的逸出，但也有利于氢的溶入；繁殖，熔池高温存在时间减少，可减少氢的溶入，但也不利于氢的逸出。焊接参数不当时，如造成氢的融入虽多而乂不利于逸出时，气孔倾向势必增大。在MIG焊条件下，焊丝氧化膜的影响更明显，减少熔池存在时间，难以有效地防止焊丝氧化膜分解出来的氢向熔池侵入。因此希望增大熔池时间以利气泡逸出。TIG焊：小热输入-一减少熔池存在时间-一减少氢的溶入同时为保证根部熔透，需用大电流，所以应：大电流，大的焊接速度。如图5-2所示为TIG焊时焊接参数对焊缝中扩散氢:H的影响。MIG焊：水分主要来自氧化膜-一增大熔池存在时间-一气泡析出，所以应：大电流，小的焊接速度，必要时进行预热。如图5-

12、3所示为MIG焊焊接参数对焊缝气孔的影响。TEcm1).23000I自2W25?>06.1v；m-iniri1焊焊接参数对焊缝气孔的影响3?3HJT1G3-2图焊焊接参数对焊缝中扩散氢的影响图MIG.3.2焊接热r裂纹Al-Mg合金等）、一般是不容易产生纯铝和非热处理强化夸的金（如Al-Mn裂纹的。而硬铝及大部分热处理强化铝合金，产生裂纹的倾向较大。对含有铜的硬铝（Al-Cu-Mg）和超硬铝（Al-Zn-Cu-Mg）合金，II前很难用熔焊方法获得没有裂纹的焊接接头，所以一般不能选用熔焊方法制造硬铝和超硬铝焊接结构。2A12铝合金属于硬铝，在焊接时，常见的热裂纹主要是焊缝凝固裂纹（图3-4

13、）和近焊缝液化裂纹（图3-5）o并且2A12铝合金的热裂纹倾向很大，在焊接过程中最更要的就是防止热裂纹的产生。铝合金接头热影响区中的液化裂纹3?5图图3?4铝合金接头中的结晶裂纹铝合金焊接热裂纹的特点及形成原因3.2.1铝合金属于共品型合金。从理论上分析，最大裂纹倾向与合金的“最2A12由平衡状态图得出的结论与实际情况有较大的但是，大凝固温度区间”相对应。出入。共晶组织和杂质，会0在焊接过程中生成的二次相a-Al+S及a-Al+还可能形成三促使铝合金具有较大的裂纹倾向。若合金存在其他元素或杂质时,易熔共品的存凝固温度区间也更大一些。元共晶，其熔点比二元共晶更低一些,铝的线膨胀系数比钢约大一倍，

14、是铝合金焊缝产生凝固裂纹的更要原因之一。在，在熔池中将而凝固时的收缩率乂比铁大两倍，当成分中的杂质超过规定范用时,在在焊缝中就容易产生热裂纹。形成较多的低熔点共晶。两者共同作用的结果，铝的线膨胀系数比钢约大一倍时，并且拘束条件下焊接时易产生较大的焊接应力，也是促使铝合金具有较大裂纹倾向的原因之一。关于易熔共品的作用，不仅要看其熔点高低，更要看它对界面能虽的影响。而增大合金的热裂倾向：易熔共晶成薄膜状展开于境界上时，促使晶体易于分离，.若成球状聚集在品粒间时，合金的热烈倾向小。近缝区“液化裂纹”同焊缝凝固裂纹一样，也与晶间易熔共晶有联系，但这种易熔共品夹层并非晶间原已存在的，而是在不平衡的焊接加

15、热条件下因偏析而形成的，所以称为晶间“液化裂纹”。所3-6液化裂纹产生原因。如图)(1的铝X示，在母材的热影响区中，成分为“七合金在平衡状态下，t温度下组织为时固溶体溶解，t时。中的组元开始向。住固溶体。在焊接快速加热条全部转化为“来不及溶解，达不到平衡，?件下，在匕时已超过t+c两相状态，时仍可能为到固溶洪晶温度，？中的组元还未完全溶入铝合金组织转变图3-6图两相界面出现共晶液相，这种局部液化在焊接应力下沿晶界液膜和删本，则在形成“液化裂纹”。（2）热裂纹的形成原因。1）拘束度的影响；）液固相距离宽，生成柱状品，柱状品之间产生成分偏析，导致容易产2生裂纹；）材料因素的影响：3）铝合金为共晶合

16、金，裂纹倾向与合金结品温度区间大小有关系；a铝合金热裂倾向最大时的合金组元浓度（x:）2A12n=2%Cu:xAl-C山容易产生较大的lb）线膨胀系数大，是钢的倍，在拘束条件下焊接，焊接应力，增大裂纹倾向；铝合金焊接过程中无相变，柱状品粗大，容易偏析。C）3.2.2防止焊接热裂纹的途径在焊接中获得无裂纹的铝合金接母材的合金系对焊接热裂纹有更要的影响。硬铝和超硬铝就属于郑里情例如，头并同时保证各项使用性能要求是很困难的。况。即使对于纯铝、铝镁合金等，有时也会遇到裂纹问题。并配合适主要是通过合理确定焊缝的合金成分，对于焊缝金属的凝固裂纹，当的焊接工艺来进行控制。等合金元素可获得不、）合金系的影响。

17、在铝中加入（ICuMnSiMgZn.在原合金系中进行同性能的合金，但是对于裂纹倾向大的硬铝之类高强铝合金,合Al-Si=5%成分调整以改善抗裂性，往往成效不大。生产中不得不采用3的si）来解决抗裂纹问题。因为可以形成较多的易熔共晶，流动性好,4A01金焊丝（具有很好的“愈合”作用，有很高的抗裂性能，但强度和塑性不理想，不能达到母材的水平。）焊丝成分的影响。不同的母材配合不同的焊丝。如果采用成分与母材2（例如采用不如改用其他合金组成的焊丝。相同的焊丝时，具有较大的裂纹倾向，）的抗裂效果是55565A05或焊丝（国外牌号4043）和Al-5%Mg焊丝（Al-o%Si也具有相当高Al-4%Mg-2%

18、Zn-0.15%Zr）（较好。Al-Zn-Mg合金专用焊丝X5180的抗裂性能I母材与焊丝组合的抗热裂性试验图3-7（括号中数字为母材代号，无括号的数字为焊丝代号）焊对此4043）进行MIGAl-5%Si所以本次2A12铝合金采用焊丝（国外牌号次工艺来说是十分合理的。）焊接参数的影响。焊接参数影响凝固过程的不平衡性和凝固后的组织（3热能集中的焊接方也影响凝固过程中的应力变化，因而影响裂纹的产生。状态，采用小焊接电流，因而可以改善抗裂性。可防止形成方向性强的粗大柱状品，法，促使增大焊接接头的焊接速度的提高，可减少熔池过热，也有利于改善抗裂性。都促使增大裂纹倾向。增大热裂的倾向。应力，因此，增大焊

19、接速度和焊接电流，在融合比大时，所以，即使是采用合理的焊丝，大部分铝合金的裂纹倾向都较大，裂纹倾向也必然大。因此，增大焊接电流是不利的，而且应避免断续焊接。微虽元素作为变质剂，在焊接过程中生一、）变质剂的影响。（4TiZrVB成细小难熔质点,作为结品时的非自发形核核心，细化品粒，改善塑性，还能显.著改善抗裂性能。3.3焊接接头的“等强性”都可形成过饱和固溶固溶度变化大的合金，加热至高温后急冷，时效强化-即固溶处理。然后常温或稍高温度加热，即可产生所谓的“时效”过程体SS而强化。区，随温度中发生溶质原子偏聚形成局部富集GP时效过程：时效初期，SS或时间延长，发展为一种共格过渡相?相同-其成分与平

20、衡非共格相创旦点阵不同而且未脱溶，随温度或时.而脱溶析出。转化为洞延长，?区合金GP“过时效”：一般在？开始出现微细共格横生强化,?向时强度进一步提高，一旦发生转化，强化作用降低，转变结束时强化彳乍用'7肖失，成为“过H寸效"。热处理强化铝合金焊接接头组织示意图3-8图怒、处理G虽化铝合金焊接接头组织所示，焊接过程中，焊接温度超过过时效温度，产生过时效和脱溶，所如图3-8以导致强度损失。接在冷作硕化状态下焊接时，在退火状态下焊接时，接头与母材是等强的头强度低于母材。表明在冷作状态下焊接时接头有软化现象。是想强化铝合金，接头轻度均低于母材。焊后不经热处理，无论是退火状态下还是时

21、效状态下焊接，（即特别是在时效状态下焊接的硬铝，即使焊后经人上时效处理，接头强度系数接头强度与母材强度之比的白分数）也未超过60%o主要发生在焊前经冷作硕化的合金上。非时效强化铝合金HAZ的软化）（1的区域300°C）（经冷作硬化的铝合金，热影响区峰值温度超过再结品温度200?而冷却速度洁柔的软化主要取决于加热的峰值温度，时就产生明显的软化现象。焊的影响不很明显。山丁软化后的硬度实际已低到退火状态的硬度水平，因此，前冷作硬化程度越高，焊后软化的程度越大。板件越薄，这种影响也显著。冷作硬化薄板铝合金的强化效果，焊后可能全部丧失。主要是焊接热影响区“过时效”软化，的软化）时效强化铝合金（

22、2HAZ也是焊接热循这是熔焊条件下很难避免的。软化程度决定于合金第二相的性质，“过时效”环有一定关系。第二相易于脱溶析出并易于聚集长大时，就越容易发生软化。碾铝的时效过程是很快的，Al-Cu-Mg/说合金的时效过程是很慢的，而Al-Zn-Mg明前者比后者的第二相易于脱溶，所以在在焊后Al-Cu-Mg焊后强度损失大。另外天自然时效对强度改善不明显，而齐60软化开天自然时效，Al-Zn-Mg则在焊后4天后基本消失。始显著消失，30硬铝铝合2A12此次焊接为退火状态下得所示，金，热影响区的强度变化如图3-9山丁时效过程很快等原因，使焊接接头的2A12)合金焊接Al-Cu-Mg图3?9(强度和母材的强

23、度相差很大,基本上最高热影响区的强度变化？60%。50%也只能达到母材强度的3.4焊接接头的耐蚀性接头热处理强化铝合金(如硬铝)铝合金焊接接头的耐蚀性一般低于母材焊缝金属的纯度接头组织越不均匀，越易降低耐蚀性。的耐蚀性降低尤其明显o)FeAl和致密性也是影响接头耐蚀性的因素。杂质较多、品粒粗大以及脆性相(如3析出等，耐蚀性会明显下降，不仅产生局部表面腐蚀，而且会出现晶间腐蚀。焊接应力更是影响铝合金耐蚀性的敬感因素。对于铝合金焊接接头的耐蚀性下降的主要原因有山丁焊接热过程的影响，使得焊缝和热影响区组)接头的组织不均匀(1在腐蚀介质中织不均匀，并且还存在着偏析，会使接头各部位产生电极电位差，使腐蚀

24、过形成微电池，产生电化学腐蚀，从而破坏了氧化膜的完整性和致密性，程加速。在焊接接头中总是或多或少地存在有焊接)焊接接头存在有焊接缺陷(2缺陷，如咬边、气孔、夹杂物、未焊透等。这些缺陷破坏了接头表面氧化膜的连续性。焊缝组织较母材粗大疏松，表面也不如母(3)焊缝金属傍造组织的影响材光滑，表面氧化膜的连续性和致密性差。另外，焊缝为傍造组织，具有明显的以及焊缝枝状品特点。山丁存在着枝品偏析，具有很大的组织和成分不均匀性，金属枝状品的结品方向，对其耐蚀性均有一定的影响。(4)焊接应力的影响焊接应力的存在，容易产生应力腐蚀。对于铝合金焊接接头，主要在下列儿方面采取措施来改善接头的耐蚀性。主要是通过焊接材料

25、使焊缝合金化,1()改善接头组织成分的不均匀性细化品粒并防止缺陷；同时通过限制焊接热输入以减少热影响区，并防止过热。(2) 消除焊接应力表面拉应力可采用局部锤击办法来消除；焊后热处理有良好效果。(3) 调节工艺条件改善焊缝柱状品成长方向。(4) 采取保护措施例如，采取阳极氧化处理或涂层等。3.5其他焊接缺陷(1) 易氧化铝和氧的亲和力很大，生成的氧化铝薄膜会阻碍金属之间的良好组合，焊接时易造成熔合不良与夹渣，焊接过程中合金元素易被氧化和蒸发。(2) 易烧穿铝合金山固态转变为液态时，没有显著的颜色变化，所以不易判断母材温度。另外温度升高时，铝合金的强度降低，因此焊接时常因温度过高无法察觉而导致烧

26、穿。(3) 易塌陷铝及铝合金的熔点低，高温强度低，而且熔化时没有显著的颜色变化,因此焊接时常因温度过高无法察觉而导致塌陷。为了防止塌陷，可在焊件坡口下面放置垫板，并控制好焊接工艺参数。综上分析，2A12铝合金的焊接性较差，焊接时需要采取一定的工艺措施，才能获得优质的焊接接头。第四章2A12铝合金平板对接焊接工艺山于2A12铝合金的焊接性比较差，因此各个细节部分都应当有所注意。4.1焊前准备和预热焊前清理是保证铝及铝合金焊接质虽的一个里耍的工艺措施。总所周知，山于铝及铝合金极易氧化，表面生成一层致密而坚碾的氧化物薄膜，该薄膜很容易吸收水分，它不仅妨碍焊缝的良好熔合，而且是生成气孔和夹渣的根源之一

27、。此外，如工件表面被油污、锈、垢污染后，也会引起气孔等缺陷。为了保证铝及铝合金的焊接质虽，焊前要采取严格的清理措施，彻底清除焊丝和焊接接头上的氧化膜和油污。清理的程度直接关系到焊接接头的焊接质虽。清理主要有脱脂去油清理、化学清理和机械清理三种。4."化学清理将焊件与焊丝用浓度为8%?10%、溶液温度为40?60?的血0只溶液浸蚀10?15分钟；(1) 用水冷冲洗约2分钟；在体积分数30%的稀硝酸溶液中进行中和处理，焊件表面不允许有黄斑、黑斑；(2) 用50°?60°C热水冲洗2?3分钟，并用硬毛刷刷干净；(3) 放在100°?150。(干燥箱中烘干约30

28、分钟。4.1.2机械清理先用汽油、酒精、丙酮等有机洛剂擦拭表面以除油，然后用不锈钢丝刷或刮刀把坡口及两侧50mm范圉内的氧化膜刷除或刮除干净，露出金属光泽。不可采用砂纸或砂轮打磨，因为铝及铝合金材质较软，在打磨中砂粒可能被任入母材内，在焊接时会产生焊接缺陷。4.1.3焊前预热为了减少吸附水分所产生的焊缝气孔缺陷，化学处理后最好将焊丝放置在温度为200°C?480°C的惰性气体中预热30?80分钟，焊丝在氨气中加热，可使吸附的水分含虽减少到不足五分之一。母材(2A12铝合金)预热温度为100°?150°g以减小冷却速度，保证焊接接头的氢有足够的时间往外扩散

29、和强度不至于降得很低。铝和铝合金在高温时的强度很低，这样在焊接时容易使焊缝塌陷或烧穿。为了保证焊透而乂不致使焊缝塌陷，在实际焊接中常常采用某些形式的垫板来拖住金属。垫板可用石墨、不锈钢或铜制造。垫块加工时，应在表面正对焊缝开一个圆弧型槽，以保证焊缝背面成形良好。CM55垫块应该设计成能提供对底部焊缝的激冷作用，这样就减小了热影响区，对提高焊接接头的性能很有好处。此次2A12铝合金采用如图所示垫板。4.2焊接方法各种熔焊方法以氨孤焊的应用最为广泛。焊接薄板多应用TIG焊法，MIG焊法主要应用于板厚在3mm以上的焊接上。铝合金氮孤焊时，氮气的纯度要控制在99.9%以上，其中限制杂质：氧在0.005

30、%以下，氢0.005以下，水分0.02mg/L以下，氮0.015%以下。氧、氮增多，均恶化阴极清理作用。氧超过0.3%则使鸽极烧损加剧，超过0.1%氧则使焊缝表面无光泽或发黑。氮超过0.05%。熔池的流动性变坏，焊缝表面成型不良。钩极一般采用含社鸨极，焊接电流应有所限制。过大的电流会使朗极烧损，并可造成焊缝夹钩。为了防止碍极烧，在直流反接（DCRP）焊时，电流要限制的很小，而采用直流正接时有无阴极清理作用。所以，TIG焊接时一般都采用交流电源。但山丁大厚度铝合金焊接的需要，也在研究应用直流正接的TIG焊接方法。主要是利用其熔深大的特点，同时焊缝截面成形好且气孔倾向相对较小，因此可降低对阴极清理

31、的要求。MIG焊接时，一般采用DCRP,但所选用的焊接电流一般希望超过“临界电流”值，以便获得稳定的喷射过度的电孤过程。MIG焊接时，为了获得喷射过渡，山丁临界电流的限制，焊接板厚/、于3mm时就必须采用很细的焊丝，这在送丝上造成很大的困难。因此，板厚在3mm以下的构建一般不采用HIG焊焊接方法。此时熔化极脉冲氮孤焊在薄板焊接上则有其优越性。在TIG对接焊接时，在一定的钩极直径下电流增大，焊接速度也相应提高，在变动焊接速度时，气体流虽也要与之相匹配，送丝速度也要相应的调整（填充汉斯送进速度可在0.162.0m/min之间变动）。功率一定时，焊接速度海域焊件厚度有关，手工焊时可在O?O65O?2

32、5m/min间变动，自动焊时可在0.25?O?5Om/min之间变动。MIG焊接时，焊接速度可以在很大的范围内变化，一般为0?15l?50m/min。而焊丝送进速度可以在更大的范用内变动，一般为1?1?10?0m/min。焊接电流必须适当，关键是确定临界电流，铝合金焊丝（直径d）一般使用电流及相s应的送丝速度（V）,大体如表3所示，临界电流与合金种类及焊丝直径（d）scs有关。农3铝合金焊丝的使用电流和送丝速度d(mm)d(mm)1(A)v(m/niin)M?5200.840?1704.2-121.2100-2003.5-101.6150-2902.55.52.4220-350在一定电流下送丝

33、速度应等于熔化速度，若焊丝送进速度过大，焊丝未熔化就送入熔池可发生“粘丝”现象。反之，送丝速度过小，电孤将拉长，可能导致喷嘴的“回烧”现象。在送丝速度一定时，当电孤电压降低(电孤缩短)时，为了维持给定的送丝速度，焊接电流急剧减少；而在焊接电流一定的条件下。为适应电孤缩短，在给定的送丝速度下，焊丝的熔化速度必然显著增大。当电孤缩短到好像潜入熔池时，就成为所谓“下潜电孤”大电流焊接法。层间温度的控制有更要作用，层间温度的增高，不仅接头强度下降，其至降低塑性，还可促使产生微裂纹的倾向增大。山于此次工艺的2A12铝合金厚度为8mm,因此采用MIG焊。采用直流反接电源，焊接时有良好的阴极雾化作用。而且H

34、IG焊进行铝及铝合金焊接，焊缝金属熔敷效率很高，通常大于95陪焊丝沿着焊缝移动时。基本没有飞溅和氧化现象。而且焊出的焊缝质虽优良，焊件变形小。MIG焊选用大的焊接电流，慢的焊接速度，以提高熔池存在时间。4.3坡口设计由于2A12铝合金具有热容虽大、线膨胀系数大等特点，拟定出一个合理的坡口。焊接坡口设计如图所示4.4焊接材；料铝合金。厚度为8mm,供货状态为退火状态的平板。焊材：2A12所示,因为可以形成较多的易熔共品，流动性4043o焊丝成分如表4焊丝：好，具有很好的“愈合”作用，有很高的抗裂性能，但强度和塑性不理想，不能达到母材的水平。表44043焊丝成分)()质虽分数(成分化学号牌其他Al

35、CrZrMgTiZnSi.FeCuVMn合计每不中余址一WO.15WO.1O4O43HS3114.56.O-W0.8W0.30W0.20W0.05W0.05W0.05保护气体：纯A"Ar气作为保护气体，可以避免焊接缺陷，焊接成型和焊接变形控制都比较理想。其中限制杂质：氧在0.005%以下，氢0.005以下，水分0.02mg/L以下，氮0.015%以下。氧、氮增多，均恶化阴极清理作用。超过0.1%氧则使焊缝表面无光泽或发黑。氮超过0.05%。熔池的流动性变坏，焊缝表面成型不良。4.5焊接参数焊接参数的选择如表5所示表5MIG焊焊接参数焊材规焊接电焊接电焊接速气体流焊道焊材牌焊接方(mm

36、(A(V(mm/min(L/min2MIG40432.2224022322510焊丝直径根据板厚选择合适的焊丝大小。焊接电流根据焊丝直径选择。焊接电任根据焊丝直径和焊接电流选择。焊接速度根据焊接电流选择。气体流虽根据既能保护熔池，乂能节约的最合适流虽选择。4.6焊接变形及控制111于2A12铝合金比许多其他的焊接材料有较大的热膨胀系数，所以在焊接过程中，随着快速加热和快速冷却而带来的膨胀和收缩发生时，必然出现不同形式的变形。2A12铝合金在焊后热处理时期也会发生变形。当在金属局部区域加热的时候，未加热区域抑制了加热区域的膨胀而产生了形变。冷却时，山于周圉金属的抑制，可能导致变形或翘曲。山于2A

37、12铝合金散热迅速，焊接金属的收缩一般是焊接变形的主要原因。熔融铝的收缩，约为容积钢收缩的3倍之多。焊接变形造成焊接结构尺寸形状超差，焊接结构组装配合困难，焊接变形过大或矫正无效，有可能是产品报废，造成经济损失。为了使变形减至最小，零件设计时，应该将焊缝减至最少并且合理布置焊缝位置。如果是在刚性的区域局部焊接，如在边棱或拐角处焊接，将会是变形很小。焊缝应该远离强烈的冷作硬化区。对于一个焊道，一旦开始焊接后，就不要间断，一直焊完。采用工装夹具对焊件进行刚性固定之后在实施焊接，这也是防止变形的有效措施，且不必过分考虑焊接顺序。在实际焊接生产中，控制变形的方法还有很多，而且在运用时，往往都是联合采用

38、，而非单独采用。山于此次上艺为2A12铝合金的平板对接工艺，直接采用两块压板将对接铝合金固定住即可。4.焊后处理焊后处理是2A12铝合金必须要进行的过程，为保证焊缝质虽而对残渣的清理、焊件的表面处理等等。4.7.1清理残渣焊件焊完后，在对焊缝进行外观检查和无损检测之前，需要对焊缝及两侧的残存焊渣即使进行清除，以防止焊渣腐蚀焊缝级表面，避免造成不良的后果。常用的焊后清理方法如下：(1)在60°?80°C的热水中刷洗；)溶液中03%的珞酊(CrCrO)或质虽分数为2%?放入至珞酸钾(血匚冲洗；°C的热水中洗涤：°?80(3)再在60)放入干燥箱中烘干或风干。

39、(4焊件的表而处理4.7.2MIG阳极化处理，可以改善抗腐蚀和抗磨性能。使用快速焊接工艺，如采用焊时，可最大限度地减少焊接热影响区。阳极化处理质虽好。焊接时为退火状态，阳极化处理后，金属基体和焊接热影响区之2A12山于间的颜色反差最小。所以金属颜色的外观是非常均匀的。采用氧化膜的所以焊后的钝化处理是什么有必要的，山于焊前进行了酸洗，封闭处理方法，具体操作方法如下：氧化膜的封闭实际上就是封闭氧化膜的微孔，孔处理。铝及铝合金阳极氧化膜的封闭方法很多，如下：降低其表面活性，主要可分为以下儿种方法，分述如下：(1) 水合封闭法水合封闭的基本原理是氧化膜和孔壁的A1203在较高温度的热水或水蒸气中发生水

40、合反应，生成水合氧化铝(A1203-H20),使氧化膜体积膨胀，其体积将增大约33%以上。山于膜的体积膨胀而使孔径变小，从而封闭膜孔。其反应式：A10+H0-2A10(0H)-A10?HO水合封闭法乂分高压蒸汽封闭法和沸水封闭法两种。高压蒸汽封闭的效果比沸水封闭好，主要反映为封闭速度快，不受pH值影响，封闭后的氧化膜耐蚀性好，而且封闭质虽稳定，特别是在封闭染色氧化膜时不会出现流色现象，因此尤其适合于染色氧化膜的封闭处理。高压蒸汽封闭的主要缺点是所需高压蒸汽设备投资较大，生产成本较高，大型工件封闭处理时不能连续生产，厚氧化膜封闭时易破裂，因此只在特殊情况下使用。而沸水封闭则恰好相反，因其生产成本

41、相对较低，操作方便，是一种普遍采用的封闭方法。1)封闭工艺规范高压蒸汽封闭法工艺规范如下所示。3xlO5Pa蒸汽压力蒸汽温度100?110°C时间20?30min操作注意事项：蒸汽温度不可过高，否则易使氧化膜的硬度和耐磨性降低。沸水封闭法工艺规范如下所示。去离子水或蒸憎水封闭用水6?55.5?PH值98°C5?温度3min2?每lum厚的氧化膜约需时间30min?通常封闭的时间需要20因为普通不用自来水，操作注意事项：封闭用水应采用去离子水或蒸憎水，r、80自来水易生水垢吸附于孔中，使膜的透明度下降。普通自来水中的CL.Cu等均对封闭膜孔有不利影响。影响沸水封闭质虽的因素2

42、）对其水中的杂质离子或不纯物会严里降低封闭后氧化膜的耐蚀性，水质。外观也有一定程度的危害，因此一定要严格控制用水的质虽，保证其电阻率§$5xlOQ-emo在生产过程中应尽虽避免前道工序残留在制品表面的酸或清洗水将有害离以减少封为此最好在进入沸水封闭槽前先经过一道去离子水洗，子带入封闭槽，闭槽的污染。为了保证封闭质虽，应定期测定封闭水中的有害离子含虽。因此温度但长时间沸腾会加大水的消耗，温度。水温越高封闭速度越快，°C80°时封闭速度将显著减缓，特别是低于98°C苗温度低于90最好控制在95?铝氧化三水合（A10-H0）,而是铝将时，水合反应产物不是一水合

43、氧化茫致使氧化膜的耐蚀性能很差。0）,后者很不稳定p（A10?3Hs对于一般的3min2?约需时间。封闭所需时间与膜压有关，通常每lumo当水质条件好时可取下限。？30min阳极氧化膜总的封闭时间大约为20值会引起膜层粉化，使表值越高封闭速度越快，但过高的PHPHPH值。可用醋酸或氨水调之间，最佳为5.8值一般控制在5.5?6?5面出现粉霜。PHPH值。节钻等金属盐和里金名如银、可在沸水封闭液中加入一些添加剂作为封闭助剂，而且还有抑添加封闭助剂不仅可以提高封闭质虽，酸钾、水玻璃及三乙醇胺等，或加入如果封闭助剂选择不当，制粉霜的作用。在使用封闭助剂时应特别小心，过虽都会对封闭质虽产生极不利影响。

44、里珞酸盐封闭的基本原理是，在更珞酸盐水溶液中，里珞酸盐封闭法和更珞酸Al（OH）CrO氧化膜吸附了里金名酸盐后发生化学反应，生成碱性珞酸铝<0,这些生成物填充进膜空隙，从而起到封孔作用。铝Al（OH）Cr.其氧化膜经封闭后呈现黄色，里珞酸盐封闭法一般用于防护性阳极氧化膜，耐蚀性较高。但该法不适用于装饰性或染色的氧化膜。至铭酸盐封闭溶液的配方及工艺规范如下：.?值6?100g/L（用蒸懈水或去离子水配制）pH至珞酸钾（K2Cr207）含虽1530min5?90?98°C时间7?5（用碳酸钠或氢氧化钠调节）温度操作注意事项:封闭液中更铭酸钾的含虽越高，封闭后的氧化膜耐蚀性越好。以免

45、将残留在工经阳极氧化的铝制品工件，在封闭处理前必须仔细漂洗，件表面的酸性液带入封闭槽，否则会对氧化膜的封闭质虽和外观造成不利影响。列外，还应防止工件与槽体接触，否则会损坏氧化膜。时，会使氧化超过对封闭液中杂质应进行限制，当封闭液中S00?2g/Lb为沉淀过滤排除；当膜的颜色变浅或发口，可加入适虽的钻酸钙(CaCrOl)SO.钾铝加硫酸下降，可添发氧化膜的颜色白，耐蚀性会0.02g/L时，使？时，会对工件氧化1.5g/L>00.1?0.5g/L进行调整。当CLEKAl(SO)?24艮沔膜产生腐蚀，封闭液需稀释或更换。OAL水解金属盐封闭的原理是，除了封闭过程中水解金属盐封闭法八生成氢氧化物

46、的水合反应外，主要是利用金属盐被氧化膜吸附后发生水解反应，倾达到封闭氧化膜的H的。沉淀析出，充填在膜子L而且111于金属离子与有机染料分子之水解金属盐封闭不影响氧化膜的色泽，水解金属盐封从而增加了染料的稳定性和耐晒度。因此，间会形成金属络合物，闭法特别适用于染色或着色的防护、装饰性氧化膜。然后再用热水或所谓双里封闭是指先用金属盐溶液预封，双里封闭法它不仅适用于至珞酸钾溶液封闭。这种封闭方式可大大提高氧化膜的耐蚀性能。透明的阳极氧化膜，而且也适用于染色或着色的氧化膜。是近年来铝型材行低温封闭法乂称为常温封闭或冷封闭，低温封闭法(5)其反应机理很复溶液体系，巳*遍的封闭方法。低温封闭大多采用Ni(

47、0H)的水合反应和0;杂，但与存在AL汨F的存在使封闭反应过程可在低温下操作注意事项：缓蚀低温封闭溶液除上述基PH为了消除山于剂、铝离子络合剂以及粉霜”的0.lg/LCO加以改善。彳桀的沉积而带来的氧Ni-F业使用取目水解金属盐封闭法也有某些类似之处，实现。沉淀析出的双里作用，只是曲于本组成外，还常加入少虽的表面活性剂、抑制剂等助剂来进一步提高封闭质虽。化膜偏绿，通常还加入约因此在生产Fi低温封闭溶液在长期使用过程中的消耗速度不一致，和，？始终在F-门过程中除定期检测的含虽，含虽外，还应定期检测游离工艺规定的范围内一时会影A4g/LNHS0NHS0低温封闭溶液对和比较敬感，当艮5g/L,加响封闭质虽，此时应稀释溶液以消除其影响，或全部更换槽液。.?50或氢氧化钠稀溶液)调节。封闭后用溶液的pH值可用醋酸或氨水(加快干燥和防水迹的作。C的热水漂洗或经漂洗后用热风吹干可起到强化封闭、60用。其U有机涂层封闭方法在铝型材行业应用已十分普遍，(6)有机物封闭法