铝合金焊接工艺

1、铝合金焊接工艺一、铝合金焊接的特点铝合金由于重量轻、比强度高、耐腐蚀性能好、无磁性、成形性好及低温性能好等特点而被广泛地应用于各种焊接结构产品中，采用铝合金代替钢板材料焊接，结构重量可减轻50%U上。铝合金焊接有几大难点：铝合金焊接接头软化严重，强度系数低，这也是阻碍铝合金应用的最大障碍；铝合金表面易产生难熔的氧化膜（A12O3其熔点为2060 C），这就需要采用大功率密度的焊接工艺；铝合金焊接容易产生气孔；铝合金焊接易产生热裂纹；线膨胀系数大，易产生焊接变形；铝合金热导率大（约为钢的4倍），相同焊接速度下，热输入 要比焊接钢材大24倍。因此，铝合金的焊接要求采用能量密度大、焊接热输入小、焊接

2、 速度高的高效焊接方法。二、焊接要求1生产储存环境和辅助材料使用的要求1.1 生产储存环境温度、湿度的要求铝合金的生产和储存环境必须防尘、防水、干燥。环境温度通常应控制在5c以上，湿度控制在70%Z下。尽量保证焊接环境的湿度不能太高，湿度过高会使焊缝中气孔的产生几率明显增加，从而影 响焊接质量。空气的剧烈流动会引起气体保护不充分， 从而产生焊接 气孔，所以应设置挡风板以避免室内穿堂风的影响。1.2 焊丝及送气软管的使用要求对焊材的使用应该注意：铝焊丝要与钢焊材分开储存。焊接完 成后，要在焊机中取出焊丝进行密封处理，防止污染。不同材质的送 气软管抵抗湿气进入的能力不同，尤其在送气压力高时，送气软

3、管的 影响更明显。送气软管最好使用特富龙软管 （Teflon）。1.3 工装的选用铝合金焊接最好选用点接触形式的工装，以减小工装与工件的 接触面积。如果工装对工件是面接触，就会很快带走工件的热量，加 速了熔池的凝固，不利于焊缝气孔的排除。2焊丝及保护气体的选用2.1焊丝的选用铝及铝合金焊丝的选用除考虑良好的焊接工艺性能外，应使对 接接头的抗拉强度、塑性（通过弯曲试验）达到规定要求，因而焊丝的 选用主要按照下列原则：1）纯铝焊丝的纯度一般不低于母材；2）铝合金焊丝的化学成分一般与母材相应或相近；3）铝合金焊丝中的耐蚀元素（镁、镒、硅等）的含量一般不低于 母材；4）异种铝材焊接时应按耐蚀较高、强度

4、高的母材选择焊丝;5）不要求耐蚀性的高强度铝合金（热处理强化铝合金）可采用异种成分的焊丝，如抗裂性好的铝硅合金焊丝 SAlSi 1等（注意强度 可能低于母材）。对于5083母材来说，选择的焊丝牌号为5087/AlMg4.5MnZr,5087 焊丝不仅抗裂性能好，抗气孔性能优越，而且强度性能也很好。对于 焊丝规格的选择，优先选择大直径规格的焊丝。同样的焊接填充量即 同等重量的焊丝，大规格焊丝较小规格焊丝的表面积要小很多， 因此， 大规格焊丝较小规格焊丝的表面污染要少即氧化区域要小，焊接质量更容易达到要求。另外大直径焊丝的送丝过程更容易操作。对于 8mm 以下板厚的母材一般采用1.2mm直径的焊丝

5、，对于8mmt以上板厚的 母材采用1.6mm直径的焊丝。2.2保护气体的选用Ar100%勺特点是电弧稳定、引弧方便，对于 8mm以下板厚的母 材一般采用Ar100%S行焊接；对于8mm及以上板厚的母材和气孔要 求高的焊缝，采用Ar70%+He30%行焊接。氨气的特点在于：9倍于 鼠气的导热性，焊接速度更快，气孔率减少，熔深增加。厚板焊接时， Ar100%F口 Ar70%+He30%熔深状况见图1。气体的流量选择不是越大 越好，流量过大会造成紊流，导致熔池保护不充分，空气与熔敷金属 发生反应，会改变焊缝组织，使性能下降，而且产生焊接气孔的倾向 增加。（口； Il ICZ-；r Lr +H- -不

6、同的保护气体对熔深的影响3焊前准备工作的要求3.1 坡口的处理板厚在3mm以下的对接焊缝可不开坡口，只需在焊缝背面倒一 0.51mm的角即可，这样有利于气体的排放和避免背面凹梢。背面 是否倒角对焊缝的影响，见图2。U背面不倒角-I背面倒角倒角对焊缝的影响示意铝合金厚板的坡口角度较钢板的要大。单边坡口 一般采用 55 坡口，双边坡口采用每边35坡口。这样可以使焊接的可达性提高， 同时可降低未熔合缺陷的产生几率。对于厚板T形接头中的HV或HY接头，要求填满坡口外，再加一个角焊缝，使焊缝总尺寸S不小于板厚To厚板T形接头焊接要求见图3图3厚板T形接头3.2 焊前清理工作铝及铝合金焊接时，焊前应严格清

7、除工件焊口及焊丝表面的氧 化膜和油污，清除质量直接影响焊接工艺与接头质量， 如焊缝气孔产 生的倾向和力学性能等。常采用化学清洗和机械清理两种方法。化学清洗效率高，质量稳定，适用于清理焊丝及尺寸不大、成 批生产的工件。可用浸洗法和擦洗法两种。可用丙酮、汽油、煤油等 有机溶剂表面去油，用40c70c的5%10%NaOH溶液碱洗3 min7 min（纯铝时间稍长但不超过20 min）,流动清水冲洗， 接着用室温至60c的30%HNO籀液酸洗1 min3 min,流动清水 冲洗，风干或低温干燥。在工件尺寸较大、生产周期较长、多层焊或化学清洗后又沾污 时，常采用机械清理。先用丙酮、汽油等有机溶剂擦试表面

8、以除油， 随后直接用直径为0.15mm 0.2mm的铜丝刷或不锈钢丝刷子刷，刷到 露出金属光泽为止。一般不宜用砂轮或普通砂纸打磨，以免砂粒留在 金属表面，焊接时进入熔池产生夹渣、热裂纹等缺陷。另外也可用刮 刀、锤刀等清理待焊表面。工件和焊丝经过清洗和清理后，在存放过程中会重新产生氧化膜，特别是在潮湿环境下，在被酸、碱等蒸气污染的环境中，氧化膜 成长得更快。因此，工件和焊丝清洗和清理后到焊接前的存放时间应 尽量缩短，在气候潮湿的情况下，一般应在清理后4 h内施焊。清理后如存放时间过长（如超过24 h）应当重新处理。3.3预热温度和层间温度的控制对与板厚超过8mm的厚板进行焊接时，都要进行焊前预热

9、，预 热温度控制在80c120c之间，层间温度控制在60c100c之间。 预热温度过高，除作业环境恶劣外，还有可能对铝合金的合金性能造 成影响，出现接头软化，焊缝外观成形不良等现象。层间温度过高还 会使铝焊热裂纹的产生机率增加。4合理选择规范参数铝合金与钢材的物化性能相差甚远，要根据铝合金的焊接特性 来试验和确定其焊接规范参数。4.1 焊接电流较大铝合金本身的导热系数大（约为钢的4倍），散热快。因此，在 相同焊接速度下，焊接铝合金时的热输入量要比焊接钢材时的热输入 量大24倍。如果热输入量不够，容易出现熔深不足甚至未熔合的 问题，特别是在焊缝起头的位置。4.2 送丝速度要适当调高送丝速度是与电

10、流、电压等规范参数密切相关，并且相互匹配 的。当焊接电流提高后，送丝速度也应该相应地提高。4.3 焊接速度的选择对于薄板焊缝，为了避免焊缝过热，一般采用较小的焊接电流 和较快的焊接速度；对于厚板焊缝，为使焊缝熔合充分和焊缝气体充 分逸出，采用较大的焊接电流和较慢的焊接速度。4.4 焊枪角度的选择在焊接方向上，焊枪角度一般控制在 90左右，过大和过小都 会造成焊接缺陷。焊枪角度过大会造成气体保护不充分而产生气孔 角度过小还有可能使液铝达到电弧前端，使电弧不能直接作用于焊缝 而产生未熔合。焊枪角度示意图见图 4。图4焊枪角度示意图5在焊接结束时应进行封头，并对封头焊缝进行R角圆滑过渡。避免因焊接应力集中而造成焊缝裂纹。6焊后留在焊缝及附近的残存焊剂和焊渣等会破坏铝表面的钝 化膜，有时还会腐