铝及铝合金MIG焊接工艺

1、铝及铝合金MIG焊接工艺1铝及铝合金的焊接特点铝在空气中及焊接时极易氧化，生成的氧化铝(A12O3)熔点高、非常稳定，不易去除;阻碍母 材的熔化和熔合，氧化膜的比重大，不易浮出表面，易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺欠；铝材的 表面氧化膜和吸附大量的水分，易使焊缝产生气孔；焊接前应采用化学或机械方法进行严格表 面清理，清除其表面氧化膜；在焊接过程加强保护，防止其氧化；鸨极量弧焊时，选用交流电源，通 过阴极清理”作用，去除氧化膜；气焊时，采用去除氧化膜的焊剂；在厚板焊接时，可加大焊接热 量，例如，氮弧热量大，利用氮气或氮氮混合气体保护，或者采用大规范的熔化极气体保护焊，在 直流正接情况下，可不需要阴

2、极清理”；(2)铝及铝合金的热导率和比热容均约为碳素钢和低合金钢的两倍多；铝的热导率则是奥氏体不锈钢的十几倍；在焊接过程中，大量的热量能被迅速传导到基体金属内部，因而焊接铝及铝合 金时，能量除消耗于熔化金属熔池外，还要有更多的热量无谓消耗于金属其他部位，这种无用能量的消耗要比钢的焊接更为显著，为了获得高质量的焊接接头，应当尽量采用能量集中、功率大 的能源，有时也可采用预热等工艺措施；(3)铝及铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍；铝凝固时的体积收缩率较大，焊件的变形和应力较大，因此，需采取预防焊接变形的措施；铝焊接熔池凝固时容易产生缩孔、缩松、 热裂纹及较高的内应力；生产中可采用调整焊

3、丝成分与焊接工艺的措施防止热裂纹的产生；在耐蚀性允许的情况下，可采用铝硅合金焊丝焊接除铝镁合金之外的铝合金；在铝硅合金中含硅0.5%时热裂倾向较大，随着硅含量增加，合金结晶温度范围变小，流动性显著提高，收缩率下降, 热裂倾向也相应减小；根据生产经验，当含硅5%6%时可不产生热裂，因而采用SAlSi条(硅 含量4.5%6%)焊丝会有更好的抗裂性；(4)铝对光、热的反射能力较强，固、液转态时，没有明显的色泽变化，焊接操作时判断难；高温 铝强度很低，支撑熔池困难，容易焊穿；(5)铝及铝合金在液态能溶解大量的氢，固态几乎不溶解氢；在焊接熔池凝固和快速冷却的过程 中,氢来不及溢出，极易形成氢气孔；弧柱气

4、氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水 分,都是焊缝中氢气的重要来源；因此，对氢的来源要严格控制，以防止气孔的形成；(6)合金元素易蒸发、烧损，使焊缝性能下降；母材基体金属如为变形强化或固溶时效强化时，焊接热会使热影响区的强度下降；(8)铝为面心立方品格，没有同素异构体，加热与冷却过程中没有相变，焊缝晶粒易粗大，不能通 过相变来细化晶粒；2铝合金焊接的难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 %以上; 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

5、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(Al2O3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、焊接速 度高的高效焊接方法；3铝合金MIG焊对焊接设备的要求：直流CV焊接电源或脉冲电源送丝机构及推拉式焊枪铝焊接用导电嘴（孔径比碳钢用稍大）连接电缆100% Ar及流量计（也有Ar+He混合气） 4焊接材料大多数的铝金材料是可以用气体金属电弧焊或鸨极气体电弧焊来进

6、行焊接，不同的焊接材料选用如下：本国牌号纯铝丝301铝钮合金丝321铝镁合金丝331铝硅合金丝311根据焊接工件材料牌号，选用相同焊丝材料牌号进行焊接，可以获得优良的焊接质量5母材和焊丝的清理铝及铝合金焊件在焊前应对其表面进行清理；目的是去除氧化膜和油污，以防止在焊缝中产生气孔和夹渣；生产中常用的清理方法有清理油污和去氧化膜两道工序；1）油污的清理对工件表面的油污，可以用汽油、四氯化碳、三氯乙烯和丙酮等擦拭，擦拭时宜采用清洁白布蘸 上溶剂清理，注意不得用棉纱；2）氧化膜的清理表面氧化膜利用上述溶剂清理是无效的，只能采用化学清洗和机械清理；a.化学清洗是使用碱和酸清洗工件表面，该法既可去除氧化膜

7、，还可以除油污，具体工艺过程如 下：体积分数为6%10%的氢氧化钠溶液，在70c左右浸泡0.5min-水洗-体积分数为15%的硝 酸在常温下浸泡1min进行中和处理-水洗-温水洗-干燥；洗好后的表面为无光泽的银白色；b.机械清理可以采用风动或电动铳刀，还可以采用刮刀、锤刀等工具；对于较薄的氧化膜也可采 用不锈钢丝刷或细钢丝刷子刷，直到露出金属光泽；清理后最好立即施焊，如果停放时间超过4h,应重新清理；对于焊丝清理更为重要；焊丝的供应状态应是清理干净和经光亮处理的盘丝焊丝，通常采用塑料袋密封包装；每当开封后应尽快用完；否则污染的焊丝难以再用；6焊前准备工作：工件清洁，焊接部位处必须打磨干净，以去

8、除氧化膜，可用砂轮机安装铜丝轮或不锈钢丝轮 打磨焊接处边缘部位，约为1015mm范围，至光洁金属为止；6. 2确保送丝稳定，减少送丝阻力，是焊接稳定的关键问题；焊接送丝较管采用聚四氟乙稀尼龙软管，使送丝滑动顺畅，且有一定硬度耐磨；送丝机采用双主动轮送丝，且必须安导丝管（前主动轮与焊枪接头处）管中心与送丝轮槽对中且对准送丝轮上切点，安装精确，（可克服焊丝顶弯现象）；采用U型槽送丝轮，稍压紧即可；专机自动焊接，应使用直枪，减少焊枪R角送丝阻力；由于铝丝导电性良好，使用焊丝1.2mm时应使用1.6mm导电咀,（配用铭结铜导电咀）;保护气体采用隋性气体氧气，为使保护效果良好，应采用纯量99.99%气体

9、，也可采用混合气 体保护；a.氧气+ (13)%二氧化碳，可简化焊丝及焊件表面清理，获及无气孔，强度和塑性好的焊缝，焊缝 外观光顺平滑；b.氧气+2%氧气，特别有利于清除气孔；7焊接规范：直流反极性接法，即工件接 ”极,焊枪接 十”极，阴极破碎区大；可选择较低的电弧电压，采用 亚射流过渡”焊接，焊接过程中发出轻微的 啪啪”声,此时焊 接过程稳定，焊缝熔深大，焊缝成型美观；焊接工件较厚也可以采用 射流过渡”焊接焊丝直径1.2mm焊接电流250280A电弧电 压2224V气体流量 2528升/分根据工件不同厚度具体焊接规范如表：不同工件厚度选用焊丝直径不同，气流也不同，即板越厚,焊丝直径越大，焊接

10、效率越高，气体流量也越大；板厚(mm)焊丝直径 (mm)喷咀直径(mm)焊接电流(A)电弧电压(V)狙气濡里 升/分焊接层数 正/反351.220160170181918201/1671.220180190192018201/18220P190240 ；22 2420 231/11012220280300252628 301/114162.520r 320350 1282930 321/118222.52038042032 3635 401/1注:应配置50升/分流量计当板厚10mm以上时应考虑用砂轮机磨出 V型槽，槽深约3 4mm即可进行焊接8焊接操作技术：引弧焊丝伸出长度距工件1015mm

11、,对准焊接处引弧焊接左向焊法，从左向右焊接，焊枪与工件后倾夹角角7080保持距离、保持夹角、匀速前进焊接；立角焊可以下向焊法和上向焊法；铝焊接次I速较快，当气体流量不纯或流量不大焊缝出现发黑和焊接两边处发黑现象，此时应加大气体流量，或减慢焊速，则焊缝时银白色，并在两边有发亮气体保护线；工件焊接时应进到抽风处理；焊枪软管弯曲，焊接时其弯曲直径应1.5米保持软管送丝顺畅；焊接工件不得吹风焊接当穿堂风过大时，应加挡板进行焊接；送丝机应随时移动不同工种的焊接位置，保持送丝顺畅；焊接工件前应进行规范调试，可用模拟工艺板进行，调试准确后，方可进行焊接；每天工作完毕后，应关气瓶机和关机，剩余铝焊丝应用塑料胶

12、袋包扎，防止氧化；喷咀使用一定时期应进行清洁一次，清除飞溅粘附物，保持通气顺畅；9焊接铝合金的注意事项：(1)焊接铝合金前先要清理铝合金表面，不能有油污，尘埃等存在，可以用丙酮清洗铝合金焊接处 的表面，厚板铝合金要用钢丝刷清理，之后再加丙酮清洗；焊丝的选择要尽量接近母材，选择铝硅或铝镁焊丝要根据焊缝要求决定；另外 铝镁焊丝只能焊接铝镁材料，而铝硅焊丝既可以焊接铝硅也可以焊接铝镁材料(3)在板材较厚时有必要对板材进行预热，以防止由于预热不够造成焊不透，在收弧时要以小电 流收弧填坑；(4)最好用双脉冲(5)进行鸨极氮弧焊时要采用交直流量弧焊机，焊接电流在正负间切换，当鸨极处于正极用来清 理铝材表面

13、氧化模，处于负极时进行焊接(6)焊接规范要根据板材厚度和焊缝要求设定(7)MIG焊接要用铝专用送丝轮，使用特氟龙导丝管，不产生铝屑(8)焊枪电缆长度不要过长，铝焊丝较软，焊枪电缆过长会影响送丝稳定10 MIG焊常见缺陷及预防措施铝及铝合金MIG焊时,焊接接头常见的缺陷主要有焊缝成形差、裂纹、气孔、烧穿，未焊透、未熔合、夹渣等；焊缝成形差焊缝成形差主要表现在焊缝波纹不美观，且不光亮；焊缝弯曲不直，宽窄不一，接头太多；焊缝 中心突起，两边平坦或凹陷；焊缝满溢等；a产生原因焊接规范选择不当；焊枪角度不正确；焊工操作不熟练；导电嘴孔径太大；焊接电弧没有严格对准坡口中心；焊丝、焊件及保护气体中含有水分；

14、b防止措施反复调试选择合适的焊接规范；保持焊枪合适的倾角；加强焊工技能培训；选择合适的导电嘴径；力求使焊接电弧与坡口严格对中；焊前仔细清理焊丝、焊件；保证保护气体的纯度 ；裂纹铝及铝合金焊缝中的裂纹是在焊缝金属结晶过程中产生的 ，称为热裂纹，又称结晶裂纹；其形式 有纵向裂纹、横向裂纹(往往扩展到基体金属 )，还有根部裂纹、弧坑裂纹等等；裂纹将使结构 强度降低，甚至引起整个结构的突然破坏，因此是完全不允许的；a产生原因缝隙的深宽比过大；焊缝末端的弧坑冷却快；焊丝成分与母材不匹配；操作技术不正确；b防止措施适当提高电弧电压或减小焊接电流，以加宽焊道而减小熔深；适当地填满弧坑并采用衰减措施减小冷却速

15、度；保证焊丝与母材合理匹配；选择合适的焊接参数、焊接顺序，适当增加焊接速度，需要预热的要采取预热措施；气孔在铝及铝合金 MIG焊中，气孔是最常见的一种缺陷；要彻底清除焊缝中的气孔是很难办到的 只能是最大限度地减小其含量；按其种类,铝焊缝中的气孔主要有表面气孔、 弥散气孔、局部密 集气孔、单个大气孔、根部链状气孔、柱状气孔等；气孔不但会降低焊缝的致密性，减小接头的 承载面积，而且使接头的强度、塑性降低，特别是冷弯角和冲击韧性降低更多，必须加以防止； a产生原因气体保护不良，保护气体不纯；焊丝、焊件被污染；大气中的绝对湿度过大；耐磨焊条电弧不稳，电弧过长；焊丝伸出长度过长、喷嘴与焊件之间的距离过大

16、；焊丝直径与坡口形式选择不当；在同一部位重复起弧，接头数太多；b防止措施保证气体质量，适当增加保护气体流量，以排除焊接区的全部空气，消除气体喷嘴处飞溅物，使 保护气流均匀，焊接区要有防止空气流动措施，防止空气侵入焊接区，保护气体流量过大，要适当 适当减少流量；焊前仔细清理焊丝、焊件表面的油、污、锈、垢和氧化膜，采用含脱氧剂较高的焊丝；合理选择焊接场所；适当减少电弧长度；保持喷嘴与焊件之间的合理距离范围；尽量选择较粗的焊丝，同时增加工件坡口的钝边厚度，一方面可以允许允许使用大电流，也使 焊缝金属中焊丝比例下降，这对降低孔率是行之有效的；尽量不要在同一部位重复起弧，老板娘重复起弧时要对起弧处进行打

17、磨或刮除清理；一道焊 缝一旦起弧后要尽量焊长些，不要随意断弧，以减少接头量，在接头处需要有一定的焊缝重叠区 域；烧穿a产生原因热输入量过大；坡口加工不当，焊件装配间隙过大；点固焊时焊点间距过大，焊接过程中产生较大的变形量；操作姿势不正确；b防止措施当减小焊接电流、电弧电压，提高焊接速度；加大钝边尺寸，减小根部间隙；适当减小点固焊时焊点间距；焊接过程中，手握焊枪姿势要正确，操作要熟练；未焊透a产生原因焊接速度过快，电弧过长；坡口加工不当，装配间隙过小；焊接技术较低，操作姿势掌握不当；焊接规范过小；焊接电流不稳定；b防止措施适当减慢焊接速度，压低电弧；适当减小钝边或增加要部间隙；使焊枪角度保证焊接时获得最大熔深，电弧始终保持在焊接熔池的前沿，要有正确的姿势；增加焊接电流及电弧电压，保证母材足够的热输入获得量；增加稳压电源