铝及铝合金气焊工艺探讨研究获奖科研报告

铝及铝合金气焊工艺探讨研究获奖科研报告摘要：在各领域发展过程中，铝及铝合金材料应用较为广泛，并且通过焊接技术，制造和生产不同的生产设备。本文围绕铝及铝合金气焊工艺展开讨论，包括焊接准备阶段、焊丝以及溶剂的选用，此外还涉及到气焊使用的参数，同时在焊接的各个过程中实施相应的处理措施，以此为操作人员选用的焊接工艺提供参考依据。

关键词：气焊;铝及铝合金;焊接工艺

引言

选用铝及铝合金生产制造不同性能以及类型的机械产品，需要选用的焊接工艺各不同相同，通常包括气焊、惰性气体保护焊以及电弧焊等。目前，在焊接铝及铝合金制品时，会选用气焊工艺，该工艺具有操作简单、焊接效果良好等优势，还能有效控制焊接成本，并且针对焊接中存在的质量问题进行补焊，从而获得良好的焊接效果。

1.焊接性分析

采用气焊工艺，需要对以下焊接特性进行分析：一，铝在空气中受热后，会与氧气结合生产氧化铝，而氧化铝的熔点要高于铝的熔点，进而影响到焊接的效果。同时铝的密度低于氧化铝，在焊接过程值极易出现夹渣等问题，导致焊接接头硬度等受到影响;二，铝在室温环境中降低温度过程中，会受到体积收缩率的影响，导致焊缝位置出现变形，同时增加应力;三，焊接时产生的高温，会蒸发掉一部分合金元素，无法使焊缝保持在良好的性能状态;四，铝及铝合金在受热后，进入到液态状态时，会产生大量的氢元素，而在固化过程中，氢元素会存储在焊缝内，进而形成氢气孔等质量问题;五，铝及铝合金在焊接过程中，无法根据颜色的变化判断焊接效果，致使焊缝位置出现穿孔等情况;六，在高温状态下，铝及铝合金由融化状态转入到固化状态，在焊缝内部会出现缩孔、裂纹的等质量缺陷。

2.气焊工艺

2.1焊前准备

2.1.1接头形式与坡口制备

根据气焊工艺要求，将铝及铝合金坡口尺寸，按照厚度、坡口名称、角度、间隙以及钝边等参数，才能确定接头形式。在制备坡口时，若采用的板厚度不大于5mm，此时坡口名称为卷边或者Ⅰ形，此外间隙范围在0.5-1.5mm范围内。若板厚在5mm-18mm范围内，坡口名称为单面V形，坡口角度设定在65°±5°，间隙在2-4mm范围内，钝边在1.5-2.0mm范围内。应注意的是，在接头处理过程中，应避免使用搭接接头和T形接头的方式，避免焊缝内存在熔渣等缺陷。

2.1.2接头清理

在焊接的准备阶段，工作人员应对接头进行彻底的清理，清理部位包括接头的表面、端头部、坡口以及两侧，清理区域在20mm范围内，并保证清理范围内不会残留氧化物、油污等物质。

现阶段在清理接头过程中，采用机械清理法和化学清理法。采用机械清理法进行清理时，需要先对表面的油污进行清理，使用丙酮有机溶剂即可完成清理工作。随后，使用打磨工具对清理残留的氧化物质，在出现金属光泽后即可停止清理。通常情况下大尺寸工件、长时间生产的铝及铝合金进行清理时，采用机械清理法。采用化学清理法对接头进行清理时，在有机溶剂清理接头后，使用热水清洗金属表面，然后使用浓度为5-10%的NaOH溶液，温度在40-70℃范围内，对焊接位置冲洗3-7分钟。最后使用温度为20-60℃、浓度为30%的HNO3溶液，清洗1-3分钟，并在室温下晾干处理。采用化学清理法，主要清理规格小的铝及铝合金材料，并且可快速质量较高的完成清洗工作。

2.1.3焊缝背面加垫板

将垫板放置在焊接位置的背面，一方面是防止出现焊透情况，另一方面是便于焊缝背面获得良好的焊接效果。通常情况下，垫板使用石墨、不锈钢以及碳钢板等材料。

2.1.4焊前预热

在焊接的准备进行预热，可有效避免材料出现变形、气孔等缺陷问题。一般在对大规格材料进行焊接时，需要在100-200℃内进行预热处理，同时在较短的时间内完成预热。

2.2焊丝选择

以纯铝焊丝材料为例，型号分别为SA1-1、SA1-2、SA1-3，主要应用在性能要求较低的纯铝材料以及铝质化学工业设备中。采用铝镁焊丝材料，型号分别为SA1Mg-1、SA1Mg-2、SA1Mg-3、SA1Mg-5，主要应用在铝镁合金材料中，具有较高的强度、抗腐蚀以及抗裂优势。

2.3溶剂选用

在铝及铝合金焊接过程中，工作人员必须使用CJ401气焊容积，既能获得良好的焊缝成型效果，还能有效避免焊接时出现铝盒氧化物。

2.4气焊参数

2.4.1火焰种类

在焊接时火焰为中性火，可有效防止金属氧化物、气孔以及裂紋等物质以及缺陷的出现。

2.4.2焊嘴大小

选择气焊焊嘴的大小，需要根据焊接厚度确定，以焊炬型号为例，若型号为H01-2，焊嘴号码应在1-3范围内;若型号为H01-6，焊嘴号码应在1-4范围内。

2.4.3焊丝直径

选用的焊丝直径，与焊件厚度有关，若焊件厚度小于1.5mm，焊丝直径应在1.5-2mm范围内;若焊件厚度在1.5-3mm范围内，焊丝直径应在2-3mm范围内。

2.4.4焊嘴倾角

若焊接时焊接材料厚度较薄，应将焊嘴倾角控制在20-45°范围内;若焊接厚度超过5mm，焊嘴倾角控制在45-70°范围内。

2.4.5定位焊

采用定位焊方法，使用工具夹或者定位焊件，将焊件固定后再进行焊接。

2.5操作技能

采用左焊法可对厚度不超过5mm的焊件进行焊接，若厚度超过5mm，可采用右焊法。在焊接时，应保证焊接过程一次完成。在进行非封闭焊缝进行焊接时，通常在焊接的端点20-30mm以外的位置开始，同时在封闭焊缝时，距离应同样控制在20-30mm。

2.6焊后清理

完成焊接操作后，工作人员使用热水，配合硬毛刷对接头进行充分的洗刷。若是工业纯铝完成焊接后，采用冷水进行处理。在对关键构件进行清理时，需要使用铬酸水溶液温度控制在60-80℃，并且质量分数在2%-3%范围内，充