鋁合金焊接是指鋁合金材料的焊接過程。鋁合金強(qiáng)度高和質(zhì)量輕。主要焊接工藝為手工TIG焊(非熔化極惰性氣體保護(hù)焊)、自動TIG焊和MIG焊(熔化極惰性氣體保護(hù)焊),其母材、焊絲、保護(hù)氣體、焊接設(shè)備。
鋁及鋁合金在現(xiàn)代工程技術(shù)所用的各種材料中占有舉足輕重的地位,它在世界年產(chǎn)量僅次于鋼鐵而居第二位,在有色金屬中則居第一位 [1] 。如果說鋁合金最初是在航空工業(yè)中嶄露頭角的話,那么近幾十年來,除航空工業(yè)外,在航天、汽車、船舶、橋梁、機(jī)械制造、電工、化學(xué)工業(yè)及低溫裝置中已大量應(yīng)用鋁及鋁合金,以制造各種部件、油箱、耐蝕容器及導(dǎo)線等。目前鋁合金焊接結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最廣的是防銹鋁合金,即鋁鎂合金和鋁錳合金。
鋁合金焊接是指鋁合金材料的焊接過程。鋁合金強(qiáng)度高和質(zhì)量輕。主要焊接工藝為手工MIG焊(熔化極惰性氣體保護(hù)焊)和自動MIG焊,其母材、焊絲、保護(hù)氣體、焊接設(shè)備 。
母材和焊絲的主要化學(xué)成分:
1、鎢極氬弧焊
鎢極氬弧焊法主要用于鋁合金,是一種較好的焊接方法,不過鎢極氬弧焊設(shè)備較復(fù)雜,不合適在露天條件下操作。
2、電阻點(diǎn)焊、縫焊
這種焊接方法可以用來焊接厚度在5mm以下的鋁合金薄板。但是在焊接時用的設(shè)備比較復(fù)雜,焊接電流大、生產(chǎn)率較高,特別適用于大批量生產(chǎn)的零、部件。
3、脈沖氬弧焊
脈沖氬弧焊可以很好的改善在焊接過程中的穩(wěn)定性可以調(diào)節(jié)參數(shù)來控制電弧功率和焊縫成形。焊件變形小、熱影響區(qū)小,特別適用于薄板、全位置焊接等場合以及對熱敏感性強(qiáng)的鍛鋁、硬鋁、超硬鋁等的焊接 。
4、攪拌摩擦焊
攪拌摩擦焊首先并主要在鋁合金、鎂合金等輕金屬結(jié)構(gòu)領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用,此方法的最大特點(diǎn)就是焊接溫度低于材料熔點(diǎn),可避免由熔焊所帶來的裂紋、氣孔等缺陷。
鋁合金焊接生產(chǎn)儲存環(huán)境和輔助材料使用的要求
(1)生產(chǎn)儲存溫度濕度的要求
鋁合金的生產(chǎn)和儲存環(huán)境必須防塵、防水、干燥。環(huán)境溫度通常控制在5 ℃以上, 濕度控制在70 %以下。應(yīng)盡量保證焊接環(huán)境的濕度不能太高,濕度過高會使焊縫中氣孔的產(chǎn)生幾率明顯增加,從而影響焊接質(zhì)量。空氣的劇烈流動會引起氣體保護(hù)不充分,從而產(chǎn)生焊接氣孔,可設(shè)置擋風(fēng)板以避免室內(nèi)穿堂風(fēng)的影響。
(2)焊絲及送氣軟管的使用要求
對焊材的使用應(yīng)該注意:鋁焊絲要與鋼焊材分開儲存,使用期不超過1a 。焊接完成后,要在焊機(jī)中取出焊絲進(jìn)行密封處理,防止污染。不同材質(zhì)的送氣軟管抵抗?jié)駳膺M(jìn)入的能力不同,尤其在送氣壓力高時,送氣軟管的影響更明顯。送氣軟管最好使用特富龍軟管(Teflon) 。
工裝的選用鋁合金焊接最好選用點(diǎn)接觸形式的工裝,以減小工裝與工件的接觸面積。如果工裝對工件是面接觸,就會很快帶走工件的熱量,加速了熔池的凝固,不利于焊縫氣孔的排除。工裝液壓系統(tǒng)的壓力最好控制在9~9.5MPa。
壓力過小達(dá)不到預(yù)設(shè)反變形的目的,但是壓力過大,又會使鋁合金結(jié)構(gòu)的拘束度增大。由于鋁合金的線脹系數(shù)大,高溫塑性差,焊接時易產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力,可能會使鋁合金結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂紋。
焊絲的選用
對于6005A、6082、5083 母材來說,選擇的焊絲牌號為5087/ AlMg4.5MnZr ,5087 焊絲不僅抗裂性能好,抗氣孔性能優(yōu)越,而且強(qiáng)度性能也很好。對于焊絲規(guī)格的選擇,優(yōu)先選擇大直徑規(guī)格的焊絲。同樣的焊接填充量即同等重量的焊絲,大規(guī)格焊絲較小規(guī)格焊絲的表面積要小很多,因此,大規(guī)格焊絲較小規(guī)格焊絲的表面污染要少即氧化區(qū)域要小,焊接質(zhì)量更容易達(dá)到要求。另外大直徑焊絲的送絲過程更容易操作。對于8mm以下板厚的母材一般采用1.2mm直徑的焊絲,對于8mm及以上板厚的母材采用1.6mm直徑的焊絲。自動焊機(jī)采用1.6mm直徑的焊絲。
保護(hù)氣體的選用Ar100%的特點(diǎn)是電弧穩(wěn)定、引弧方便,對于8mm以下板厚的母材一般采用Ar100%進(jìn)行焊接。對于8mm及以上板厚的母材和氣孔要求高的焊縫,采用Ar70%+He30%進(jìn)行焊接。氦氣的特點(diǎn)在于:9倍于氬氣的導(dǎo)熱性,焊接速度更快,氣孔率減少,熔深增加。厚板焊接時,Ar100%和Ar70% +He30%的熔深狀況。氣體的流量選擇不是越大越好,流量過大會造成紊流,導(dǎo)致熔池保護(hù)不充分,空氣與熔敷金屬發(fā)生反應(yīng),會改變焊縫組織,使性能下降,而且產(chǎn)生焊接氣孔的傾向增加。