(1)鋁合金與氧的親和力很強
在空氣中極易與氧結合生成致密而結實的氧化鋁薄膜,厚度約為0.1μm,熔點高達2050℃,遠遠超過鋁及鋁合金的熔點,而且密度很大,約為鋁的1.4倍。在 焊接過程中,氧化鋁薄膜會阻礙金屬之間的良好結合,并易造成夾渣。氧化膜還會吸附水分,焊接時會促使焊縫形成氣孔。這些缺陷,都會降低焊接接頭的性能。為了保證焊接質量,焊前必須嚴格清理焊件表面的氧化物,并防止在焊接過程中再次氧化,對熔化金屬和處于高溫下的金屬進行有效地防護,這是鋁及鋁合金焊接的一個重要特點。具體的保護措施是:焊前使用機械打磨或化學方法D40清除工件坡口及周圍部分的氧化物;焊接過程中要采用合格的保護氣體進行保護(例如99.99%Ar)。
(2) 鋁合金的導熱率和比熱大
導熱快盡管鋁及鋁合金的熔點遠比鋼低,但是鋁及鋁合金的導熱系數(shù)、比熱容都很大,比鋼大一倍多,在焊接過程中大量的熱能被迅速傳導到集體金屬內部,為了獲得高質量的焊接接頭,必須采用能量集中、功率大的熱源,8mm及以上厚板需采用預熱等工藝措施,才能夠實現(xiàn)熔焊過程。
(3)鋁合金車體的線膨脹系數(shù)大
鋁及鋁合金的線膨脹系數(shù)約為鋼的2倍,凝固時體積收縮率達6.5%~6.6%,因此易產(chǎn)生焊接變形。防止變形的有效措施是除了選擇合理的工藝參數(shù)和焊接順序外,采用適宜的焊接工裝也是非常重要的,焊接薄板時尤其如此。另外,某些鋁及鋁合金焊接時,在焊縫金屬中形成結晶裂紋的傾向性和在熱影響區(qū)形成液化裂紋的傾向性均較大,往往由于過大的內應力而在脆性溫度區(qū)間內產(chǎn)生熱裂紋,這是鋁合金,尤其是高強度鋁合金焊接時常見的嚴重缺陷之一。在實際焊接現(xiàn)場中防止這類裂紋的措施主要是改進接頭設計,選擇合理的焊接工藝參數(shù)和焊接順序,采用適應母材特點的焊接填充材料等。
(4)鋁合金部件焊接時容易形成氣孔
焊接接頭中的氣孔是鋁及鋁合金焊接時極易產(chǎn)生的缺陷,尤其是純鋁和防銹鋁的焊接。氫是鋁及鋁合金焊接時產(chǎn)生氣孔的主要原因,這已經(jīng)為實踐所證明。氫的來源,主要是弧柱氣氛中的水分、焊接材料及母材所吸附的水分,其中焊絲及母材表面氧化膜的吸附水分,對焊縫氣孔的產(chǎn)生,常常占有突出的地位。鋁及鋁合金的液體熔池很容易吸收氣孔,在高溫下溶入的大量氣體,在由液態(tài)凝固時,溶解度急劇下降,在焊后冷卻凝固過程中氣體來不及析出,而聚集在焊縫中形成氣孔。為了防止氣孔的產(chǎn)生,以獲得良好的焊接接頭,對于氫氣的來源要加以嚴格控制,焊前必須嚴格限制所使用的焊接材料(包括焊絲、焊條、熔劑、保護氣體)的含水量,使用前要嚴格進行干燥處理,清理后的母材及焊絲好在2~3小時內焊接完畢,多不超過24小時。TIG焊時,選用大的焊接電流配合較高的焊接速度。MIG焊時,選用大的焊接電流慢的焊接速度,以提高熔池的存在時間。
(5)鋁合金在高溫時的強度和塑性低鋁在370℃時強度僅為10MPa,焊接時會因為不能支撐住液體金屬而使焊縫成形不良,甚至形成塌陷或燒穿。為了解決這個問題,焊接鋁及鋁合金時常常要采用墊板。
(6)鋁及鋁合金焊接時無色澤變化,給焊接操作帶來困難。
鋁及鋁合金焊接時由固態(tài)轉變?yōu)橐簯B(tài)時,沒有明顯的顏色變化,因此在焊接過程中給操作者帶來不少困難。因此,要求焊工掌握好焊接時的加熱溫度,盡量采 用平焊,在引(收)弧板上引(收)弧。
1、焊接特性:鋁及鋁合金具有導熱性強而熱容量大,線脹系數(shù)大,熔點低和高溫強度小等特點,焊接難度大,應采取一定的措施,才能保證焊接質量。 2、管件及焊絲的清理,焊絲及破口兩側50mm范圍內表面用丙酮清洗干凈,用不銹鋼絲刷刷去表面氧化膜,露出金屬光澤,清理好的破口必須在2小時內焊接,清理好的焊絲放入未用的筒內,必須在8小時內用完,否則重新處理。 3、鎢棒選用鈰鎢棒,氬氣鈍質不小于99.96%,且含水量不應大于50mg/m3。 4、環(huán)境溫度不低于5℃,否則應預熱至100~200℃方可施焊,相對濕度控。
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