铝合金薄板焊接技术

1、    铝合金薄板焊接技术    祁春生 刘晓军 吕士伟摘要：铝合金薄板焊接技术目前焊接方面难度较大的一种焊接项目，如何能焊接出好的焊接接头，选用合理的焊接方法起到关键的作用。简单介绍了铝合金薄板的焊接技术、特点。关键词  铝及铝合金  手工氩弧焊  焊接特点铝及其铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接构件的日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术

2、的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。一、铝合金的分类铝合金可分为变形铝合金（双分为非热处理强化铝合金、热处理强化铝合金两类）铸造铝合金。变形铝合金是指经不同的压力加工方法制成的板、带、管、型、条等半成品材料，铸造铝合金以合金铸锭供应。1、非热处理强化铝合金非热处理强化铝合金通过加工硬化、固溶强化提高力学性能，特点是强度中等、塑性及耐腐蚀性好，又称防锈铝，原先代号为lfxx，al-mn合金和al-mg合金属于防锈铝合金，不能热处理强化，但强化度比纯铝高，并且具有优异的抗腐蚀性和良好的焊接性，是目前焊接结构中应用最广泛的铝合金、超硬铝、锻铝等。2、硬铝硬铝的牌

3、号是按铜的增加顺序编排的。cu是硬铝的主要成分，为了得到高的强度，cu含量一般应控制在4.0%-4.8%。mn也是硬铝的主要成分，主要作用是消除铁对抗腐蚀性的不利影响，还能细化晶粒、加速时效硬化。在硬铝合金中，铜、硅、镁等元素能形成溶解于铝的化合物，从而促使硬铝合金在热处理时强化。退火状态下硬铝的抗拉强度为160220mpa，经过淬火及时效后抗拉强度增加至312460mpa。但硬铝的耐蚀性能差，为了提高合金腐蚀性，常在硬铝板表面覆盖一层工业纯铝保护层。3、超硬铝合金中鋅、镁、铜的平均总含量可达9.7%13.5%，在当前航空航天工业中仍是强度最高和应用最多的一种轻合金材料。超硬铝的塑性和焊接性差

4、，接头强度远低于母材，由于合金中锌含量较多，形成晶间腐蚀及焊接热裂纹的倾向较大。4、锻铝具有良好的热塑性，而且铜含量越少热塑性越好，适于作锻件用，具有中等强度和良好的抗蚀性，在工业中得到广泛的应用。二、铝合金的钨极氩弧焊铝合金的钨极氩弧焊也称为钨极惰性气体保护焊，是利用钨极与工件之间形成电弧产生的大量热量熔化待焊处，外加填充焊丝获得牢固的焊接接头。氩弧焊焊铝是利用其“阴极雾化”的特点，自行去除氧化膜。钨极及缝区域由喷嘴喷出的惰性气体屏蔽保护，防止焊缝区和周围空气的反应。tig焊工艺最适于焊接厚度小于3mm的薄板，工件变形明显小于气焊和手弧焊。交流tig焊阴极具有去除氧化膜的 清理作用，可以不用

5、溶剂，避免了焊后残留溶剂、熔渣对接头的腐蚀。接头形式可以不受限制，焊缝成形良好、表面光亮。氩气流对焊接区的冲刷使接头冷却加快，改善了接头的组织和性能，适合于全位置焊接。由于不用溶剂，焊前清理的要求比其他焊接方法严格。焊接铝合金较适宜的工艺方法是交流tig焊和交流脉冲tig焊，其次是直流反接tig焊。通常，用交流焊接铝合金时可在载流能力、电弧可控性以及电弧清理作用等方面实现最佳配合，故大多数铝合金的tig焊焊都是采用交流电源。采用直流正接（电极接负极）时，热量产生于工件表面，形成深融透，对一定尺寸的电极可采用更大的焊接电流。即使是厚截面也不需要预热，且母材几乎不发生变形。虽然很少采用直流反接（电

6、极接正极）tig焊方法来焊接铝，但这种方法在连续焊或补焊薄壁热交换器、管道壁厚在2.4mm以下的类似组件时有熔深浅、电弧容易控制、电弧具有良好的净化作用等优点。三、钨极钨的熔点是340，是熔点最高的金属。钨在高温时有强烈的电子发射能力，在钨电极加入微量稀土元素钍、铈、锆等的氧化物后，电子逸出功显著降低，载流能力明显提高。铝合金tig焊时，钨极作为电极主要起传导电流、引燃电弧和维持电弧正常燃烧的作用。常用的钨极材料分纯钨、钍钨及铈钨等。四、焊接工艺参数1、焊接工艺参数分析为了获得优良的焊缝成形及焊接质量，应根据焊件的技术要求，合理的选择焊接工艺参数。铝合金手工tig的主要参数有电流种类、极性和电

7、流大小、保护气体流量、钨极伸出长度、喷嘴至工件的距离等。自动tig焊的工艺参数还包括电弧电压（弧长）、焊接速度及送丝速度等。工艺参数是根据被焊材料和厚度，先确定钨极直径与形状、焊丝直径、保护气体及流量、喷嘴孔径、焊接电流、电弧电压和焊接速度，再根据实际焊接效果调整有关参数，直至符合使用要求为止。铝合金tig焊工艺参数的选用要点如下：喷嘴孔径与保护气体流量  铝合金tig的喷嘴孔径为522mm，保护气体流量一般为515l/min。钨极伸出长度及喷嘴至工件的距离  钨极伸出长度，对接焊缝时一般为56mm，角焊缝一般为78mm.喷嘴至工件的距离一般取10mm左右为宜。焊接电流与焊

8、接电压  与板厚、接头形式、焊接位置及焊工技术水平有关。手工tig时，采用交流电源，焊接厚度小于6mm铝合金时，最大的焊接电流可根据电极直径的d按公式i-（6065）d确定。电弧电压主要由弧长决定，通常使弧长近似等于钨极直径比较合理。焊接速度  铝合金tig焊时，为了减小变形，应采用较快的焊接速度。手工tig焊一般是焊工根据熔池大小、熔池形状和两侧熔合情况随时调整焊接速度，一般的焊接速度为812m/h，自动tig时，工艺参数设定以后，在焊接过程中焊接速度一般不变。焊丝直径  一般由板厚和焊接电流确定，焊丝直径与两者之间呈正比关系。交流电特点是负半波（工件为负）2、

9、铝合金的焊接性特点铝和氧的亲和力很大，因此在铝及铝合金表面总有一层难熔的氧化膜远远超过铝的熔点，这层氧化膜不溶于金属并且妨碍被熔融填充金属润湿。在焊接或钎焊过程中应将氧化膜清除或破坏掉。熔焊时，铝合金的焊接性首先体现在抗裂性上。在铝中加入铜、锰、硅、镁、锌等合金元素可获得不同性能的合金，各种合金元素对铝合金焊接裂纹的影响不同。铝合金的固态和液态色泽不易区别，焊接操作时难以控制熔池温度。焊后焊缝易产生气孔，焊接接头区易发生软化。总之，铝及铝合金因其独特的材料性质和焊接性在现代工业和其他高科技领域中得到了越来越广泛的应用，成为我国现代化建设事业发展中不可缺少的结构材料之一。通过对铝及铝合金材料结构、性质和焊接性的研究，我们可以看出，铝及铝合金有着不同于其他金属材料的特点和性质，因此，我们要通过本论文更好的理解并掌握铝及铝合金的相关材料知识，并认识到铝及铝合金应用的领域不同和对其要求的性能不同时，我们进行焊接时要根据具体情况选择相应的能满足需要的焊接方法来焊接铝及铝合金构件，同时也希望借助于本论文的介绍，我们能更好的应用铝及铝合金，也能在此基础上去不断地研究新的铝及铝合金焊接技术。参考文献：1  陈茂爱  钨极氩弧焊  化学工业出版社2  孟庆森，王文先，吴志生&