浅析常用金属材料的焊接

1、常用金属材料的焊接（铝及铝合金）（1）2008-03-14 14:062007-05-25 15:591. 试述铝及铝合金的焊接性。强的氧化能力铝在空气中极易与氧结合生成致密结实的 Al 203膜薄，厚度约0.1卩m AI2Q的熔点高达2050C,远远超过铝及铝合金的熔点（约660C）, 而且体积质量大，约为铝的1.4倍。焊接过程中，氧化铝薄膜会阻碍金属之间 的良好结合，并易形成夹渣。氧化膜还会吸附水分，焊接时会促使焊缝生成气 孔。因此，焊前必须严格清理焊件表面的氧化物，并加强焊接区域的保护。较大的热导率和比热容铝及铝合金的热导率和比热容约比钢大1倍，焊接过程中大量的热量被迅速传导到基体金属内

2、部。因此，焊接铝及铝合金比钢 要消耗更多的热量，焊前常需采取预热等工艺措施。热裂纹倾向大线膨胀系数约为钢的2倍，凝固时的体积收缩率达6.5%左右，因此焊接某些铝合金时，往往由于过大的内应力而产生热裂纹。生产中 常用调整焊丝成分的方法来防止产生热裂纹，如使用焊丝HS311.容易形成气孔形成气孔的气体是氢。氢在液态铝中的溶解度为0.7mL/100g，而在660C凝固温度时，氢的溶解度突降至 0.04ml/100g，使原来 溶解于液态铝中的氢大量析出，形成气泡。同时，铝和铝合金的密度小，气泡 在熔池中的上升速度较慢，加上铝的导热性强，熔池冷凝快，因此，上升的气 泡往往来不及逸出，留在焊缝内成为气孔。

3、弧柱气氛中的水分、焊接材料及母 材表面氧化膜吸附的水分都是氢的主要来源，因此焊前必须严格做好焊件的表 面清理工作。接头不等强度铝及铝合金的热影响区由于受热而发生软化、强度降低使接头与母材无法达到等强度。纯铝及非热处理强化铝合金接头的强度约为母材 的75%-100%热处理强化铝合金的接头强度较小，只有母材的40%- 505。焊穿铝及铝合金从固态转变为液态时，无明显的颜色变化，所以不易判断母材温度，施焊时常会因温度过高无法察觉而导至焊穿。2. 铝及铝合金焊前应进行哪些准备工作？焊前清理清理的目的是去除焊件表面的氧化膜和油污，这是防止产生气孔、夹渣的重要措施。1）化学清洗效率高、质量稳定、适用于清理

4、焊丝及尺寸不大、成批生产的焊件。化学清洗分浸洗法和擦洗法两种，清洗剂及清洗工艺，见表37。表37铝及铝合金的化学清洗法工脱脂碱洗冲中和光化冲干-艺材料NaOH溶液的质量分 数温度（C）时间(mi n)洗HNO溶液的质量分 数温度（C）时间(min)洗燥纯铝汽油煤油6%10%40 50> 20清 水30%室温13清 水风干 或低温 干燥铝镁、铝锰合金汽油煤油6%10%40 50>7清 水30%室温13清 水风干 或低温 干燥2）机械清理先用有机溶剂（丙酮、松香或汽油）擦拭焊件表面的油污，然后用细铜线刷至表面露出金属光泽，或者用刮刀清理表面。清理后的焊件应在 4h内施焊，否则应重新清理

5、。垫板为了保证焊透并使焊件不致焊穿或塌陷， 焊前可在接缝下面安放垫板。垫板材料可采用石墨、不锈钢或碳钢，表面开一圆弧形槽，以保证反面焊 缝成形。预热对薄、小的焊件一般可以不用预热。焊接厚度超过5mm勺焊件时，为了使接缝附近达到所需要的温度，焊前应对焊件进行预热，预热温度为100 300°C。3. 铝及铝合金焊后应进行哪些清理工作?焊件焊后留在焊缝及邻近的残存熔剂和焊渣， 需要及时清理干净，否则在空气、 水分的作用下，残存的溶剂和焊渣会破坏具有防腐作用的氧化铝薄膜，激烈的 腐蚀焊件。因此，焊后应立即严格清除焊件上残存的污物。常用的清渣方法和步骤:1）在热水中用硬毛刷仔细地洗刷焊接接头。

6、2）将焊件在温度为6080C、质量分数为2%3%勺铬酐水溶液或重铬酸钾溶 液中浸洗约510min，并用硬毛刷仔细洗刷。或者将焊件放于1520C质量分数为10%勺硝酸溶液中浸洗1020min3）在热水中冲刷洗涤焊件。4）将焊件用热空气吹干或在100C干燥箱内烘干4. 试述铝及铝合金钨极氩弧焊的焊接工艺焊丝的选用铝及铝合金用焊丝牌号见表38。其中HS311是一种通用焊丝，采用这种焊丝焊接时，金属流动性好，有较高的抗热裂性能，并能保证一 定的强度。但在焊接铝镁合金时，焊缝中会出现脆性化合物MgSi，降低接头的塑性和耐腐蚀性。焊接铝镁合金时应采用HS331。表38铝及铝合金用焊丝牌号统一牌号名称化学成

7、分（质量分数）（）焊缝力学性能用途MgMnSiFeAl母材抗拉强 度（MPa）HS301纯铝焊 丝一一一一余量纯铝70 80纯铝及接头质量要 求不咼的铝合金HS311铝硅合 金焊丝一一46一余量LF21120140除铝镁合金以外 的铝合金HS321铝锰合 金焊丝一1.01.6一一余量LF21120140铝锰合金HS331铝锰合 金焊丝4.55.70.20.20.60.5< 0.4余量LF5220260铝镁合金«39铝及铝合金筲椒豪輝放口老式城口尺寸间療*(tnm)3-5356-1070±512*202370±514-25375154-1250±58

8、2550±5310 (管子外 径30 300)n«0±5Z|70±5反 SrSw能子枣邛<3.5共焊1-3 足备 注可用囲定垫 板毎面弊2 层以上形 式12.2双面站 反面 毎面焊2层1370±5用于管子 可旋转的平焊接电源应选用交流电源5. 试述铝及铝合金钨极氩弧焊的焊接工艺参数铝及铝合金手工钨极氩弧焊和自动钨极氩弧焊的焊接工艺参数，分别见表40、41。表40铝及铝合金手工钨极氩弧焊焊接工艺参数焊件焊丝直钨极直预热温焊接电氩气流喷嘴孔焊接层数厚度径径度流量径备注(mm)(mm(mmC)(A)(L/mi n)(mr)（正面/反面）11.6

9、240 6C798正1卷边焊1.51.6250 80798正1卷边或单面对22.02390812812正1接焊32 2.53120812812正1对接焊23150丫形坡口对接4418010 158121 2/153418010 1510 121 2/1丫形坡口对接634520016 2014 161 2/1丫形坡口对接4180丫形坡口对接8510024016 2014 162/11045510024016 2014 163丫形坡口对接12455615028018 2216 204/1 2丫形坡口对接14455615020016020 2416 2034/1 2丫形坡口对接3201656618028020 2416 203丫形坡口对接1856620034025 3016 204/1 2丫形坡口对接2056620030025 3020 224丫形坡口对接220360