铝及铝合金的焊接企业知识管理培训资料

1、PAGE PAGE - 15 -铝及铝合金金的焊接培培训资料铝及铝合金金的焊接特特点 (11)铝在空空气中及焊焊接时极易易氧化，生生成的氧化化铝（All2O3）熔熔点高、非非常稳定，不不易去除。阻碍母材材的熔化和和熔合，氧氧化膜的比比重大，不不易浮出表表面，易生生成夹渣、未熔合、未焊透等等缺欠。铝铝材的表面面氧化膜和和吸附大量量的水分，易易使焊缝产产生气孔。焊接前应应采用化学学或机械方方法进行严严格表面清清理，清除除其表面氧氧化膜。在在焊接过程程加强保护护，防止其其氧化。钨钨极氩弧焊焊时，选用用交流电源源，通过“阴极清理理”作用，去去除氧化膜膜。气焊时时，采用去去除氧化膜膜的焊剂。在厚板焊焊接

2、时，可可加大焊接接热量，例例如，氦弧弧热量大，利利用氦气或或氩氦混合合气体保护护，或者采采用大规范范的熔化极极气体保护护焊，在直直流正接情情况下，可可不需要“阴极清理理”。 （22）铝及铝铝合金的热热导率和比比热容均约约为碳素钢钢和低合金金钢的两倍倍多。铝的的热导率则则是奥氏体体不锈钢的的十几倍。在焊接过过程中，大大量的热量量能被迅速速传导到基基体金属内内部，因而而焊接铝及及铝合金时时，能量除除消耗于熔熔化金属熔熔池外，还还要有更多多的热量无无谓消耗于于金属其他他部位，这这种无用能能量的消耗耗要比钢的的焊接更为为显著，为为了获得高高质量的焊焊接接头，应应当尽量采采用能量集集中、功率率大的能源源

3、，有时也也可采用预预热等工艺艺措施。 （33）铝及铝铝合金的线线膨胀系数数约为碳素素钢和低合合金钢的两两倍。铝凝凝固时的体体积收缩率率较大，焊焊件的变形形和应力较较大，因此此，需采取取预防焊接接变形的措措施。铝焊焊接熔池凝凝固时容易易产生缩孔孔、缩松、热裂纹及及较高的内内应力。生生产中可采采用调整焊焊丝成分与与焊接工艺艺的措施防防止热裂纹纹的产生。在耐蚀性性允许的情情况下，可可采用铝硅硅合金焊丝丝焊接除铝铝镁合金之之外的铝合合金。在铝铝硅合金中中含硅0.5时热热裂倾向较较大，随着着硅含量增增加，合金金结晶温度度范围变小小，流动性性显著提高高，收缩率率下降，热热裂倾向也也相应减小小。根据生生产经

4、验，当当含硅56时时可不产生生热裂，因因而采用SSAlSii條(硅含含量4556)焊丝会会有更好的的抗裂性。 （4）铝铝对光、热热的反射能能力较强，固固、液转态态时，没有有明显的色色泽变化，焊焊接操作时时判断难。高温铝强强度很低，支支撑熔池困困难，容易易焊穿。 （55）铝及铝铝合金在液液态能溶解解大量的氢氢，固态几几乎不溶解解氢。在焊焊接熔池凝凝固和快速速冷却的过过程中，氢氢来不及溢溢出，极易易形成氢气气孔。弧柱柱气氛中的的水分、焊焊接材料及及母材表面面氧化膜吸吸附的水分分，都是焊焊缝中氢气气的重要来来源。因此此，对氢的的来源要严严格控制，以以防止气孔孔的形成。 （6）合合金元素易易蒸发、烧烧

5、损，使焊焊缝性能下下降。 （77）母材基基体金属如如为变形强强化或固溶溶时效强化化时，焊接接热会使热热影响区的的强度下降降。 （8）铝为面心心立方晶格格，没有同同素异构体体，加热与与冷却过程程中没有相相变，焊缝缝晶粒易粗粗大，不能能通过相变变来细化晶晶粒。 2.焊接方方法 几乎各各种焊接方方法都可以以用于焊接接铝及铝合合金，但是是铝及铝合合金对各种种焊接方法法的适应性性不同，各各种焊接方方法有其各各自的应用用场合。气气焊和焊条条电弧焊方方法，设备备简单、操操作方便。气焊可用用于对焊接接质量要求求不高的铝铝薄板及铸铸件的补焊焊。焊条电电弧焊可用用于铝合金金铸件的补补焊。惰性性气体保护护焊（TII

6、G或MIIG）方法法是应用最最广泛的铝铝及铝合金金焊接方法法。铝及铝铝合金薄板板可采用钨钨极交流氩氩弧焊或钨钨极脉冲氩氩弧焊。铝铝及铝合金金厚板可采采用钨极氦氦弧焊、氩氩氦混合钨钨极气体保保护焊、熔熔化极气体体保护焊、脉冲熔化化极气体保保护焊。熔熔化极气体体保护焊、脉冲熔化化极气体保保护焊应用用越来越广广泛（氩气气或氩/氦氦混合气）氩弧焊按按照电极的的不同分为为：熔化极极氩弧焊和和非溶化极极氩弧焊两两种.1、非熔化化极氩弧焊焊的工作原原理及特点点非溶化极氩氩弧焊是电电弧在非熔熔化极（通通常是钨极极）和工作作之间燃烧烧，在焊接接电弧周围围流过一种种不和金属属起化学反反应的惰性性气体（常常用氩气）

7、，形形成一个保保护气罩，使使钨极端头头，电弧和和溶池及已已处于高温温的金属不不与空气接接触，能防防止氧化和和吸收有害害气体。从从而形成致致密的焊接接接头，其其力学性能能非常好。2、熔化极极氩弧焊的的工作原理理及特点 焊焊丝通过丝丝轮送时，导导电嘴导电电，在母材材与焊丝之之间产生电电弧，使焊焊丝和母熔熔化，并用用惰性气体体氩气保护护电弧和熔熔融金属来来进行焊接接的。它和和钨极氩弧弧焊的区别别：一个是是焊丝作电电极，并被被不断熔化化填入熔池池，冷凝后后形成焊缝缝；另一个个是采用保保护气体，随随着熔化极极氩弧焊的的技术应用用，保护气气体已由单单一的氩气气发展出多多种混合体体的广泛应应用，如AAr80

8、%+CO2220%的的富氩保护护气。通常常前者称为为MIG，后后者称为MMAG。从从其操作方方式看，目目前应用最最广的是半半自动熔化化极氩弧焊焊和富氩混混合气保护护焊，其次次是自动熔熔化极氩弧弧焊。熔化极氩弧弧焊与钨极极氩弧焊相相比，有如如下特点：（1）效率率高 因因为它电流流密度大，热热量集中，熔熔敷率高，焊焊接速度快快；另外容容易引弧。（2）需加加强保护 因弧光光强烈，烟烟气大，所所以要加强强保护。3.焊焊接材料 （11）焊丝 铝铝及铝合金金焊丝的选选用除考虑虑良好的焊焊接工艺性性能外，按按容器要求求应使对接接接头的抗抗拉强度、塑性(通通过弯曲试试验)达到到规定要求求，对含镁镁量超过33的

9、铝镁镁合金应满满足冲击韧韧性的要求求，对有耐耐蚀要求的的容器，焊焊接接头的的耐蚀性还还应达到或或接近母材材的水平。因而焊丝丝的选用主主要按照下下列原则：1）纯铝焊焊丝的纯度度一般不低低于母材； 2）铝合合金焊丝的的化学成分分一般与母母材相应或或相近； 33）铝合金金焊丝中的的耐蚀元素素(镁、锰锰、硅等)的含量一一般不低于于母材； 44）异种铝铝材焊接时时应按耐蚀蚀较高、强强度高的母母材选择焊焊丝； 5）不不要求耐蚀蚀性的高强强度铝合金金(热处理理强化铝合合金)可采采用异种成成分的焊丝丝，如抗裂裂性好的铝铝硅合金焊焊丝SAllSi一11等(注意意强度可能能低于母材材)。 (2)钨极 氩氩弧焊用的

10、的钨极材料料有纯钨、钍钨、铈铈钨、锆钨钨四种。纯纯钨极的熔熔点和沸点点高，不易易熔化挥发发，电极烧烧损及尖端端的污染较较少，但电电子发射能能力较差。在纯钨中中加入12氧氧化钍的电电极为钍钨钨极，电子子发射能力力强，允许许的电流密密度高，电电弧燃烧较较稳定，但但钍元素具具有一定的的放射性，使使用时应采采取适当的的防护措施施。在纯钨钨中加入11.82.2的氧化铈铈(杂质0.1)的电极极为铈钨极极。铈钨极极电子逸出出功低，化化学稳定性性高，允许许电流密度度大，无放放射性，是是目前普遍遍采用的电电极。锆钨钨极可防止止电极污染染基体金属属，尖端易易保持半球球形，适用用于交流焊焊接。4、保护护气体（1）最

11、常常用的惰性性气体是氩氩气。它是是一种无色色无味的气气体，在空空气和含量量为0。9935%（按按体积计算算），氩的的沸点为-186，介于氧氧和氦的沸沸点之间。氩气是氧氧气厂分馏馏液态空气气制取氧气气时的副产产品。我国均采用用瓶装氩气气用于焊接接，在室温温时，其充充装压力为为15MPPa。钢瓶瓶涂灰色漆漆，并标有有“氩气”字样。纯纯氩的化学学成分要求求为：Arr99.999%；HHe0.011%；O220.00015%；H20.00005%；总碳量0.0001%；水水分30mgg/m3。氩气是一种种比较理想想的保护气气体,比空空气密度大大25%,在平焊时时有利于对对焊接电弧弧进行保护护,降低了了

12、保护气体体的消耗.氩气是一一种化学性性质非常不不活泼的气气体.即使使在高温下下也不和金金属发生化化学反应,从而没有有了合金元元素氧化烧烧损及由此此带来的一一系列的问问题.氩气气也不熔于于液态的金金属,因而而不会引起起气孔.氩氩是一种单单原子气体体,以原子子状态存在在,在高温温下没有分分子分解或或原子吸热热的现象.氩气的比比热容和热热传导能力力小,即本本身吸收量量小,向外外传热也少少,电弧中中的热量不不易散失,使焊接电电弧燃烧稳稳定,热量量集中,有有利于焊接接的进行. 氩气的的缺点是电电离势较高高.当电弧弧空间充满满氩气时,电弧的引引燃较为困困难,但电电弧一旦引引燃后就非非常稳定。5、氩弧焊焊的

13、缺点（1）氩弧弧焊因为热热影响区域域大，工件件在修补后后常常会造造成变形、硬度降低低、砂眼、局部退火火、开裂、针孔、磨磨损、划伤伤、咬边、或者是结结合力不够够及内应力力损伤等缺缺点。尤其其在精密铸铸造件细小小缺陷的修修补过程在在表面突出出。（2）氩弧弧焊与焊条条电弧焊相相比对人身身体的伤害害程度要高高一些，氩氩弧焊的电电流密度大大，发出的的光比较强强烈，它的的电弧产生生的紫外线线辐射，约约为普通焊焊条电弧焊焊的5-330倍，红红外线约为为焊条电弧弧焊的1-1.5倍倍，在焊接接时产生的的臭氧含量量较高,因因此,尽量量选择空气气流通较好好的地方施施工,不然然对身体有有很大的伤伤害.6.焊前准备备

14、(1)焊焊前清理 铝铝及铝合金金焊接时，焊焊前应严格格清除工件件焊口及焊焊丝表面的的氧化膜和和油污，清清除质量直直接影响焊焊接工艺与与接头质量量，如焊缝缝气孔产生生的倾向和和力学性能能等。常采采用化学清清洗和机械械清理两种种方法。 11）化学清清洗 化学清清洗效率高高，质量稳稳定，适用用于清理焊焊丝及尺寸寸不大、成成批生产的的工件。可可用浸洗法法和擦洗法法两种。可可用丙酮、汽油、煤煤油等有机机溶剂表面面去油，用用4070的55100NaOOH溶液碱碱洗3mmin77minn(纯铝时时间稍长但但不超过220miin)，流流动清水冲冲洗，接着着用室温至至60的330HNNO3溶液液酸洗1min3m

15、iin，流动动清水冲洗洗，风干或或低温干燥燥。 2）机机械清理 在工件尺尺寸较大、生产周期期较长、多多层焊或化化学清洗后后又沾污时时，常采用用机械清理理。先用丙丙酮、汽油油等有机溶溶剂擦试表表面以除油油，随后直直接用直径径为0.115mm0.2mmm的铜丝丝刷或不锈锈钢丝刷子子刷，刷到到露出金属属光泽为止止。一般不不宜用砂轮轮或普通砂砂纸打磨，以以免砂粒留留在金属表表面，焊接接时进入熔熔池产生夹夹渣等缺陷陷。另外也也可用刮刀刀、锉刀等等清理待焊焊表面。 工工件和焊丝丝经过清洗洗和清理后后，在存放放过程中会会重新产生生氧化膜，特特别是在潮潮湿环境下下，在被酸酸、碱等蒸蒸气污染的的环境中，氧氧化膜

16、成长长得更快。因此，工工件和焊丝丝清洗和清清理后到焊焊接前的存存放时间应应尽量缩短短，在气候候潮湿的情情况下，一一般应在清清理后4h内施焊焊。清理后后如存放时时间过长(如超过224h)应当重新新处理。(2)垫板板 铝及铝合合金在高温温时强度很很低，液态态铝的流动动性能好，在在焊接时焊焊缝金属容容易产生下下塌现象。为了保证证焊透而又又不致塌陷陷，焊接时时常采用垫垫板来托住住熔池及附附近金属。垫板可采采用石墨板板、不锈钢钢板、碳素素钢板、铜铜板或铜棒棒等。垫板板表面开一一个圆弧形形槽，以保保证焊缝反反面成型。也可以不不加垫板单单面焊双面面成型，但但要求焊接接操作熟练练或采取对对电弧施焊焊能量严格格

17、自动反馈馈控制等先先进工艺措措施。 (33)焊前预预热薄、小铝件一一般不用预预热，厚度度10mmm155mm时时可进行焊焊前预热，根根据不同类类型的铝合合金预热温温度可为1100200，可用氧氧一乙炔焰焰、电炉或或喷灯等加加热。预热热可使焊件件减小变形形、减少气气孔等缺陷陷。 5.焊焊后处理 (1)焊后后清理 焊焊后留在焊焊缝及附近近的残存焊焊剂和焊渣渣等会破坏坏铝表面的的钝化膜，有有时还会腐腐蚀铝件，应应清理干净净。形状简简单、要求求一般的工工件可以用用热水冲刷刷或蒸气吹吹刷等简单单方法清理理。要求高高而形状复复杂的铝件件，在热水水中用硬毛毛刷刷洗后后，再在66080左右、浓浓度为23的的铬

18、酐水溶溶液或重铬铬酸钾溶液液中浸洗55minn10min，并并用硬毛刷刷洗刷，然然后在热水水中冲刷洗洗涤，用烘烘箱烘干，或或用热空气气吹干，也也可自然干干燥。 (22)焊后热热处理 铝容容器一般焊焊后不要求求热处理。如果所用用铝材在容容器接触的的介质条件件下确有明明显的应力力腐蚀敏感感性，需要要通过焊后后热处理以以消除较高高的焊接应应力，来使使容器上的的应力降低低到产生应应力腐蚀开开裂的临界界应力以下下，这时应应由容器设设计文件提提出特别要要求，才进进行焊后消消除应力热热处理。如如需焊后退退火热处理理，对于纯纯铝、50052、55086、51544、54554、5AA02、5AA03、5AA0

19、6等，推推荐温度为为345；对于22014、20244、30003、30004、55056、50833、54556、60061、66063、2A12、2A24、3A21等等，推荐温温度为4115；对于22017、2A11、6A02等等，推荐温温度为3660，根据工工件大小与与要求，退退火温度可可正向或负负向各调22030，保温时时间可在00.5hh2hh之间。氩弧焊又称称氩气体保保护焊.就就是在电弧弧焊的周围围通上氩弧弧保护性气气体,将空空气隔离在在焊区之外外,防止焊焊区的氧化化.钨极氩弧焊焊一、概述：1、钨极氩氩弧焊就是是以氩气作作为保护气气体，钨极极作为不熔熔化极，借借助钨电极极与焊件之之

20、间产生的的电弧，加加热熔化母母材（同时时添加焊丝丝也被熔化化）实现焊焊接的方法法。氩气用用于保护焊焊缝金属和和钨电极熔熔池，在电电弧加热区区域不被空空气氧化。2、一般般氩弧焊的的优点： (1) 能焊接接除熔点非非常低的铝铝锡外的绝绝大多数的的金属和合合金。 (2) 交流氩氩弧焊能焊焊接化学性性质比较活活泼和易形形成氧化膜膜的铝及铝铝镁合金。 (3) 焊接时时无焊渣、无飞溅。 (4) 能进行行全方位焊焊接，用脉脉冲氩弧焊焊可减小热热输入，适适宜焊0.1mm不不锈钢 (5) 电弧温温度高、热热输入小、速度快、热影响面面小、焊接接变形小。(6) 填充金金属和添加加量不受焊焊接电流的的影响。 3、氩氩

21、弧焊适用用焊接范围围适用于碳钢钢、合金钢钢、不锈钢钢、难熔金金属铝及铝铝镁合金、铜及铜合合金、钛及及钛合金，以以及超薄板板0.1mmm，同时时能进行全全方位焊接接，特别对对复杂焊件件难以接近近部位等等等。二、钨极氩氩弧焊焊机机的组成1、本公司司氩弧焊机机的型号（见见图表）、编制方法法、文字说说明。2、焊机的的部件（焊焊机、焊枪枪、气、水水、电）、地线及地地线钳、钨钨极。3、焊机的的连接方法法（以WSSM系列为为例） (1) 焊焊机的一次次进线，根根据焊机的的额定输入入容量配制制配电箱，空空气开关的的大小，一一次线的截截面。 (2) 焊焊机的输出出电压计算算方法：UU=10+0.044I (3)

22、 焊焊机极性，一一般接法：工件接正正为正极性性接法；工工件接负为为负极性接接法。钨极极氩弧焊一一定要直流流正极性接接法：焊枪枪接负，工工件接正。 (4) 水水源接法、氩气接法法三、焊枪的的组成（水水冷式、气气冷式）： 手把把、连接件件、电极夹夹头、喷嘴嘴、气管、水管、电电缆线、导导线。四、氩气的的作用、流流量大小与与焊接关系系、调节方方法。1、 氩气气属于惰性性气体，不不易和其它它金属材料料、气体发发生反应。而且由于于气流有冷冷却作用，焊焊缝热影响响区小，焊焊件变形小小。是钨极极氩弧焊最最理想的保保护气体。2、 氩气气主要是对对熔池进行行有效的保保护，在焊焊接过程中中防止空气气对熔池侵侵蚀而引

23、起起氧化，同同时对焊缝缝区域进行行有效隔离离空气，使使焊缝区域域得到保护护，提高焊焊接性能。3、 调节节方法是根根据被焊金金属材料及及电流大小小，焊接方方法来决定定的：电流流越大，保保护气越大大。活泼泼元素材料料，保护气气要加强加加大流量。具体见下下表：板厚 (mm)电流大小（AA）气体流量不锈钢铝铜钛0.300.51040046660.511.02040046661.022.04070046810810682.033.080133081010122101228103.044.01201170101221015510155101224.01602200101441218812188121441

24、4188氩气太小，保保护效果差差，被焊金金属有严重重氧化现象象。氩气太太大，由于于气流量大大而产生紊紊流，使空空气被紊流流气卷入溶溶池，产生生溶池保护护效果差，焊焊缝金属被被氧化现象象。所以流流量一定要要根据板厚厚、电流大大小、焊缝缝位置、接接头型式来来定。具体体以焊缝保保护效果来来决定，以以被焊金属属不出现氧氧化为标准准。五、钨极1、 钨极极是高熔点点材料，熔熔点为34400，在高温温时有强烈烈的电子发发射能力，并并且钨极有有很大的电电流载流能能力。钨极极载流能力力见下表：电极直流正接法法时1.020800A1.6501660A2.01002200A3.02003300A4.03004400

25、A5.04205520A6.04505550A2、 钨极极表面要光光滑，端部部要有一定定磨尖 ，同同心度要好好，这样焊焊接时高频频引弧好、电弧稳定定性好，溶溶深深，溶溶池能保持持一定，焊焊缝成形好好，焊接质质量好。3、 如果果钨极表面面烧坏或表表面有污染染物、裂纹纹、缩孔等等缺陷时，这这样焊接时时高频引弧弧困难，电电弧不稳定定，电弧有有漂移现象象，熔池分分散，表面面扩大，熔熔深浅，焊焊缝成形差差，焊接质质量差。4、钨极直直径大小是是根据材料料厚度、材材料性质、电流大小小、接头形形式来决定定，见下表表：板厚（mmm）钨极直径（mmm）焊接电流(A)0.51.0354000.81.0355001.

26、01.6407001.51.6508552.02.02.55013303.02.53.01201150六、焊丝 焊焊丝选择要要根据被焊焊材料来决决定，一般般以母材的的成分性质质相同为准准。焊接重重要结构时时，由于高高温要烧损损合金元素素，所以选选择焊丝一一定要高于于母材料，把把焊丝熔入入熔池来补补充合金元元素烧损。钨极氩弧焊焊，一种方方法可以不不添丝自熔熔，熔化被被焊母材；另一种要要添加焊丝丝，电极熔熔化金属，同同时焊丝熔熔入熔池，冷冷却后形成成焊缝。不锈钢焊接接时，焊丝丝与板厚和和电流大小小关系见下下表：板厚 (mmm)电流(A)焊丝直径(mm)0.5305001.00.8305001.01

27、.0356001.61.5458001.62.07512202.03.011011402.0随着板厚增增加、电流流增大、焊焊丝直径增增粗铝及铝合金金焊接时，焊焊丝与板厚厚、电流大大小关系见见下表：板厚(mmm)电流(A)钨极直径(mm)焊丝直径(mm)气流量160900/110014001.01.646 681.5701000/133016602.02901220/155018802.03.02.068 810031201180/117022203.04.081241402200/119022603.04.02.5812 101461602220/220033004.05.03.010188

28、12220七、WSMM（WSEE）系列焊焊机面板上上的各种旋旋钮和调节节方法，见见说明书。八、直流氩氩弧焊与脉脉冲氩弧焊焊的区别：1、 直流流氩弧焊，即即在直流正正极性接法法下以氩气气为保护气气，借助电电极与焊件件之间的电电弧在一定定的要求下下（焊接电电流），加加热熔化母母材，添加加焊丝时焊焊丝也一同同熔入熔池池，冷却形形成的焊缝缝。2、 脉冲冲氩弧焊，除除直流钨极极氩弧焊的的规范外，还还可独立地地调节峰值值电流、基基值电流、脉冲宽度度、脉冲周周期或频率率等规范参参数，它与与直流氩弧弧焊相比优优点如下：（1） 增增大焊缝的的深宽比，在在不锈钢焊焊接时可将将熔深宽增增大到2：1（2） 防防止烧穿

29、、在薄板焊焊接或厚板板打底焊时时，借助峰峰值电流通通过时间，将将焊件焊透透，在熔池池明显下陷陷之前即转转到基值电电流，使金金属凝固。而且有小小电流维持持电弧直至至下一次峰峰值电流循循环。（3） 减减小热影响响区，焊接接热敏感材材料时，减减小脉冲电电流通过时时间和基值值电流值，能能把热影响响区范围降降低到最小小值，这样样焊接变形形小。（4） 增增加熔池的的搅拌作用用，在相同同的平均电电流值时，脉脉冲电流的的峰流值比比恒定电流流大，因此此电弧力大大，搅拌作作用强烈，这这样有助于于减少接头头底部可能能产生气孔孔和不熔合合现象。在在小电流焊焊接时，较较大的脉冲冲电流峰值值电流增强强了电弧挺挺度，消除除了电弧漂漂移现象。九、焊前准准备和焊前前清洗：1、检查焊焊机的接线线是否符合合要求。2、水、电电、气是否否接通，并并按要求全全部连接好好，不能松松动。3、对母材材进行焊前前检查并清清洗表面。4、用工具具清洗，即即用刷子或或砂纸彻底底清除母材材表面水、油、氧化化物等。5、重要结结构用化学学清洗法，清清洗表面的的水、油、高熔点氧氧化膜、氧氧化物污染染。简单用用丙酮清洗洗，或用烧烧碱硫酸等等方法清洗洗。6、工作场场所的清理理，不能有有易燃、易易爆物,采采取避风措措施等。十、焊接规规范参数钨极氩弧焊焊