鋁焊條焊接方法

鋁及鋁合金資料密度低，強(qiáng)度高，熱電導(dǎo)率高，耐腐蝕才能強(qiáng)，具有的物理特性和力學(xué)功能，因而廣泛應(yīng)用于工業(yè)商品的焊接構(gòu)造上。長(zhǎng)期以來(lái)，因?yàn)楹附愚k法及焊接技術(shù)參數(shù)的選擇不當(dāng)，構(gòu)成鋁合金零件焊接后因應(yīng)力過(guò)于會(huì)集發(fā)生嚴(yán)峻變形，或因?yàn)楹缚p氣孔、夾渣、未焊透等缺點(diǎn)，致使焊縫金屬裂紋或原料疏松，嚴(yán)峻影響了商品質(zhì)量及功能。
1.鋁合金焊絲材料特點(diǎn)
鋁是銀白色的輕金屬，具有的塑性、較高的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，一起還具有抗氧化和抗腐蝕的才能。鋁很簡(jiǎn)單氧化發(fā)生三氧化二鋁薄膜，在焊縫中簡(jiǎn)單發(fā)生夾雜物，然后損壞金屬的連續(xù)性和均勻性，降低其機(jī)械功能和耐腐蝕功能。常見(jiàn)鋁合金母材和焊絲的化學(xué)成分及機(jī)械功能。
2.鋁合金資料的焊接難點(diǎn)
(1)很簡(jiǎn)單氧化。在空氣中，鋁簡(jiǎn)單同氧化合，生成細(xì)密的三氧化二鋁薄膜(厚度約0.1-0.2μm)，熔點(diǎn)高(約2050℃)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)鋁及鋁合金的熔點(diǎn)(約600℃擺布)。氧化鋁的密度3.95-4.10g/cm3，約為鋁的1.4倍，氧化鋁薄膜的外表易吸附水分，焊接時(shí)，它阻止根本金屬的熔合，很簡(jiǎn)單構(gòu)成氣孔、夾渣、未熔合等缺點(diǎn)，引起焊縫功能降低。
(2)易發(fā)生氣孔。鋁和鋁合金焊接時(shí)發(fā)生氣孔的首要原因是氫，因?yàn)橐簯B(tài)鋁可溶解很多的氫，而固態(tài)鋁幾乎不溶解氫，因而當(dāng)熔池溫度疾速冷卻與凝結(jié)時(shí)，氫來(lái)不及逸出，簡(jiǎn)單在焊縫中構(gòu)成氣孔。氫氣孔目前難于完全避免，氫的來(lái)歷很多，有電弧焊氣氛中的氫，鋁板、焊絲外表吸附空氣中的水分等。實(shí)踐，即便氬氣按GB/T4842標(biāo)準(zhǔn)需求，純度到達(dá)99.99%以上，但當(dāng)水分含量到達(dá)20ppm時(shí)，也會(huì)呈現(xiàn)很多的細(xì)密氣孔，當(dāng)空氣相對(duì)濕度80%時(shí)，焊縫就會(huì)顯著呈現(xiàn)氣孔。
(3)焊縫變形和構(gòu)成裂紋傾向大。鋁的線脹大系數(shù)和結(jié)晶縮短率約比鋼大兩倍，易發(fā)生較大的焊接變形的內(nèi)應(yīng)力，對(duì)剛性較大的構(gòu)造將促進(jìn)熱裂紋的發(fā)生。
(4)鋁的導(dǎo)熱系數(shù)大(純鋁0.538卡/Cm.s.℃)。約為鋼的4倍，因而，焊接鋁和鋁合金時(shí)，比焊鋼要耗費(fèi)更多的熱量。
(5)合金元素的蒸騰的燒損。鋁合金中含有低沸點(diǎn)的元素(如鎂、鋅、錳等)，在高溫電弧效果下，很簡(jiǎn)單蒸騰燒損，然后改動(dòng)焊縫金屬的化學(xué)成分，使焊縫功能降低。
(6)高溫強(qiáng)度和塑性低。高溫時(shí)鋁的強(qiáng)度和塑性很低，損壞了焊縫金屬的成形，有時(shí)還簡(jiǎn)單構(gòu)成焊縫金屬塌落和焊穿表象。
(7)無(wú)色彩改變。鋁及鋁合金從固態(tài)轉(zhuǎn)為液態(tài)時(shí)，無(wú)顯著的色彩改變，使操作者難以把握加熱溫度。

鋁合金越來(lái)越多的用于機(jī)械制造行業(yè). 隨之而來(lái)的是對(duì)鋁合金焊接的要求也越來(lái)越高。目前國(guó)外MIG 焊鋁的技術(shù)工藝日趨成熟, 主要用于全焊接鋁合金游輪、火車及汽車箱體、摩托車架、壓力容器、軌道交通、工作平臺(tái)及飛機(jī)等。



這里僅介紹基本的鋁合金知識(shí)和MIG焊技巧 (所有材料牌號(hào)參照AWS 標(biāo)準(zhǔn))。



1.鋁合金分類及對(duì)應(yīng)焊材



1.1. 純鋁 (1xxx 系列), 可焊性很好, 對(duì)應(yīng)焊材: ER1100 、 ER4043
1.2. 鋁銅合金 (2xxx 系列), 可焊性較差, 對(duì)應(yīng)焊材: ER4043、ER4015、ER2319
1.3. 鋁錳合金 (3xxx 系列), 可焊性很好, 對(duì)應(yīng)焊材: ER4043、ER5356
1.4. 鋁硅合金 (4xxx 系列), 一般用于制造焊絲 (4043、4047)
1.5. 鋁鎂合金 (5xxx 系列), 高強(qiáng)度, 可焊性很好, 對(duì)應(yīng)焊絲: ER5356、ER5183 等
1.6. 鋁鎂硅合金 (6xxx 系列), 應(yīng)用廣, 可焊性好, 對(duì)應(yīng)焊絲: ER5xxx、ER4xxx
1.7. 鋁鋅合金 (7xxx 系列), 高強(qiáng)度, 用于飛機(jī)制造業(yè), 可焊性很差易裂, 對(duì)應(yīng)焊絲: ER5356 (7005 和7039 母材)
1.8. 其它鋁合金 (8xxx 系列), 可焊性很差

鋁焊絲如何選擇
為了得到性能良好的焊接接頭，應(yīng)從焊接構(gòu)件使用目的考慮，選擇適合于母材的鋁焊絲作填充材料。
（1）焊縫金屬的裂紋敏感性
選擇具有熔化溫度低于母材的填充金屬，可大大減小熱影響區(qū)中晶間裂紋傾向。故用合金含量母材的焊絲作填充金屬，通?？煞乐购缚p金屬裂紋。如含0.6%硅的6061合金，如果用6061作填充金屬，裂紋敏感性很大，但用含5%硅的4043焊絲作填充金屬，熔化溫度比母材低，在冷卻過(guò)程中比母材具有更好的塑性以消除引起裂紋的收縮應(yīng)力，所以抗裂性良好。還應(yīng)注意避免產(chǎn)生對(duì)裂紋敏感的焊縫金屬成分，如在鋁合金焊縫中不希望有鎂與銅的組合，因此5000系列焊絲還應(yīng)用于焊接2000系列母材；面2219焊絲不應(yīng)用于5000系列的母材。
（2）接頭強(qiáng)度
焊接接頭的強(qiáng)度隨著焊絲的合金元素含量變化。即對(duì)于非熱處理合金的焊接接頭強(qiáng)度，按1000系、4000系和5000系的次序。在5000系中隨鎂、錳等含量增加，焊接接頭強(qiáng)度按5554、5654、5356、5183、5556的順序增加。
（3）接頭的加工性（塑性）
需要彎曲加工的焊接接頭，一般加工性受塑性的影響，而塑性隨著強(qiáng)度的而降低。特別是含3%鎂以上的母材（5154、5056、5082、5182、5083、5086）避免使用含硅的焊絲（4043、4047）。這種組合形成大量的Mg2Si，塑性下降。
(4)陽(yáng)極氧化處理后的色差
為了提高耐蝕性，焊后常進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理，若焊縫金屬的成分明顯不同于母材，或焊縫金屬的鑄造組織不同于母材的壓延組織，焊縫金屬在陽(yáng)極氧化工藝處理后產(chǎn)生色差。例如含硅的4000系焊絲的焊縫陽(yáng)極氧化處理后呈灰黑色，2000第、5000系和6000系母材呈銀白色。所以若外觀顏色匹配是重要指標(biāo)時(shí)，選擇焊絲時(shí)考慮所形成焊縫組織的成分及組織。
(5)高溫下接頭的力學(xué)性能及耐蝕性
含3%鎂以上的5000系焊絲（5654、5356、5556、5183）應(yīng)避免在使用溫度65攝氏度以上的結(jié)構(gòu)中采用，因?yàn)檫@些合金對(duì)應(yīng)力腐蝕裂紋很敏感，在上述溫度和腐蝕環(huán)境中會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕龜裂。

鋁鋁焊絲又稱鋁鋁藥芯焊絲，因此種焊絲可以把鋁材和鋁材焊接起來(lái)而得名。它不同于普通鋁焊絲要用氬弧焊機(jī)焊接，也不同于鋁硅焊絲4047需要配合釬劑才能焊接，而只需通過(guò)火焰或感應(yīng)直接可以釬焊焊接（因?yàn)樽詭рF劑，所以不需要另加釬劑）。
此焊絲焊接出來(lái)的工件的抗拉抗剪強(qiáng)度（接頭牢固性不低于基材）、導(dǎo)電性能、耐腐蝕性能都較好，而且質(zhì)量穩(wěn)定，此焊絲的釬劑成分和性能見(jiàn)嵩峰機(jī)電。
與使用氬弧焊機(jī)用鋁焊絲焊接相比，用鋁鋁焊絲工人操作簡(jiǎn)單、焊接設(shè)備簡(jiǎn)單、焊接不會(huì)使基材的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化

鑄鐵焊接有針孔主要是有如下原因：
1）鑄鐵母體表面油污比較多，長(zhǎng)期經(jīng)過(guò)油浸，加上鑄鐵組織比較疏松容易有油，所以在焊接的時(shí)候時(shí)候受熱，油污燒損冒黑煙會(huì)夾雜到焊接熔池里面。
解決辦法：通過(guò)焊前預(yù)熱處理，減少長(zhǎng)期油浸產(chǎn)生的影響，直到組織內(nèi)部的油污全部經(jīng)過(guò)高溫?fù)]發(fā)和燒損。
2）鑄鐵焊條本身藥皮受潮在焊接過(guò)程種產(chǎn)生氣孔。
解決辦法：需要對(duì)焊條做預(yù)熱處理，經(jīng)過(guò)烘干筒烘干后使用。
3）鑄鐵焊條本身雜質(zhì)含量控制質(zhì)量問(wèn)題，導(dǎo)致焊接過(guò)程種熔池有雜質(zhì)多，形成夾雜而產(chǎn)生的氣孔。
解決辦法：需要對(duì)鑄鐵焊條本身的質(zhì)量做的控制和選擇，可以選擇質(zhì)量好一些的鑄鐵焊條，比如國(guó)產(chǎn)的比較大一些的鑄鐵焊條廠生產(chǎn)的焊條，比如Z308的焊條，進(jìn)口的則可以選擇有口碑的比如WEWELDING777鑄鐵焊條。
4）鑄鐵母體本身材質(zhì)的問(wèn)題，因?yàn)槊總€(gè)鑄造廠鑄造的鑄鐵設(shè)備的材質(zhì)都是不一樣的，所以焊接的時(shí)候因?yàn)殍T鐵母體材質(zhì)雜質(zhì)的含量過(guò)多，通過(guò)熔池的時(shí)候雜質(zhì)返渣夾雜到熔池形成氣孔的幾率也是有。
解決辦法：只能夠通過(guò)先焊產(chǎn)生氣孔，再打磨，然后疊住個(gè)焊點(diǎn)焊接，這種處理雖慢，但是效果也是好的。

鎳基焊條使用的方法
1、焊接前，有必要進(jìn)行機(jī)械或使用強(qiáng)力不銹鋼鋼絲刷清理，然后用合適的溶劑脫脂，焊接應(yīng)在清理后8小時(shí)內(nèi)進(jìn)行，以降低再次污染的風(fēng)險(xiǎn)。熱處理使用無(wú)硫燃料或電爐進(jìn)行。在進(jìn)行脫脂之前，可能需要對(duì)已在使用中且需要進(jìn)行焊接修補(bǔ)的部件進(jìn)行打磨或機(jī)加工，以去除嵌入焊接修補(bǔ)區(qū)域內(nèi)或附近表面的污染物。請(qǐng)記住，如果在除油操作后或焊接過(guò)程中進(jìn)行機(jī)械清理，所使用的氣動(dòng)工具的壓縮空氣中會(huì)含有水分和油，因此清潔后的表面可能會(huì)再次受到污染。
2、盡量采用平焊位置焊接，采用短弧焊接，也就是說(shuō)焊條頂（壓）著電弧運(yùn)條。當(dāng)焊接位置立焊或仰焊等其它焊接位置時(shí)，應(yīng)選用細(xì)焊條進(jìn)行焊接并采用小電流施焊，以減少熱量輸入和停留。
3、在焊接過(guò)程中一般要擺動(dòng)焊條，擺動(dòng)的幅度一般不大于焊條直徑的，在擺動(dòng)到兩邊限位置時(shí)，應(yīng)稍作停留，以便使粘稠的液態(tài)焊縫金屬有充分的時(shí)間進(jìn)行填充，防止咬邊、未熔合、夾渣等缺陷。
4、熄弧操作，熄弧時(shí)，要稍微降低電弧的高度并適當(dāng)提高焊速以減小熔池尺寸，可避免弧坑裂紋產(chǎn)生。在再次引弧時(shí)，一般采用反向引弧的方法進(jìn)行，這樣有利于調(diào)整接口處焊縫平滑，成形美觀。
5、注意：對(duì)于沉淀硬化型鎳基耐蝕合金是不適合用焊條電弧焊、熔化氣體保護(hù)電弧焊和埋弧焊。通常采用鎢氣保焊或等離子焊等方法。
6、一般不焊后熱處理，但對(duì)于焊后使用中要不發(fā)生晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕的還是需要進(jìn)行熱處理。