铝合金焊接培训教材

未焊透产生的原因是焊接电流太小；焊接速度太快；焊条 角度不当或电弧发生偏吹；坡口角度或对口间隙太小，焊 件散热太快；氧化物和熔渣等阻碍了金属间充分的熔合等。 凡是造成焊条金属和基本金属不能充分熔合的因素，都会 引起来焊透的产生。
防止未焊透的措施这里面包括：①正确选择坡口形式和装 配间隙，并清除掉坡口两侧和焊层间的污物及熔渣；②选 用适当的焊接电流和焊接速度；③运条时，应随时注意调 整焊条 的角度，特别是遇到磁偏吹和焊条偏心时，更要注 意调整焊条角度，以使焊缝金属和 母材金属得到充分熔合； ④对导热快、散热面积大的焊件，应采取焊前预热或焊接 过程中加热的措施。
（4）烧穿
焊接过程中，熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷 称为烧穿。烧穿常发生于打底焊道的焊接过程中。发生烧 穿，焊接过程难以继续进行，是一种不允许存在的焊接缺 陷。
造成烧穿的主要原因是焊接电流太大或焊接速度太低；坡 口和间隙太大或钝边太薄以及操作不当等。为了防止烧穿， 要正确设计焊接 坡口尺寸，确保装配质量，选用适当的焊 接工艺参数。单面焊可采用加铜垫板或焊剂 垫等办法防止 熔化金属下塌及烧穿。
①焊丝选用不当. ②焊接顺序选择不当。 ③焊接结束或是中断时，如果热源撤离过快，或时
弧坑未填好，常常容易出现弧坑裂纹。 ④焊缝过于集中或是受热区温度过高，变形应力过
大。
⑤溶剂、焊丝保护气体含杂质过多。 ⑥结构设计不合理，焊缝过于集中，造成焊接接头
拘束应力过大；
防止措施： ①正确选择焊丝，控制焊缝成分与母材成分良好匹配。 ②选择合理的焊接顺序。 ③焊接结束或中断时，收弧电流应调小，哀减时间稍长，并
下面主要讲解钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊
（1）钨极氩弧焊 钨极氩弧焊热量比较集中，电弧 燃烧稳定，采用交流或直流反接，可用于焊接铝 合金，能得到高质量的街头。但由于电流大小的 限制，一般用于薄板的焊接，焊接厚板时效率较 低。在普通钨极氩弧焊基础上发展起来的钨极脉 冲氩弧焊，可明显地改善小电流焊接过程的稳定 性，能很好地控制焊接热输入和焊缝成形，特别 适合于薄板和全位置焊接，易于获得高质量的焊 缝。
③氩弧焊时氩气保护不良，电弧不稳，电弧 过长，钨极伸出长度过长。
④焊接参数选择不当，焊接速度过快或过慢。 ⑤周围环境潮湿，风速较大 防止措施： ①保证保护气体纯度。 ②焊丝和母材坡口处要清理干净。 ③正确选择焊接参数。 ④焊前采用预热。 ⑤工作环境不要潮湿，有防风装置。
裂纹
在焊接应力及其它致脆因素共同作业下， 焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭 到破坏而形成的新界面而产生的缝隙称为 焊接裂纹。铝及铝合金焊接裂纹属热裂纹。 裂纹时最危险的焊接缺陷，严重地影响着 焊接结构的使用性能和安全可靠性，而且 是许多焊接结构破坏事故的主要原因。
（2）咬边
由于焊接参数选择不当，沿焊趾的母材部位产生 的沟槽或凸陷即为咬边。咬边使母材金属的有效 截面减小，减弱了焊接接头的强度，而且在咬边 处易引起 应力集中，承载后有可能在咬边处产生 裂纹，甚至引起结构的破坏。
产生咬边的原因操作方式不当，焊接规范选择不 正确，如焊接电流过大，电弧过长，焊条角度不 当 等。咬边超过允许值，应予补焊。
(3)焊缝变形和形成裂纹倾向大。铝的线膨胀系数和结晶收缩 率约比钢大两倍,易产生较大的焊接变形的内应力,对刚性
较大结构将促使热裂纹的产生。
(4)铝的导热系数大
约为钢的4倍,因此,焊接铝和铝合金时,比焊 钢要消耗更多的热量。
(5)合金元素的蒸发的烧损。铝合金中含有低 沸点的元素(如镁、锌、锰等),在高温电弧作 用下,极易蒸发烧损,从而改变焊缝金属的化 学成分,使焊缝性能下降。
气孔对焊缝的性能有较大影响，它不仅使焊缝的有效工作 截面减小，使焊缝机械 性能下降，而且破坏了焊缝的致 密性，容易造成泄漏。气孔的边缘有可能发生应力集中， 致使焊缝的塑性降低。因此在重要的焊件中，对气孔应严 格地控制。
气孔产生的原因
①氩气纯度低，杂质太多或氩气管路内有水 分以及氩气管路漏气。
②焊丝或母材坡口附近焊前未清理干净，或 清理后又被污物，水分等污染。
它也是用来发现焊件表面缺陷的一种方法， 但对焊件表面光洁度要求较高，检验时， 将焊件用清洗剂擦洗干净，然后喷上着色 剂；流动性和渗透性良好的着色剂便渗入 到焊缝表面的细微裂纹中，随后将焊件表 面用清洗剂擦净并涂以显像剂， 浸入裂纹 的着色剂遇到显像剂，便会显现出缺陷的 位置、形状和大小
它是用来检测大厚度焊件焊缝内部缺陷的。适用 于检测厚度一般为 8～120mm的任何部位的气孔、 夹杂、裂纹等缺陷，但它对缺陷的辨别能力差， 且没有直观性。检测时要求工件表面平滑光洁， 并涂上一层机油为媒介。检验时，超声波由工件 表面传入，并在工件内部传播，当在其传播方向 上遇到内部缺陷、工件表面、工件底面时就会引 起反射，由探头将超声波变成电信号，由缺陷脉 冲与始脉冲及底脉冲间的距离，可知缺陷的深 度， 并由缺陷脉冲讯号的高度可确定缺陷的大小。
厚度超过8mm的焊件，焊前需用氧乙炔火焰 将工件慢慢加热到100~120℃，以防止变形， 未焊透，减少气孔。
常见电焊缺陷
（1）焊缝尺寸Biblioteka 符合要求主要指焊缝宽窄不一、高低不平、余高不足或过 高等。焊缝尺寸过小会降低焊接接头强度；尺寸 过大将增加结构的应力和变形，造成应力集中， 还增加焊接工作量。
焊接坡口角度不当或装配间隙不均匀，焊接电流 过大或过小，运条方式或速度及焊角角度不当等 均会造成焊缝尺寸不符合要求。
铝合金的第三个特性是耐蚀性好。这是 由于铝极易氧化，在其表面生成一薄层致 密而坚固的氧化铝(A1203)膜，阻止氧向金属 内部扩散而起保护作用。只有在卤素粒子 及碱粒子的强烈作用下这种氧化膜才会遭 到破坏。
其熔点高达2050℃。
因此，在焊接过程中，熔池表面及熔池内部的氧化膜会 阻碍铝合金金属之间的良好熔合，容易造成夹渣。同时氧 化膜还容易吸附水分，焊接时导致焊缝气孔，从而影响铝 合金的焊接质量。
非破坏性检验
非破坏性检验是指在不损坏被检查材料或成品的性能、完 整性的条件下进行检测 缺陷的方法。它包括外观检验、致 密性检验和无损探伤检验。 主要介绍无损探伤检验
无损探伤检查主要用于发现焊缝表面的细微 缺陷以及存在于焊缝内部的缺陷。例如夹 渣、气孔、裂纹、未熔合等。这类检验方 法已在重要的焊接结构中被广泛应用。 常 见的探伤方法有：着色检验、超声波检验、 射线检验。这里主要介绍着色检验、超声 波检验。
铝合金的焊接问题成为现今焊接技术研究的热点之一。与刚的焊接 相比，铝合金的焊接有其复杂的焊接性；热导率和导电性高，凝固速 率高，表面易形成氧化层，热膨胀系数高，容易形成气孔，凝固温度 范围较大。
铝合金焊接难点及解决措施：
(1)极易氧化。在空气中,铝容易同氧化合,生成致密的三氧化二铝薄膜 (厚度约0.1-0.2μm),熔点高(约2050℃),远远超过铝及铝合金的熔点(约 600℃左右)。氧化铝的密度约为铝的1.4倍,氧化铝薄膜的表面易吸附 水分,焊接时,它阻碍基本金属的熔合,极易形成气孔、夹渣、未熔合等
在收弧处填加焊丝。，或是在焊缝终端处装收弧板，在收 弧板上收弧。 ④控制好受热区的温度以及变形，必要时应采取预热措施。 ⑤注意减小焊接结构的刚性，焊缝应尽量避免应力集中处。
焊接检验的重要性
焊接检验时保证产品质量优良，防止报废出厂的重要措施。
在新产生试制过程中，通过检验可以发现试制过程中发生质 量问题，找出原因，消除缺陷。使新产品或新工艺得到运 用，质量得到保证。
（7）凹坑、塌陷及未焊满 凹坑指：在焊缝表面或焊缝背面 形成的低于母材表面的局部低洼部分
（8）塌陷：单面熔化焊时，由于焊接工艺不当，造成焊缝 金属过量透过背面，使焊缝 正面塌陷，背面凸起的现象。
（9) 未焊满：由于填充金属不足，在焊缝表面形成的连续或 断续的沟槽，这种现象。
上述缺陷削弱了焊缝的有效截面，容易造成应力集中，并 使焊缝的强度严重减弱。塌 陷常在立焊和仰焊时产生，特 别是管道的焊接，往往由于熔化金属下坠出现这种缺陷。 氩弧焊应注意在收弧的过程中，使焊条在熔池处作短时间 的停留，或作环形运条， 以避免在收弧处出现凹坑。
(6)高温强度和塑性低。高温时铝的强度和塑 性很低,破坏了焊缝金属的成形,有时还容易 造成焊缝金属塌落和焊穿现象。
(7)无色彩变化。铝及铝合金从固态转为液态 时,无明显的颜色变化,使操作者难以掌握加 热温度。
铝及其合金的焊接方法较多，如钨极氩弧 焊、熔化极氩弧焊、变极性等离子弧焊、 激光和电子束焊、搅拌摩擦焊等。各种方 法适合于不同的场合，应根据合金牌号、 焊件厚度、产品结构以及焊接质量要求因 素加以选择。
缺陷,引起焊缝性能下降。
(2)易产生气孔。铝和铝合金焊接时产生气孔的主要原因是氢, 由于液态铝可溶解大量的氢,而固态铝几乎不溶解氢,因此 当熔池温度快速冷却与凝固时,氢来不及逸出,容易在焊缝 中聚集形成气孔。氢气孔目前难于完全避免,氢的来源很多, 有电弧焊气氛中的氢,铝板、焊丝表面吸附空气中的水分等。 实践证明,即使氩气按GB/T4842要求,纯度达到99.99% 以上, 但当水分含量达到20ppm时,也会出现大量的致密气孔,当 空气相对湿度超过80%时,焊缝就会出现气孔。
（2）熔化极氩弧焊 与钨极氩弧焊相比，熔化 极氩弧焊可焊的铝合金厚度明显加大，而 且焊接效率高，适合于自动化生产。当采 用脉冲电流焊接时，可减小热输入和焊接 变形。
正确选用焊接参数是保证焊接接头质量的重要条 件。焊接参数的选定要考虑接头的形状、尺寸及 焊缝成形的要求，同时还要考虑对气孔、裂纹和 接头软化程度的影响。一般来讲，焊接电流越大， 焊接速度和送丝速度相应提高，但焊接电流和焊 接速度的配合，应以实践经验和基本理论为依据， 还应通过适当的焊接试验（焊接工艺评定）来制 定详细的焊接工艺规程，以便正确使用。
为了保证焊接质量，必须去除表面氧化膜，并防止在 焊接过程中再氧化。另外，铝合金的热导率和比热都很大， 在焊接过程中大量的热能被迅速传导到基体金属内部，降 低了电弧热的有效利用率，因此焊接厚板时一般都采用大 功率焊接电源或者能量集中的焊接方法，有时还需要预热、 双面焊接等辅助焊接工艺，从而增加了施工难度，提高了 焊接成本。