铝合金变极性等离子弧平焊工艺
等离子操作规程及工艺
等离子焊接原理等离子焊接是通过高度集中的等离子束流获得必要的熔化母材能量的这种焊接过程，通常等离子电弧的能量取决于等离子气体的流量，焊枪喷嘴的压缩效果和使用的电流大小。
普通电弧射流速度为80～150米/秒，等离子电弧的射流速度可以达到300～2000米/秒，等离子电弧由于受到压缩，能量密度可达105—106W/cm2，而自由状态下TIG电弧能量密度50-100W/mm2，弧柱中心温度在24000K以上，而TIG电弧弧柱中心温度在5000～8000K左右【1】。
因此，等离子电弧焊接与电子束（能量密度10 5W/mm2）、激光束（能量密度105W/mm2）焊接一同被称为高能密度焊接。
等离子焊接及穿孔示意图如图1等离子焊接及穿孔示意图等离子电弧的分类按电源的联接方式分类，等离子电弧分非转移弧，转移弧和联合型电弧三种形式【1】。
三种形式都是钨极接负，工件或喷嘴接正。
非转移型电弧弧是在钨极与喷嘴之间形成电弧，在等离子气流压送下，弧焰从喷嘴中喷出，形成等离子焰【1】。
主要适合于导热较好的材料焊接，但由于电弧的能量主要通过喷嘴，因此喷嘴的使用寿命较短，能量不宜过大，不太适合于长时间的焊接，这种形式较少应用在焊接。
转移型电弧是在喷嘴与工件之间形成电弧，由于转移弧难以直接形成，先在钨极与喷嘴之间形成小的非转移弧，然后过渡到转移弧，形成转移电弧时，非转移弧同时切断。
由于这种方式能将更多的能量传递给工件，因此该形式电弧普遍应用到金属材料焊接和切割中。
混合型电弧是指转移电弧和非转移电弧并存，主要用于微束等离子焊接和粉末堆焊。
按电弧形状或成形原理分类，等离子电弧分为微束等离子，熔透型等离子和小孔型等离子三种基本方法。
微束等离子是在小电流，一般在30A以下，通过熔透的方法进行焊接。
通常适用于焊接细材，箔件等，在传感器元件，电子器件，电机接头，网筛加工等运用较为普遍。
熔透型等离子是在等离子气流较小，弧柱压缩较弱的情况下焊接，只对工件进行熔透而不形成小孔的这种方法。
关于焊接的毕业论文
目录1 绪论 (3)2 摘要 (3)3 材料介绍 (7)4 激光焊接技术 (7)4.1 同种镁合金的激光焊接 (7)4.2 镁合金与铝合金的激光焊接 (7)5 等离子弧焊技术 (8)5.1 同种镁合金的变极性等离子弧焊 (8)5.2 镁合金的变极性等离子弧缝焊 (8)6 低能耗激光诱导增强电弧复合焊接技术 (9)6.1 同种镁合金板材的焊接 (9)6.2 同种镁合金薄板的焊接 (9)6.3 异种镁合金板材的焊接 (10)6.4 镁合金与钢异种金属的焊接 (10)7活性焊接技术 (11)7.1镁合金活性焊接 (11)7.2镁合金活性焊丝填丝焊接 (11)8 熔化胶接焊焊接技术 (12)8.1镁合金等离子弧胶接焊 (12)8.2镁合金与铝合金的激光胶接焊 (13)9 镁合金与铝合金的扩散焊接技术 (13)10 镁合金焊接接头电弧喷涂防护技术 (14)11 镁合金焊接技术的应用及展望 (15)12 结论 (17)13 致谢 (18)14参考文献 (19)绪论近10年来，由于受到能源节约以及环境保护的巨大推动，镁合金及其焊接技术的发展比任何时期都快，从焊接方法、焊接材料到焊接设备等方面都不断有新的突破，为镁合金焊接生产向优质、高效、低成本的方向发展提供了前所未有的良好条件，并大大促进了镁合金的产业化进程。
镁合金由于其自身的物理化学特点，导致其焊接有很大困难，满意的焊接质量不易获得。
镁合金的结晶温度区大，易于产生热裂纹；镁的沸点低，温度进一步升高后，其蒸气压比在相同温度下的铝合金要高4-5倍，因而焊接时温度一旦过高，镁会气化，产生爆炸形成飞溅；镁对氧的亲和力大，其氧化物密度较大，而容易形成夹杂；镁在接近熔化温度时，能与空气中的氮强烈化合生成脆性的镁的氮化物，显著降低接头力学性能；因此，实现镁合金优质焊接是比较困难的，在焊接时容易产生裂纹、气孔、飞溅等缺陷。
但是由于工业的迫切需要，许多科学工作者做出了很大的努力，并取得了一些重要成果。
铝及铝合金钨极氩弧焊焊接工艺规程
一、目的：用于指导公司对于铝及铝合金产品，尤其是动车组线槽、走线板及铝合金门窗的焊接二、引用标准GB/T10858 铝及铝合金焊丝GB/T 985.3 铝及铝合金气体保护焊的推荐坡口三、操作环境1. 焊接操作应在一个相对干燥的环境下进行，空气湿度一般不应超过90%。
2. 周围温度应在5℃至40℃之间，风速不得大于2m/s。
3. 避免在日光下或雨中进行焊接，不要让水或雨水渗进焊机内。
4. 避免在灰尘区或含有腐蚀性气体环境下进行焊接工作。
四、焊前准备1. 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。
1.1 化学清洗效率高、质量稳定、适用于清理焊丝及尺寸不大、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下表铝及铝合金的化学清洗法1.2 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。
2. 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。
3. 预热对薄、小的焊件一般可以不用预热。
当工作环境温度低于零度，或钢材的碳当量大于0.41%及结构刚性过大、焊接厚度超过5mm的焊件时，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80℃～l00℃，预热范围为板厚的5倍，但不小于100毫米。
五、焊丝的选用铝及铝合金用焊丝牌号见下表。
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Mg2Si，降低接头的塑性和耐腐蚀性。
焊接铝镁合金时应采用HS331。
铝及铝合金用焊丝牌号六、焊接工艺参数的选择纯铝和铝合金钨极手工氩弧焊工艺参数（交流电源）七、焊缝质量要求外表焊缝检查，所有结构焊应全部进行检查，其焊缝外表质量要求：1.焊缝直线度：任何部位在≤100毫米内,直线度应≤2毫米。
铝合金的点焊工艺
3.4 不等厚度和不同材料的点焊 熔核偏移：当进行不等厚度或不同材料的点焊时，熔核将不对称于其交界面， 而是向厚件或导电、导热性差的一边偏移。 偏移的结果将使薄件或导电、导热性好的工件焊透率减小，焊点强度降低。熔 核偏移是由两工件产热和散热条件不相同引起的。厚度不等时，厚件一边电阻大、 交界面离电极远，故产热多而散热少，致使熔核偏向厚件；材料不同时，导电、导 热性差的材料产热易而散热难，故熔核也偏向这种材料，见图5，图中p为电阻率。
图中2b表示用大接触面积的导电板做下电极，这样可以消除或减轻下面工 作的压痕，常用于装饰性面板的点焊。
图2c为，同时焊接两个或多个焊点的双面点焊，使用一个变压器而将各 电极并联。这时，所有电流通路的阻抗必须基本相等，而且每一焊接部 位的表面状态，材料厚度、电极压力都必须相同，才能保证通过各个焊 点的电流基本一致。
由于芯棒与工件的接触面远大于电极与工件的接触面，熔核将偏向与电极接触的 工件一侧。如果两工件的厚度不同，将厚件置于芯棒接触的一侧，则可减轻熔核 偏移程度。 当需要在封闭容器上焊接工件，而芯棒又无法伸入容器时，可以用Zn、Pb、 A1或其他较被焊金属熔点低的金属填满整个容器后进行焊接(图3f)。当容器壁厚 较大时，也可以用砂子或石蜡等不导电材料作为填料。焊接应采用强条件，以免 长时间加热使低熔点金属或石蜡熔化，导致电极压塌工件。 在大量生产中，单面多点点焊获得广泛应用。这时可采用由一个变压器供电， 各对电极轮流压住工件的形式(图4a)，也可采用各对电极均由单独的变压器供电， 全部电极同时压住工件的形式（图4b）。后一形式具有较多优点，应用也较广泛。 其优点有：各变压器可以安置得离所连电极最近，因而其功率及尺寸能显著减速 小；各个焊点的工艺参数可以单独调节；全部焊点可能同时焊接，生产率高；全 部电极同时压住工件，可减少变形；多台变压器同时通电，能保证三相负载平衡。
等离子弧焊接原理及设备
第4章等离子弧焊接等离子弧焊接设备4.1 等离子弧的产生及其特性1. 等离子弧的产生1）等离子弧概念等离子电弧的形成及电弧形态比较等离子弧是通过外部拘束使自由电弧的弧柱被强烈压缩形成的电弧。
通常情况下的GTA和GMA电弧，为自由电弧，除受到电弧自身磁场拘束和周围环境的冷却拘束外，不受其他条件束缚，电弧相同相对比较扩展，电弧能量密度和温度较低。
若把自由电弧缩进到喷嘴里，喷嘴的孔径小，电弧通过时，弧柱截面积受到限制，不能自由扩展，产生了外部拘束作用，电弧在径向上被强烈压缩，形成等离子弧。
2）等离子弧的工作方式①转移型等离子弧。
(a)等离子弧方式在喷嘴内电极与被加工工件间产生等离子弧。
由于电极到工件的距离较长，引燃电弧时，首先在电极和喷嘴内壁间引燃一个小电弧，称作“引燃弧”，电极被加热，空间温度升高，高温气流从喷嘴孔道中流出，喷射到工件表面，在电极与工件间有了高温气层，随后在主电源较高的空载电压下，电弧能够自动的转移到电极与工件之间燃烧，称为“主弧”或“转移弧”。
②等离子焰流在钨电极与喷嘴内壁之间引燃等离子弧。
由于保护气通过电弧区被加热，流出喷嘴时带出高温等离子焰流，堆被加工工件进行加热，称作“等离子焰流”。
电极与喷嘴内壁间的电弧，其电流值较小，电弧温度低，故等离子焰流的温度也明显低于电弧，指向性不如等离子弧。
等离子焰流方式③混合型等离子弧当电弧引燃并形成转移电弧后仍然能保持引燃弧的存在，即形成两个电弧同时燃烧的局面，效果是转移弧的燃烧更为稳定。
2. 等离子弧特性及用途1）电弧静特性与TIG电弧相比，等离子弧的静特性的特点：①受到水冷喷嘴孔道壁的拘束，弧柱截面积小，弧柱电场强度增大，电弧电压明显提高，从大范围电流变化看，静特性曲线中平特性区不明显，上升特性区斜率增加。
等离子弧静特性变化特点(a)等离子弧与TIG电弧静特性(b)小弧电流对等离子弧静特性影响②混合式等离子弧中的小弧电流对转移弧特性有明显影响，小弧电流值增加，有利于降低转移弧电压。
等离子弧焊的基本方法
等离子弧焊的基本方法等离子弧焊是一种常用的焊接方法，广泛应用于金属制品的制造和维修领域。
它以其高效、高质量的焊接结果而受到广泛赞誉。
本文将介绍等离子弧焊的基本方法，包括设备和操作步骤。
一、设备等离子弧焊需要以下设备：1. 焊接机：等离子弧焊常用的焊接机有直流等离子弧焊机和交流等离子弧焊机。
直流等离子弧焊机适用于焊接不锈钢、铝合金等材料，而交流等离子弧焊机则适用于焊接碳钢等材料。
2. 焊枪：焊枪是进行焊接操作的工具，通过控制电流和气体流量来实现焊接过程中的熔化和填充。
3. 气体供应系统：等离子弧焊需要使用惰性气体，常见的有氩气和氩气混合气体，用于保护焊接区域，防止氧气和水蒸气的污染。
4. 辅助设备：包括电源线、气管、冷却系统等。
二、操作步骤1. 准备工作：将焊接机和气体供应系统连接好，并确保电源和气源的正常供应。
检查焊枪和电缆是否完好，以及气体管路是否畅通。
2. 清洁工作：将待焊接的金属表面进行清洁，去除表面的油污、氧化物等杂质，以确保焊接接头的质量。
3. 调整焊接参数：根据焊接材料的种类和厚度，调整焊接机的电流和气体流量。
一般来说，电流越大，焊接速度越快，但过大的电流可能导致熔洞过深；气体流量的调整应根据焊接材料和焊接位置的不同进行合理设置，以保证焊接质量。
4. 进行焊接：将焊枪对准焊接接头，触发开关开始焊接。
在焊接过程中，焊枪应保持与焊接接头的距离适当，通常为2-5毫米。
焊接速度应均匀，保持一定的稳定性，以免焊接接头出现焊缝不均匀的情况。
5. 焊后处理：焊接完成后，及时关闭焊机和气源，并进行焊后处理。
包括清理焊渣、修整焊缝等工作，以保证焊接接头的质量。
三、注意事项1. 安全第一：在进行等离子弧焊时，应注意个人防护，佩戴焊接手套、护目镜等防护装备，以避免受伤。
2. 保持通风：等离子弧焊过程中会产生大量的烟雾和有害气体，应保持通风良好的工作环境，以确保操作人员的健康。
3. 选择合适的材料：不同的材料适合不同的焊接方法，选择合适的材料可以提高焊接质量。
5A06铝合金变极性脉冲交流氩弧焊工艺
5A06铝合金变极性脉冲交流氩弧焊工艺1. 概述随着科学技术的发展，轻质量、高强度的金属材料越来越多地得到应用，铝合金以其低温特性、质量轻、强度高的优点，已被广泛地应用在航空航天、汽车和民用工业中，成为一种重要的加工材料。
为了满足现代航天工业的发展，具有良好力学性能的防锈铝5A06的无缺陷连接成为现代发展的需要。
铝合金在空气中容易被氧化，其表面形成一层致密难熔、比重大的氧化膜，阻碍基体金属的氧化。
为了有效地清除铝合金表面的氧化膜，减小钨极的烧损，焊接铝合金常采用交流TIG焊的方法。
由于铝合金极易氧化，在实际生产过程中，采用交流TIG焊方法焊接铝合金时，很容易产生焊接气孔缺陷。
本文采用变极性脉冲交流弧焊电源，通过脉冲频率和混合气体比例变化对焊接气孔缺陷的影响进行了研究，并得到了满意的结果。
2. 试验条件焊接试验的目的是通过焊接试验，研究脉冲频率和混合气体比例变化对焊接气孔缺陷产生的影响。
焊接试件规格为390mm×240mm×1.5mm和390mm×84mm×1.5mm，牌号为5A06。
采用牌号为5356f2mm焊丝。
板材和焊丝的成分如表2所示。
焊枪喷嘴f10mm，钨极f2.4mm，并自制了焊接工装夹具，如图1所示。
焊接时将压板置于铝板之上，压板材料为酚醛层压布板，该材料热导率很低，不会散失铝合金板材焊接时产生的热量。
使铝合金板材焊接时所需的焊接条件基本与某型号产品焊缝焊接时一致。
3. 脉冲频率和混合气体比例变化对焊接气孔缺陷的影响（1）脉冲频率变化试板对接焊前，应对试板焊缝处进行酸洗，但不对焊缝对接处进行机械打磨。
焊接时氦氩气体比例、交流频率、焊接速度、占空比、基值电流比例和送丝量保持不变。
对脉冲频率分别为10Hz、50Hz、100Hz、150Hz、250Hz和350Hz进行了焊接试验对比，在保证焊透的情况下，进行X光拍片检查。
试验参数和X光拍片结果如表3所示。
特高压开关铝制筒体的变极性纵缝等离子弧焊接工艺方法
ａ焊缝正面 ｂ焊缝背面 图 ４保 护 气 为 ５ ５ ％Ａ ｒ ＋ ４ ５ ％Ｈ ｅ时 的 焊缝 正 反 面 焊 缝
２ ． ３ ． ４ 送 丝 速 度
焊接 过程 中送丝可减少 或避免咬边现象［ ３ 】 。 在铝合金中 、厚板 的变极性 等离子弧焊接过 程 中， 如果不填丝 ， 在焊缝 背面会因液态铝合金熔 池的表面张力作用及金属在凝 固时 的收缩 出现 整个 焊缝 很深 的凹陷现象 ，同时正面焊缝无余 高， 低于母材或与母材相平 。 随着送丝量的增加 ， 正面焊缝 的余高也增加 ， 背 面的凹陷逐渐减小甚 至消失 ， 同时也出现余 高 ，采用纯度为 ９ ９ ． ９ ９ ９ ％的氩气 和纯度为 ９ ９ ． ９ ９ ％的氦气。 度提高 ， 增大 电弧的穿透力 ， 并 能提 高焊接速度翻 。这对厚板铝合金 （ ５ ） 氦 一氩气体混合器 ：采用 Ｓ ＭＩ Ｔ Ｈ高精度 Ｈ ｅ — Ａ ｒ 双路气体配 焊接有着非常中重要 的意义 ， 相 同厚度的板材就可 以用较小 的电流 比器进行保护气 的混合配比。 进行焊接 ， 保证焊接质量的同时提高生产效率 。 （ ６ ） 冷却水 ： 采用纯净水或去离子水 。 ２ ４焊接工艺参数 的确定 ２ ． ２焊接工艺 常规 ６ － １ ２ ｔ ５ ０ ５ ２ 一 Ｈ１ １ ２铝合金板 材卷制筒体 的纵缝 变极 性等 ２ ． ２ ． １引 、 收弧板焊接 离子弧焊接工艺是不开破 口单面焊双面成型在 预热 的情况下也可 引弧板在变极性等离子焊接时有两个重要作用 ： 一是保证起弧 以获得满足 １ ６ ｔ ５ ０ ５ ２ 一 ＨＩ １ ２铝合金板 材卷制筒体 的纵缝 的焊接要 时的焊接缺陷留在引弧板上 ， 同时保 证能在工件上形成稳定 的等离 求 ， 但对大批量 、 焊缝长 的筒体 生产来说 ， 不易预热 和预热 的方式效 子弧 ； 二是热量传输作用 ， 保证 电弧产生的热量顺利过渡到简体上 ， 率低 ， 而且还难 以保证焊缝 均匀受 热 ， 会造成 由于预 热不足或不均 更好的保证其焊接质量。焊前剪两块与筒体同材质的铝板 ， 规格为 而导致焊缝背面局部咬边等焊接缺 陷， 影响焊缝的焊接质量 。 １ ５ ０ ｍｍ Ｘ ８ ０ ａ ｒ ｍ， 一块作为引弧板 ， 另一块作为收弧板。引弧板长度 因此 ，对采用氦氩混合 气作 为保护气 的纵 缝焊接参 数进行试 方 向与筒体对接 ， 以满足焊接 时热 量能顺 利过渡到筒体 ， 保 证焊接 验。经过反复试验： 保护气为 ５ ５ ％氩气加 ４ ５ ％氦气 混合气体 的情况 需要 。 同时采用 手工 Ｔ Ｉ Ｇ在纵缝正面固定引 、 收弧板 。 固定焊前也得 下 ， 焊接效果最好 。 同时焊接工艺参数如表 １ 所示 ， 图 ４为该 焊接参 清理对接焊缝 ， 同时引、 收弧板与工件 的间隙应不大于 ｌ ｍｍ， 固定焊 数下的焊缝情况。 点位于引 、 收弧板两端 ， 固定焊点长 １ ５ —２ ０ ｍ ｍ， 引、 收弧板与筒体对 图 ４显示 ： 焊缝外观漂亮 （ 正 面光亮 ， “ 波纹 ” 均匀 ， 而且余高 合 处满焊 ， 背 面焊后需打磨平整 ， 同时需进行焊前清理 。 适） 、 焊缝背面较规则 、 均匀 ， 无 咬边 ， 外观检查达 到图纸设计 要求 ， ２ ． ２ ． ２筒体纵缝焊接 同时焊缝经 ｘ射线探伤检查 为 Ｉ 级， 合格率 １ ０ ０ ％。 在引弧板上起弧后穿孔时开始送 丝 ， 等离子弧稳定 过渡到筒体 ３ 结 论 上 开始进行筒体纵缝焊接 。筒体纵缝 焊接 时采用氦氩混合气 ， 自动 ３ ． １ １ ６ ｔ 铝合金板材卷制简体 的纵缝变极 性等离子弧焊接 ， 可以 焊丝 。焊缝单道焊焊后可根据焊缝需求再进行盖面 ， 盖面时采用 纯 实现 Ｉ 型坡 口对接单面焊双面成形 ， 焊后焊缝采用 ｘ射线探伤检测 氩气作为保护气。 达到 Ｉ 级， １ ０ ０ ％合 格 。 ２ － ３工艺参数对焊接质量的影 响 ３ ． ２试验结果 ， １ ６ ｔ 铝合金板材卷制简体 的纵缝变极性等离子弧 ２ ． ３ ． １ 离子 气 流 量 焊接工艺参数见表 ２ 。 离 子气 流量越大 ， 电弧的穿透能力越强 ， 但过大不利于小孔 的 ３ ． ３特 高压产品各类筒体等 由于纵缝 长、 生产批量大 ， 采用此工 收缩成 型， 焊缝 背面容易 出现“ 气割” 、 烧穿等现象。 图１ 为离子气流 艺在保证纵缝 焊接质量的同时 ， 降低 了劳动强度 ， 提高了生产效率 。 量为 ３ ． ５ Ｌ ／ ｍｉ ｎ时焊缝背面 出现的“ 气割” 、 烧穿等现象。 离子气流量 ３ ． ４本 工艺 的研究 ，为我公司特高压产品各类筒体 的制造提供 过小 ， 电弧穿透 能力差 ， 达不到单面焊双 面成型的效果 。 了有效地焊接技术保证 ， 为下一步研究更 大厚度铝合金板不开坡 口 ２ ． ３ ． ２ 线 能量 的等离子弧焊接工艺奠定基础 。 焊缝 的焊接质量受线能量大小影响 ， 换句话说 与焊接电流和焊 参 考文 献 接速度息息相关 （ 焊缝 的熔透能力 随焊接 电流 的增 大而增强 ， 但电 ［ １ 】 美国焊接 学会． 焊接手册第一卷［ Ｍ】 ． 北京： 机械 工业 出版社， １ ９ ８ ５ ． 流过大时会造成穿孔 的直径过大， 出现熔滴坠落 ， 不能成型。 但 电流 【 ２ 】 周振风， 张 文钺 ． 焊接 冶金 与金 属 焊接 ｔ Ａ ［ Ｍ］ ． 北 京： 机 械 工 业 出版社 ． 小， 熔透能力不够 ， 会 出现未焊透现象 ； 焊速过高 ， 则会 出现焊缝焊 ［ ３ 】 满伯 倩， 张铁 ． 变极 性等 离子弧焊设备及 其铝合金 焊接工 艺研 究 后 咬边 ， 背 面无法成型 ） 。经过平时经验和反复试验 ， 对焊接电流同 【 Ｊ ］ ． 上 海航 天 ， ２ ０ ０ ６ ． ２ ： ６ １ － ６ ４ ． ４ ］ 周 万盛， 姚 君 山． 铝 及铝 合金 的 焊接 ［ Ｍ 】 ． 北 京： 机械 工 业 出版社 ， 为３ ３ ０ Ａ， ３ ０ ０ Ａ时 ，焊接速度分别为 １ ２ ０ ｍ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ 、 １ ０ ０ ｍｍ ／ ｍｉ ｎ时工件 ［ 的焊缝成形情况进行对 比。图 ２为焊接电流为 ３ ３ ０ Ａ、焊接速度为 ２０ ０ ６ ． ５ 】 雷玉成， 陈希章， 朱强． 金 属材料焊接 工艺【 Ｍ】 ． 北 京： 化 学工业 出版 １ ２ ０ ｍ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ的焊缝情况正面焊缝出现咬边现象 ， 焊缝背面有明显的 【
铝及铝合金MIG焊接工艺
铝及铝合金MIG焊接工艺1 铝及铝合金的焊接特点(1)铝在空气中及焊接时极易氧化,生成的氧化铝（Al2O3)熔点高、非常稳定,不易去除;阻碍母材的熔化和熔合,氧化膜的比重大,不易浮出表面,易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺欠;铝材的表面氧化膜和吸附大量的水分,易使焊缝产生气孔;焊接前应采用化学或机械方法进行严格表面清理,清除其表面氧化膜;在焊接过程加强保护,防止其氧化;钨极氩弧焊时,选用交流电源,通过“阴极清理”作用,去除氧化膜;气焊时,采用去除氧化膜的焊剂;在厚板焊接时,可加大焊接热量,例如,氦弧热量大,利用氦气或氩氦混合气体保护,或者采用大规范的熔化极气体保护焊,在直流正接情况下,可不需要“阴极清理”;(2)铝及铝合金的热导率和比热容均约为碳素钢和低合金钢的两倍多;铝的热导率则是奥氏体不锈钢的十几倍;在焊接过程中,大量的热量能被迅速传导到基体金属内部,因而焊接铝及铝合金时,能量除消耗于熔化金属熔池外,还要有更多的热量无谓消耗于金属其他部位,这种无用能量的消耗要比钢的焊接更为显著,为了获得高质量的焊接接头,应当尽量采用能量集中、功率大的能源,有时也可采用预热等工艺措施;(3)铝及铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍;铝凝固时的体积收缩率较大,焊件的变形和应力较大,因此,需采取预防焊接变形的措施;铝焊接熔池凝固时容易产生缩孔、缩松、热裂纹及较高的内应力;生产中可采用调整焊丝成分与焊接工艺的措施防止热裂纹的产生;在耐蚀性允许的情况下,可采用铝硅合金焊丝焊接除铝镁合金之外的铝合金;在铝硅合金中含硅0.5%时热裂倾向较大,随着硅含量增加,合金结晶温度范围变小, 流动性显著提高,收缩率下降,热裂倾向也相应减小;根据生产经验,当含硅5%～6%时可不产生热裂,因而采用SAlSi 条（硅含量4.5%～6%)焊丝会有更好的抗裂性;（4)铝对光、热的反射能力较强,固、液转态时,没有明显的色泽变化,焊接操作时判断难;高温铝强度很低,支撑熔池困难,容易焊穿;(5)铝及铝合金在液态能溶解大量的氢,固态几乎不溶解氢;在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中,氢来不及溢出,极易形成氢气孔;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,都是焊缝中氢气的重要来源;因此,对氢的来源要严格控制,以防止气孔的形成;(6)合金元素易蒸发、烧损,使焊缝性能下降;(7)母材基体金属如为变形强化或固溶时效强化时,焊接热会使热影响区的强度下降;(8) 铝为面心立方晶格,没有同素异构体,加热与冷却过程中没有相变,焊缝晶粒易粗大,不能通过相变来细化晶粒;2 铝合金焊接的难点铝合金由于重量轻、比强度高、耐腐蚀性能好、无磁性、成形性好及低温性能好等特点而被广泛地应用于各种焊接结构产品中,采用铝合金代替钢板材料焊接,结构重量可减轻50 %以上; 铝合金焊接有几大难点:①铝合金焊接接头软化严重,强度系数低,这也是阻碍铝合金应用的最大障碍;②铝合金表面易产生难熔的氧化膜(Al2O3 其熔点为2060 ℃) ,这就需要采用大功率密度的焊接工艺;③铝合金焊接容易产生气孔;④铝合金焊接易产生热裂纹;⑤线膨胀系数大,易产生焊接变形; ⑥铝合金热导率大(约为钢的 4 倍) ,相同焊接速度下,热输入要比焊接钢材大2～4 倍; 因此,铝合金的焊接要求采用能量密度大、焊接热输入小、焊接速度高的高效焊接方法;3 铝合金MIG 焊对焊接设备的要求:3.1. 直流CV 焊接电源或脉冲电源3.2. 送丝机构及推拉式焊枪3.3. 铝焊接用导电嘴(孔径比碳钢用稍大)3.4. 连接电缆3.5. 100% Ar 及流量计(也有Ar+He 混合气)4 焊接材料大多数的铝金材料是可以用气体金属电弧焊或钨极气体电弧焊来进行焊接,不同的焊接材料选用如下：本国牌号纯铝丝301铝锰合金丝321铝镁合金丝331铝硅合金丝311根据焊接工件材料牌号,选用相同焊丝材料牌号进行焊接,可以获得优良的焊接质量5 母材和焊丝的清理铝及铝合金焊件在焊前应对其表面进行清理;目的是去除氧化膜和油污,以防止在焊缝中产生气孔和夹渣; 生产中常用的清理方法有清理油污和去氧化膜两道工序;1)油污的清理对工件表面的油污,可以用汽油、四氯化碳、三氯乙烯和丙酮等擦拭,擦拭时宜采用清洁白布蘸上溶剂清理,注意不得用棉纱;2)氧化膜的清理表面氧化膜利用上述溶剂清理是无效的,只能采用化学清洗和机械清理;a.化学清洗是使用碱和酸清洗工件表面,该法既可去除氧化膜,还可以除油污,具体工艺过程如下：体积分数为6%～10%的氢氧化钠溶液,在70℃左右浸泡0.5min→水洗→体积分数为15%的硝酸在常温下浸泡1min进行中和处理→水洗→温水洗→干燥;洗好后的表面为无光泽的银白色;b.机械清理可以采用风动或电动铣刀,还可以采用刮刀、锉刀等工具;对于较薄的氧化膜也可采用不锈钢丝刷或细钢丝刷子刷,直到露出金属光泽;清理后最好立即施焊,如果停放时间超过4h,应重新清理;对于焊丝清理更为重要;焊丝的供应状态应是清理干净和经光亮处理的盘丝焊丝,通常采用塑料袋密封包装;每当开封后应尽快用完;否则污染的焊丝难以再用;6 焊前准备工作：6.１工件清洁,焊接部位处必须打磨干净,以去除氧化膜,可用砂轮机安装铜丝轮或不锈钢丝轮打磨焊接处边缘部位,约为10～15mm 范围,至光洁金属为止;6.２确保送丝稳定,减少送丝阻力,是焊接稳定的关键问题;①焊接送丝较管采用聚四氟乙稀尼龙软管,使送丝滑动顺畅,且有一定硬度耐磨;②送丝机采用双主动轮送丝,且必须安导丝管(前主动轮与焊枪接头处)管中心与送丝轮槽对中,且对准送丝轮上切点,安装精确,（可克服焊丝顶弯现象);③采用U 型槽送丝轮,稍压紧即可;④专机自动焊接,应使用直枪,减少焊枪R 角送丝阻力;⑤由于铝丝导电性良好,使用焊丝 1.2mm 时应使用 1.6mm 导电咀,(配用铬锆铜导电咀);⑥保护气体采用隋性气体氩气,为使保护效果良好,应采用纯氩99.99%气体,也可采用混合气体保护;a.氩气+（1～3)%二氧化碳,可简化焊丝及焊件表面清理,获及无气孔,强度和塑性好的焊缝,焊缝外观光顺平滑;b.氩气+2%氧气,特别有利于清除气孔;7 焊接规范：7.1直流反极性接法,即工件接“一”极,焊枪接“十”极,阴极破碎区大;7.2可选择较低的电弧电压,采用“亚射流过渡”焊接,焊接过程中发出轻微的“啪啪” 声,此时焊接过程稳定,焊缝熔深大,焊缝成型美观;7.3焊接工件较厚也可以采用“射流过渡”焊接焊丝直径1.2mm 焊接电流250～280A 电弧电压22～24V 气体流量25～28 升/分7.4根据工件不同厚度具体焊接规范如表：不同工件厚度选用焊丝直径不同,气流也不同,即板4mm 即可进行焊接8 焊接操作技术：8.1．引弧焊丝伸出长度距工件10～15mm,对准焊接处引弧焊接8.2．左向焊法,从左向右焊接,焊枪与工件后倾夹角角70～80°保持距离、保持夹角、匀速前进焊接;8.3．立角焊可以下向焊法和上向焊法;8.4．铝焊接焊速较快,当气体流量不纯或流量不大焊缝出现发黑和焊接两边处发黑现象, 此时应加大气体流量,或减慢焊速,则焊缝时银白色,并在两边有发亮气体保护线;8.5．工件焊接时应进到抽风处理;8.6．焊枪软管弯曲,焊接时其弯曲直径应＞1.5 米保持软管送丝顺畅;8.7．焊接工件不得吹风焊接当穿堂风过大时,应加挡板进行焊接;8.8．送丝机应随时移动不同工种的焊接位置,保持送丝顺畅;8.9．焊接工件前应进行规范调试,可用模拟工艺板进行,调试准确后,方可进行焊接;8.10．每天工作完毕后,应关气瓶机和关机,剩余铝焊丝应用塑料胶袋包扎,防止氧化;8.11．喷咀使用一定时期应进行清洁一次,清除飞溅粘附物,保持通气顺畅;9 焊接铝合金的注意事项：(1)焊接铝合金前先要清理铝合金表面,不能有油污,尘埃等存在,可以用丙酮清洗铝合金焊接处的表面,厚板铝合金要用钢丝刷清理,之后再加丙酮清洗;(2)焊丝的选择要尽量接近母材,选择铝硅或铝镁焊丝要根据焊缝要求决定;另外铝镁焊丝只能焊接铝镁材料,而铝硅焊丝既可以焊接铝硅也可以焊接铝镁材料(3)在板材较厚时有必要对板材进行预热,以防止由于预热不够造成焊不透,在收弧时要以小电流收弧填坑;(4)最好用双脉冲(5)进行钨极氩弧焊时要采用交直流氩弧焊机,焊接电流在正负间切换,当钨极处于正极用来清理铝材表面氧化模,处于负极时进行焊接(6)焊接规范要根据板材厚度和焊缝要求设定(7)MIG焊接要用铝专用送丝轮,使用特氟龙导丝管,不产生铝屑(8)焊枪电缆长度不要过长,铝焊丝较软,焊枪电缆过长会影响送丝稳定10 MIG 焊常见缺陷及预防措施铝及铝合金MIG 焊时,焊接接头常见的缺陷主要有焊缝成形差、裂纹、气孔、烧穿,未焊透、未熔合、夹渣等;10.1焊缝成形差焊缝成形差主要表现在焊缝波纹不美观,且不光亮；焊缝弯曲不直,宽窄不一,接头太多；焊缝中心突起,两边平坦或凹陷；焊缝满溢等;a产生原因⑴焊接规范选择不当；⑵焊枪角度不正确；⑶焊工操作不熟练；⑷导电嘴孔径太大；⑸焊接电弧没有严格对准坡口中心；⑹焊丝、焊件及保护气体中含有水分；b 防止措施⑴反复调试选择合适的焊接规范；⑵保持焊枪合适的倾角；⑶加强焊工技能培训；⑷选择合适的导电嘴径；⑸力求使焊接电弧与坡口严格对中；⑹焊前仔细清理焊丝、焊件；保证保护气体的纯度;10.2裂纹铝及铝合金焊缝中的裂纹是在焊缝金属结晶过程中产生的,称为热裂纹,又称结晶裂纹; 其形式有纵向裂纹、横向裂纹（往往扩展到基体金属),还有根部裂纹、弧坑裂纹等等;裂纹将使结构强度降低,甚至引起整个结构的突然破坏,因此是完全不允许的;a产生原因⑴缝隙的深宽比过大；⑵焊缝末端的弧坑冷却快；⑶焊丝成分与母材不匹配；⑷操作技术不正确;b防止措施⑴适当提高电弧电压或减小焊接电流,以加宽焊道而减小熔深；⑵适当地填满弧坑并采用衰减措施减小冷却速度；⑶保证焊丝与母材合理匹配；⑷选择合适的焊接参数、焊接顺序,适当增加焊接速度,需要预热的要采取预热措施;10.3气孔在铝及铝合金MIG 焊中,气孔是最常见的一种缺陷;要彻底清除焊缝中的气孔是很难办到的,只能是最大限度地减小其含量;按其种类,铝焊缝中的气孔主要有表面气孔、弥散气孔、局部密集气孔、单个大气孔、根部链状气孔、柱状气孔等;气孔不但会降低焊缝的致密性,减小接头的承载面积,而且使接头的强度、塑性降低,特别是冷弯角和冲击韧性降低更多,必须加以防止;a产生原因⑴气体保护不良,保护气体不纯；⑵焊丝、焊件被污染；⑶大气中的绝对湿度过大；耐磨焊条⑷电弧不稳,电弧过长；⑸焊丝伸出长度过长、喷嘴与焊件之间的距离过大；⑹焊丝直径与坡口形式选择不当；⑺在同一部位重复起弧,接头数太多;b防止措施⑴保证气体质量,适当增加保护气体流量,以排除焊接区的全部空气,消除气体喷嘴处飞溅物,使保护气流均匀,焊接区要有防止空气流动措施,防止空气侵入焊接区,保护气体流量过大, 要适当适当减少流量；⑵焊前仔细清理焊丝、焊件表面的油、污、锈、垢和氧化膜,采用含脱氧剂较高的焊丝；⑶合理选择焊接场所；⑷适当减少电弧长度；⑸保持喷嘴与焊件之间的合理距离范围；⑹尽量选择较粗的焊丝,同时增加工件坡口的钝边厚度,一方面可以允许允许使用大电流,也使焊缝金属中焊丝比例下降,这对降低孔率是行之有效的；⑺尽量不要在同一部位重复起弧,老板娘重复起弧时要对起弧处进行打磨或刮除清理；一道焊缝一旦起弧后要尽量焊长些,不要随意断弧,以减少接头量,在接头处需要有一定的焊缝重叠区域;10.4烧穿a产生原因⑴热输入量过大；⑵坡口加工不当,焊件装配间隙过大；⑶点固焊时焊点间距过大,焊接过程中产生较大的变形量；操作姿势不正确;b防止措施⑴当减小焊接电流、电弧电压,提高焊接速度；⑵加大钝边尺寸,减小根部间隙；⑶适当减小点固焊时焊点间距；⑷焊接过程中,手握焊枪姿势要正确,操作要熟练;10.5未焊透a产生原因⑴焊接速度过快,电弧过长；⑵坡口加工不当,装配间隙过小；⑶焊接技术较低,操作姿势掌握不当；⑷焊接规范过小；⑸焊接电流不稳定;b防止措施⑴适当减慢焊接速度,压低电弧；⑵适当减小钝边或增加要部间隙；⑶使焊枪角度保证焊接时获得最大熔深,电弧始终保持在焊接熔池的前沿,要有正确的姿势；⑷增加焊接电流及电弧电压,保证母材足够的热输入获得量；⑸增加稳压电源装置或避开开用电高峰;10.6未熔合a产生原因⑴焊接部位氧化膜或锈未清除干净；⑵热输入不足；⑶焊接操作技术不当;b防止措施⑴焊前仔细清理待焊处表面；⑵提高焊提高电流、电弧电压,减速小焊接速度；⑶焊接时要稍微采用运条方式,在坡口面上有瞬间停歇,焊丝在熔池的前沿,提高焊工技术;10.7夹渣a产生原因⑴焊前清理不彻底；⑵焊接电流过大,导致电嘴局部熔化混入熔池而形成夹渣；⑶焊接速度过高;b防止措施⑴加强焊接前的清理工作,多道焊时,每焊完一道同样要进行焊缝清理；⑵在保证熔透的情况下,适当减少焊接电流,大电流焊接时,导电嘴不要压得太低；⑶适当降低速度,采用含脱氧剂较高的焊丝,提高电弧电压。
铝及铝合金的MIG焊
• 例如按照EN288-4进行5mm的铝合金板材 对接焊缝的工艺评定试验。试件将取样进 行目测、着色渗透、X-光、面弯、背弯、 拉伸、硬度、宏观和微观金相检测试验 • 若客户有其他要求，将附加进行其他试验
• 焊工的认证也必须按照相关的标准执行， 目前南京浦镇车辆厂的城轨车辆生产的焊 工都通过EN287的认证，并取得证书。
熔池爆炸现场 • MIG焊接时，焊接电流达到某一个值时，只 是母材上的分散阴极点不能够提供充足的 焊接电流，电弧集中于焊丝正下方的一点， 引起熔池内金属的上扬现象。该现象称为 熔池爆炸现象，在铝焊接时显著。
Байду номын сангаас
五、常见的焊接缺陷 • 焊瘤 焊瘤是指正常焊缝之外多余的焊着金属。 焊瘤使焊缝的实际尺寸发生偏差，并在接 头处形成应力集中区
• 根据工艺评定的报告，可以制作台位生产 所需要的焊接工艺卡片，以指导生产。 • 根据焊缝质量等级的不同，焊接作业后， 将对焊缝进行不同的无损探伤。
除长客、四方、浦镇、株电等应用于城轨车 辆及客车方面，齐厂、二七、株辆等也在货 车领域使用铝合金焊接。 希望机车车辆的铝合金焊接事业越来越好 谢谢
• 保护气体 保护气体为氩气、氦气或其混合 气。交流加高频TIG焊时，采用大于99．9 ％纯氩气，直流正极性焊接宜用氦气。MIG 焊时，板厚<25 mm时宜用氩气；板厚25 mm～50 mm时氩气中宜添加10％～35％的 氦气；板厚50mm-75mm时氩气中宜添加 10％～35％或50％的氦气；当板厚>75 mm时推荐采用添加50％～75％氦气的氩气。 氩气应符合GB／T 4842－995《纯氩》的 要求。氩气瓶压低于0.5 MPa后压力不足， 不能使用。
焊缝清洁现象 • 在氩气环境下，通过电极正、母材负的极 性使电弧产生，母材阴极点不产生于焊丝 正下方的溶池内，而分散发生于熔池周围。 该阴极点选择容易放出电子的母材表面的 金属氧化物而产生。氩气的阳离子与母材 碰撞，破坏氧化物，工件要求新的氧化物 向母材移动，熔池周围的皮膜被破坏，露 出清洁的金属表面。这称为清洁作用。
铝合金焊接工艺材料方案
铝合金焊接工艺材料方案铝合金焊接是一种常见的金属焊接方式，广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑工程等领域。
为了保证焊接质量，选择合适的焊接工艺和材料至关重要。
本文将从铝合金焊接的一般工艺、材料选择和方案等方面进行论述。
一、铝合金焊接的一般工艺铝合金焊接主要有以下几种工艺可供选择：氩弧焊、氩气保护焊、摩擦搅拌焊、激光焊接等。
根据焊接件的形状和要求，选择合适的焊接工艺是必须的。
1. 氩弧焊氩弧焊是最常用的铝合金焊接方法之一，它使用惰性气体——氩气作为保护气体，以减少氧气和水分的接触，从而防止氧化和腐蚀。
在氩弧焊中，电弧产生高温，使焊接区域熔化，并通过填充材料达到焊接的目的。
2. 氩气保护焊氩气保护焊是一种先进的焊接工艺，它通过喷射氩气来保护焊接区域，提供合适的保护环境。
与氩弧焊相比，氩气保护焊的焊接速度更快，且产生的氧化物减少，焊点质量更高。
3. 摩擦搅拌焊摩擦搅拌焊是近年来快速发展的一种焊接工艺。
它通过旋转工具头在接触面上施加压力和旋转力，使得铝合金表面发生塑性变形并形成焊缝。
摩擦搅拌焊的优点在于焊接速度快、焊接变形小，并且不需要额外填充材料。
4. 激光焊接激光焊接是高能激光束直接照射焊接材料，使其瞬间加热并熔化，然后自然冷却形成焊缝的工艺。
激光焊接具有高焊接速度、小热影响区和焊缝质量高等优点，适用于对焊接速度和外观要求较高的情况。
二、铝合金焊接材料选择铝合金焊接材料的选择应根据具体的焊接工艺和应用环境来确定。
1. 焊接电极焊接电极是常用的填充材料，其选择要考虑到与母材的相容性，以及焊接后的强度、韧性和耐腐蚀性。
常见的焊接电极有纯铝电极、铝合金电极和硅含量低的铝合金电极等。
2. 保护气体保护气体在铝合金焊接过程中起到很重要的作用。
常用的保护气体是惰性气体，如纯氩气和氩气加少量氦气的混合气体。
保护气体能有效地减少氧化和腐蚀，提高焊接质量。
三、铝合金焊接方案铝合金焊接方案的制定需考虑多个因素，包括焊接材料、工艺和设备等。
等离子弧焊操作方法
等离子弧焊操作方法
等离子弧焊操作方法如下：
1. 准备工作：首先，确保焊接环境安全，并穿戴好相应的焊接防护用具，如面罩、手套等。
2. 准备焊接材料：根据具体需求，准备好要焊接的金属材料，并清理好焊接接头的表面，确保没有污染物。
3. 设置焊接参数：根据焊接材料的类型和厚度，设置合适的电流、电压和气体流量等参数。
可以根据焊机的使用说明进行调整。
4. 启动焊机：打开焊机的电源开关，并调整焊接电流至合适的水平。
5. 预热焊件：使用焊枪将火花对准焊接接头，并启动放电，使焊件表面先达到适当的温度。
6. 进行焊接：将焊枪与焊接接头保持一定的距离，并保持焊枪稳定。
当保持一定的接触角度时，开始进行焊接，将火花聚焦在接头上进行熔化和熔合。
7. 调整焊接速度：根据焊接效果和焊接参数的反馈，适时调整焊接速度，以保持焊接质量稳定。
8. 焊接完成：焊接结束后，关闭焊机电源，将焊件冷却至合适的温度后，清理焊接残渣，检查焊接质量。
注意事项：
- 操作过程中要注意保持焊接区域的清洁，避免有杂质进入焊接接头。
- 注意焊接区域的通风情况，避免有毒气体积聚。
- 使用时注意安全，避免触及电极和热武器，并遵守相关安全操作规程。
等离子弧焊的基本方法
等离子弧焊的基本方法等离子弧焊是一种常见的金属焊接方法，它利用高温等离子弧将金属材料加热并连接在一起。
本文将介绍等离子弧焊的基本方法，包括设备准备、焊接准备、焊接操作和焊后处理。
一、设备准备进行等离子弧焊之前，需要准备以下设备：1. 焊接机：等离子弧焊需要特殊的焊接机，常见的有直流等离子弧焊机和交流等离子弧焊机。
2. 电源：等离子弧焊需要稳定的电源供应，通常采用直流电源或交流电源。
3. 焊枪：焊枪是进行等离子弧焊的工具，它通过电弧产生高温等离子弧。
4. 气体供应系统：等离子弧焊需要使用惰性气体（如氩气）作为保护气体，防止焊接区域被氧化。
二、焊接准备在进行等离子弧焊之前，需要进行以下焊接准备工作：1. 清洁金属表面：将待焊金属表面清洁干净，以去除油污、氧化物等杂质，以保证焊接质量。
2. 选择合适的焊接参数：根据待焊金属的种类、厚度和焊接要求，选择合适的焊接电流、电压和气体流量等参数。
3. 调整焊枪角度和距离：根据焊接位置和焊接要求，调整焊枪的角度和距离，使焊接电弧能够充分覆盖焊接区域。
三、焊接操作进行等离子弧焊时，需要进行以下操作：1. 开启电源和气体：先开启焊接机的电源，然后开启气体供应系统，确保稳定的电源和气体供应。
2. 接触电弧：将焊枪靠近待焊金属，使电极与金属表面轻轻接触，然后迅速抬起焊枪，产生电弧。
3. 移动焊枪：在产生电弧后，持续移动焊枪，使电弧在焊接区域形成等离子弧，加热金属并使其熔化。
4. 控制焊接速度：根据金属的种类和厚度，控制焊接速度，以保证焊缝的质量和均匀性。
5. 观察焊接质量：在焊接过程中，需要不断观察焊接质量，确保焊缝的形成和焊接区域的均匀加热。
四、焊后处理焊接完成后，需要进行以下焊后处理工作：1. 清理焊缝：将焊接过程中产生的熔渣和氧化物清理干净，使焊缝表面光滑。
2. 检查焊接质量：对焊接质量进行检查，确保焊缝的质量和强度达到要求。
3. 去除保护气体：将焊接区域的保护气体排空，以免影响周围环境。
5A06铝合金Plasma—MIG焊接工艺浅析
5A06铝合金Plasma—MIG焊接工艺浅析Plasma-MIG焊是等離子弧焊和熔化极气体保护焊（MIG）的综合焊接方法。
使用这种工艺对l0mm厚的5A06铝合金进行焊接，提高了接頭的强度、韧性，相对于传统MIG双道焊均有所提高。
标签：Plasma-MIG焊；5A06铝合金；焊接Plasma-MIG焊接技术诞生于上20世纪70年代，经常被视为等离子弧焊结合熔化极气体保护焊（MIG）发展而来的。
与常规熔化极气体保护焊相比，Plasma-MIG焊接技术具有焊接过程稳定、小飞溅以及熔敷效率高等优点，特别是用于铝合金焊接时，其焊缝质量高、晶粒小同时气孔少等特点。
国内对于Plasma-MIG焊接技术介绍较少，这种工艺的优异特点，本文将针对5A06铝合金进行Plasma-MIG焊接及传统的MIG焊接，对比分析Plasma-MIG焊接的优势。
1 试件制备焊接选用1.6mm的ER5356焊丝[1-2]。
其化学成分如表1所示。
利用机械加工的方法获取250mm×80mm×10mm的5A06铝合金板材试件A，并在板材上加工出一个3mm的60°V形坡口，其中C=0～1mm[1]。
采用垫板加工成型槽，确保焊缝背面完好，焊接前做焊前清理。
B试件则采用60°全V形坡口。
2 Plasma-MIG焊接由于Plasma-MIG焊接的工艺参数较多，所以利用正交法，以气孔率为指标探索各个工艺参数对气孔的影响，最终综合分析得出的最佳工艺参数，对加工好的5A06铝合金试件A进行Plasma-MIG焊接，焊接的工艺参数如表2所示。
对B试件进行传统的MIG双道焊接，参照文献所提供的工艺参数如表3所示[2-3]。
3 焊缝性能检测3.1 焊缝气孔检测对焊接后的板材试件A与B做X射线无损检测，结果显示，在试件A中只有极少量的气孔存在，相比较而言，B试件焊缝中的气孔数量比A试件多。
3.2 焊缝力学性能检测对焊接后的A、B试件及母材按照国家标准制作尺寸为80mm×10mm×3mm 的拉伸试样，在CSS-44300试验机上进行测试，加载速度为3mm/min，其拉伸结果如表4所示。
铝及铝合金的焊接方法
铝及铝合金的焊接方法铝及铝合金是相当常见的材料，因为具有较高的强度和良好的耐腐蚀性能，被广泛应用于汽车制造、航空航天、建筑、船舶以及机电设备等领域。
然而，由于铝及铝合金的化学性质和结构特点，其焊接较为困难，需要特殊的焊接方法和技术，本文将重点介绍铝及铝合金的焊接方法。
1. TIG焊接法氩弧焊接（TIG）法是目前铝及铝合金最常用的焊接方法之一，其特点在于能够焊接很薄的材料，焊接质量高，且不会产生太多的热变形，但是需要较高的技术要求和操作技巧。
在进行TIG焊接时，需要将铝材预热，以避免冷裂的产生，同时选择合适的氩弧电流和焊接速度，以达到最佳的焊接效果。
2. MIG焊接法惰性气体保护焊（MIG）法是另一种常用的铝及铝合金焊接方法，其特点在于可以快速地焊接大量的材料，但是需要高度精密的焊接设备和较高水平的技术人员。
在进行MIG焊接时，需要选择合适的气体，并将焊接区域清洁干净，以防止氧化皮和其他杂质的干扰，同时适当控制焊接速度和电流，以获得最佳的焊接效果。
3. 拉丝焊接法拉丝焊接法比较适用于较大的铝合金部件的焊接，在进行拉丝焊接时使用的是特殊的焊接材料，可以有效地降低氧化皮的生成，并且具有相对较高的耐腐蚀性能。
在进行拉丝焊接时，需要选用合适的焊接材料、清洁焊接区域，并注意适当的拉丝速度和焊接电流，以获得最佳的焊接效果。
4. 超声波焊接法超声波焊接法适用于薄壁铝及铝合金零件的焊接，其物理原理在于利用高频震动产生的热能将零件焊接在一起。
在进行超声波焊接时，需要选择合适的焊接设备、正确选择焊接参数，以避免过热损伤，并采用合适的夹具，以保证焊接部件的稳定性。
总之，铝及铝合金的焊接方法有多种，每种方法都有其适用的焊接材料、焊接工艺和操作技巧，只有选择适合的焊接方法才能获得最佳的焊接效果。
无论采用何种焊接方法，其关键在于对焊接材料、焊接设备、焊接工艺以及焊接操作等方面全局的认真考虑和细致的把握。
铝合金激光-MIG复合焊焊接
结语
MIG- 激光复合焊技术为汽车工业提供了一 种全新的焊接技术，尤其是对于激光束焊无法 实现或在经济上不可行的装配间隙要求。它具 有宽广的应用范围和高效的特性，同时可减少 投资成本、
缩短生产时
间和提高生 产效率。
激光-MIG 复合焊接特点
激光-MIG焊采用激光束和电弧共同工作，焊接 速度高，焊接过程稳定，热效率高以及允许更大 的焊接装配间隙。激光-MIG焊的熔池比MIG焊的要 小，热输入低，热影响区小，工作变形小，大大 减少了焊后纠正焊接变形的工作。
与激光焊相比，激光-MIG焊的优点有：焊接过 程更稳定、焊缝桥联性更好、熔深更大、成本更 低、塑性更高。
4、 容易形成气孔
焊接接头中的气孔是铝合金焊接时易产生的另 外一个缺陷，氢是焊接时产生气孔的一个主要原 因。铝合金的液体熔池极易吸收气体，在焊接冷 却凝固过程中，高温下溶入的大量气体来不及析 出而聚集在焊缝中形成气孔。
铝合金由于比强度高、抗腐蚀性好而得以广 泛应用。CO2激光焊接铝合金的困难主要在于高的 反射率以及导热性好，难以达到蒸发温度，难于 诱导小孔的形成（尤其是Mg含量比较小时），容 易产生气孔。提高激光吸收率的措施除了表面
激光复合焊同样用于新型奥迪A8汽车的生产。在其侧顶梁 上有各种规格和形式的接头采用MIG-激光复合焊工艺，焊缝共 计4.5 m长。由于接头形式各异，激光复合焊并不是适用于车门 上的所有焊缝。在接头装配间隙很大的位置，采用具有良好桥 联能力的MIG 焊比激光焊或复 合焊更有优势。反之，接头间 隙非常小的焊缝，热能集中， 采用焊速快的纯激光焊是最好 的方案。
在MIG-激光复合焊接铝合金时，通常采用亚射流过渡区， 此时由于电弧为蝶形，所以阴极雾化区域较大。焊缝起皱皮及 表面形成黑粉的现象较轻。由于采用恒流外特性电源，焊接过 程中弧长在一定范围内变化，焊接电流可以保持不变，因此焊 接外形和熔深非常均匀。并且，亚射流过度时熔深为碗形，与 图钉形的激光焊缝相结合形成理想的焊缝形状。 在深熔焊接时，熔池上方产生等离子体，而复合焊接时激 光产生的等离子体有利于电弧的稳定。复合焊接可提高焊接 效率；可提高焊接性差材料诸如铝合金、双相钢等的焊接性； 可增加焊接的稳定性和可靠性。 通常，激光加丝焊是很敏感的， 通过与电弧的复合，则变的容 易而可靠。
5052铝合金MIG焊工艺及接头性能
西南交通大学本科毕业设计（论文）5052铝合金MIG焊工艺及接头性能研究年级:2007级学号:20075344姓名:马英杰专业:材料成型及控制工程指导老师:拥军2011年06月院系材料科学与工程专业材料成型及控制工程年级 2007级姓名马英杰题目 5052铝合金MIG焊工艺及接头性能研究指导教师评语指导教师 (签章)评阅人评语评阅人 (签章) 成绩答辩委员会主任 (签章)年月日毕业论文任务书班级：成型2007-02班学生：马英杰学号： 20075354发题日期： 2011-02-28 完成日期： 2011-06-17 题目： 5052铝合金MIG焊工艺及接头性能研究1、本论文的目的、意义随着中国铁路等行业的快速发展，对铝合金的需求越来越多，对铝合金焊接质量要求也越来越高。
本设计母材选用5052铝合金，采用优化的熔化焊工艺，选用合适的焊接材料，制备铝合金焊接接头，测试并分析接头性能，并与FSW接头性能进行比较。
该设计的开展有利于学生深入掌握焊接工艺知识，掌握焊接接头性能试验测试分析方法，掌握焊接方法的选择原则及工艺参数优化设计方法等，同时有利于培养学生动手能力和独立思考问题、解决问题的能力，加强了理论联系实际，为其从事焊接工艺等设计开发工作奠定了基础。
2、学生应完成的任务①查阅资料、收集整理资料，明确本设计目的；②选择5052铝合金焊接材料及熔化焊工艺；③焊接接头制备及性能试验；④外文资料的阅读及翻译；⑤撰写毕业论文。
3、论文各部分容及时间分配（共16 周）第一部分：查阅资料、收集整理资料（1周）第二部分：选择5052铝合金焊接材料及熔化焊工艺（2周）第三部分：焊接接头制备及性能试验（8周）第四部分：外文资料的阅读及翻译（1周）第五部分：撰写毕业论文（2周）论文评阅及答辩：（1周）4、参考文献王元良，周友龙，胡久富．铝合金运载工具轻量化及其焊接新技术的发展[J].电焊机，2005，35（9）：14-15边美华，许先果．铝合金复合焊接技术的发展现状[J]．电焊机，2005，35（8）：29-32 云，许良红．焊接热输入对高强铝合金接头组织和性能的影响[J]．焊接学报，2008，29（2）：17-21指导教师：年月日审批人：年月日摘要随着中国铁路等行业的快速发展，对铝合金的需求越来越多，对铝合金焊接质量要求也越来越高。
铝及铝合金焊接施工工艺标准
铝及铝合金焊接施工工艺标准1 适用范围本工艺标准适用于铝及铝合金的手工钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊的焊接。
2 施工准备2.1 铝及铝合金的焊接除应执行本工艺标准外，还应符合国家颁布的有关标准、法律法规及规定。
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款，凡是不注日期的引用文件其最新版本适用于本标准《铝及铝合金轧制板材》GB/T-3880-1997《铝及铝合金热挤压管》第一部分：无缝圆管GB/T4437.1-2000《铝及铝合金拉（轧）制无缝管》GB/T6893-2000《铝及铝合金焊丝》GB/T10858《铝及铝合金焊接管》GB/T10571《铝制焊接容器》JB/T4734-20022.2 材料2.2.1 一般规定工程中使用的母材和焊丝应具备出厂质量合格证或质量复验合格报告，并优先选用已列入国家标准或行业标准的母材和焊丝，母材和焊丝应妥善保管，防止损伤、污染和腐蚀。
当选用国外材料时，其使用范围应符合相应标准的规定，并应有该材料的质量证明书。
2.2.2 母材2.2.2.1 工程选用的母材应符合现行的国家标准规定。
2.2.2.2 当对母材有特殊要求时，应在设计图样或相应的技术条件上标明。
2.2.2.3 施工单位对设备、容器和管道的材料的代用，必须事先取得原设计单位的设计修改证明文件，并对改动部位作详细记载。
2.2.2.4 损伤和锈蚀严重的母材不得在工程中使用。
2.2.3 焊接材料2.2.3.1 母材焊接所选用的焊丝应符合现行的国家标准《铝及铝合金焊丝》GB/T10858的规定。
2.2.3.2 选用焊丝时应综合考虑母材的化学成分、力学性能及使用条件因素，并应符合下列规定。
（1）焊接纯铝时应选用纯度与母材相同或比母材高的焊丝。
（2）焊接铝锰合金时应选用含锰量与母材相近的焊丝或铝硅合金焊丝。
（3）焊接铝镁合金时应选用含镁量与母材相同或比母材高的焊丝。
（4）异种铝及铝合金的焊接应选用与抗拉强度较高的母材相应的焊丝2.2.3.3 焊接时所使用的氩气应符合现行的国家标准《纯氩》GB4842的规定。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
缝正/背面照片。 正反极性时间比为 19∶4。
电弧电压 U/V
30
20
10
0
-10
-20
-30
-40
320
360
400
440
480
时间 T/ms
120
80
40
0
-40
-80
-120
-160
320
360
400
440
480
时间 T/ms
图 4 变极性等离子电弧电压和焊接电流波形
焊接电流 I/V
Welding Technology Vol．39 No．2 Feb. 2010
本 试 验 采 用 了 3 mm 厚 的 LD10 （Al－Cu－Mg－Si） 铝合金。 采用德国汉诺威大学研制的汉诺威分析仪对 焊接电流、 电弧电压波形进行了采集和分析。
2 等离子弧平焊焊缝成形机理 VPPA 与 其 他 焊 接 方 法 相 比 ， 具 有 能 量 集 中 ，
电弧挺度大、 一次穿透深度大、 焊后变形小等特 点。 在不填丝、 不开坡口的情况下， 可以实现单面 一次焊双面良好成形， 极大地提高了焊接生产率。 而且接头内部缺陷率低， 由于电极隐蔽在喷嘴内 部， 受污染的程度大大减轻， 其使用寿命成倍提 高。 图 2 为等离子电弧形态示意图。 a， b， c， d 分 别表示钨极到喷嘴入口处、 喷嘴孔道长度、 喷嘴出 口处到工件段的电弧长度以及等离子电弧加热工件 区域直径。
比较图 5 和图 7 可知， 在平均电流相同的情况 下， 减少正、 反极性电流幅值差值时， 变极性等离子 弧平均电压降低， 电弧功率下降， 使得正面焊缝余高 增高而背面焊缝余高降低， 甚至有些未焊透的现象。
在 VPPA 焊接工艺中， 能够形成稳定、 较好焊缝 成形的焊接电流区间很窄， 这是等离子弧焊接工艺不 能广泛推广的主要原因。 3．3 离子气流量的影响
中图分类号： TG457.14； TG456.2
文献标志码： B
0 前言 变极性等离子弧焊 （VPPA） 与 TIG 或 MIG 焊相
比， 具有能量集中、 电弧挺度大、 一次穿透深度大、 焊后变形小、 效率高、 成本低等特点。 在国外， 变极 性等离子弧焊接方法已经在航空、 航天领域材料的 焊接中得到了应用 ， ［1－2］ 但 是 ， 由 于 等 离 子 弧焊接设 备比较昂贵， 焊接技术不好掌握， 在我国， 变极性等 离子弧焊接技术没有得到普遍应用。
大输出电流可达 400 A， 正极性时间的调节范围为 1~ 999 ms， 反极性时间的调节范围为 1~99 ms， 对离子 气流量和焊接速度进行精确控制。 变极性等离子弧焊 接系统如图 1 所示。
焊
接 参 数 设
80C196 KC
单片机
定
焊接参数显示 焊接时序控制 离子气流量控制
故障显示 图 1 变极性等离子弧焊接电源单片机控制系统框图
学报， 2004， 25（1）： 124－128． ［2］ 吕耀辉， 陈淑君， 殷树言， 等． 铝合金变极性等离子弧焊接电源
的研制［J］． 航天制造技术， 2003， 46（2）： 3－5． ［3］ 吕耀辉， 殷树言， 陈树君， 等． 变极性穿孔等离子弧焊接系统的
22 ·工艺与新技术·
焊接技术 第 39 卷第 2 期 2010 年 2 月
小区域内氧化膜的清理， 使得在反极性期间内工件的 加热较集中， 为随后正极性电弧更集中地作用于该区 域， 形成窄、 小且深的熔池创造了有利条件。
c ba
d 图 2 等离子电弧示意图
本文研究的 VPPA 平焊过程中熔池稳定性要比立 焊更加困难。 由于在 VPPA 焊接中电弧推力要比一般 焊接时大得多， 而铝合金熔点低， 高温强度低， 再加 上平焊时液态熔池重力的共同作用， 使液态金属的表 面张力很难抵抗这 2 个力的合力， 难以保持熔池上受 力平衡， 导致焊缝正面无余高， 而焊缝背面宽， 余高 过于增大， 严重时使焊缝坍塌， 这也是等离子弧平焊 工艺长期得不到广泛应用的原因之一。 图 3 为焊缝熔 池上各种力的平衡分析。 图中的 PV 是等离子电弧射 流的动压力， 该力吹动液态金属从焊缝正面流向焊缝 背面， P 为该截面处的金属液面表面张力所产生的反 向 压 力 ， Fg 为 重 力 。 试 验 证 实 ， 薄 板 铝 合 金 变 极 性 等离子弧平焊时很难以穿孔法进行焊接。
图 6 和 图 7 分 别 为 正 极 性 电 流 86 A， 反 极 性 电
流 117 A 的 电 弧 电 压 、 焊 接 电 流 波 形 和 对 应 的 焊 缝
正/背面照片。
30 20 10 0 -10 -20 -30 -40
320 360 400 440 480 520 560 600 时间 T/ms
摘要： 分析了薄板铝合金变极性等离子弧平焊工艺稳定性机理 。 试验采用自行研制的变极性等离子弧焊接电源， 对 1060 铝合金薄板采
用变极性等离子弧平焊工艺， 分析了在变极性等离子弧焊接过程中， 焊接电流、 离子气流量、 送丝速度等参数对焊缝成形的影响， 获
得了良好的焊缝质量。
关键词： 铝合金； 变极性等离子弧焊接； 焊缝成形； 平焊
满足焊缝正面成形的前提下， 喷嘴到工件间的距离 应尽可能短。 弧高由低到高变化时， 等离子电弧力以 及离子气对焊缝的压力减小， 焊缝正面余高增大， 背 面余高减小。 图 10 为弧高 3~4 mm 的焊缝 成 形 。 若 喷嘴到工件的距离过大会使焊接熔池闭合， 可能出现 电弧熄弧现象。
图 7 正极性电流： 86 A， 反极性电流： 117 A 时的焊缝成形
（3） 试验得到 3 mm 厚铝合金 VPPA 平焊的最佳 焊接工艺参数是： 正极性电流 84 A， 反极性电流 106 A， 离子气流量 3 L/min， 焊接速度 为 35 cm/min， 弧 高 3 mm， 送丝速度 176 cm/min， 钨极内缩量 2 mm。
参考文献： ［1］ 陈克选， 李鹤岐， 李春旭． 变极性等离子 弧 焊 研 究 发 展 ［J］． 焊 接
3 焊接参数对焊缝成形的影响
3．1 正极性电流对焊缝成形的影响
铝合金变极性等离子弧焊接时， 正极性电弧对工
件的直接加热作用小于反极性等离子弧。 正极性电流
的主要作用是形成能量集中且大小合适的电弧力， 实
现铝合金试件的穿孔。 相同电流幅值条件下， 正极性
电弧力大于反极性电弧力， 并且正极性等离子电弧能
正面余高 P
母材
背面余高
Fg+Pv 溶池
图 3 熔池受力分析
在 VPPA 焊接过程中， 钨极烧损量主要取决于反 极性电流幅值和反极性时间的乘积。 这个乘积数越 大， 钨极烧损量就越大。 在 I×T 相等情况下， I 值较 小、 T 值相对较大时的钨极烧损量大于 T 较小、 I 相 相对较大时的烧损量， 这是由于钨极烧损主要取决于 一定时间内的热积累。 因此， 在满足工件表面氧化膜 清理的前提下， 为减少钨极烧损量， 采用大的反极性 电流幅值和短的反极性持续时间是较为理想的参数匹 配。 这样 “强规范” 的匹配方式可在反极性期间内， 伴随着反极性电流短时、 集中、 高效地对工件表面窄
量更集中。 因此， 正极性电弧主要作用于熔池中心部
位， 它是保证铝合金试件获得熔池的主要因素。
3．2 反极性电流的影响
反极性电弧的加热面积大于正极性电弧的， 作用
于熔池前沿固态母材金属表面， 加热母材并清除其表
面的氧化膜。 由于反极性等离子弧功率大， 为液态金
属的良好流动创造条件， 并为正极性电弧的到来做好
经大量试验得到 3 mm 厚铝合金 VPPA 平焊的最 佳焊接工艺参数是： 正极 性 电 流 为 84 A， 反 极 性 电 流为 106 A， 离 子 气 流 量 为 3 L/min， 焊 接 速 度 为 35 cm/min， 弧 高 为 3 mm， 送 丝 速 度 为 176 cm/min， 钨 极内缩量为 2 mm。 图 12 和 13 分别为最佳焊接参数 的电流波形和焊缝照片。
·工艺与新技术· 23
弧压缩强烈， 在焊接过程中容易出现咬边甚至切割现 象。 图 9 中离子气流量过小时则电弧能量不足以形成 稳定的焊缝熔池， 使试件/A
电弧电压 U/V
图 5 正极性电流： 75 A， 反极性电流： 169 A 时的焊缝成形
1 试验设备及材料 试验采用了自行研制的变极性等离子弧焊接电
源［3］。 焊接主电源是以 80C196KC 单片机为控制核心， 主电路为双逆变型电路拓扑结构。 电源正、 反极性最
收稿日期： 2009-11-18 基 金 项 目 ： 国家自然科学基金 （50764007）； 国家自然科学基金
（50775003） 资助项目
图 8， 9 分别为离 子 气 流 量 4， 1．5 L/min 时 的 焊 缝成形。 由图 8 可以看出， 离子气流量较大时， 可提 高等离子弧的熔透能力， 使焊缝背面余高和宽度增 大， 正面余高和宽度减小。 如果离子气流量太大， 电
图 10 弧高 3~4 mm 的焊缝成形
3．5 送丝速度对焊缝成形的影响 如果减小或停止送丝， 焊缝成形会出现正面余高
Welding Technology Vol．39 No．2 Feb. 2010 文 章 编 号 ：1002－025X(2010)02-0021-04
·工艺与新技术· 21
铝合金变极性等离子弧平焊工艺
韩永全， 于忠海， 姚青虎， 杜茂华， 吴 斌
（内蒙古工业大学 材料科学与工程学院， 内蒙古 呼和浩特 010051）
焊接电流 I/A
120
80
40
0
-40
-80
-120
320
360
400
440
480
时间 T/ms
图 12 正极性电流 84 A， 反极性电流 106 A 时焊接电流波形