氩弧焊培训教程

3、铝及铝合金焊接特点
3.1 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、 未焊透等缺陷。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。
铝及铝合金焊接的主要问题是气孔、裂纹及接头性能变化等， 工业纯铝（1XXX）和防锈铝（3XXX和5XXX）的焊接性较好，主要 问题是气孔；而大多数热处理强化铝焊接性能较差，主要问题是裂纹 及接头性能下降。
纯铝和非热处理强化铝合金一般不易出现裂纹，但在接头拘束度 高或杂志较多时，也会产生裂纹。对于热处理强化铝合金，则具有较 高的热裂纹倾向。热裂纹主要分为结晶裂纹和液化裂纹。
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目录
一. 铝及铝合金焊接基础知识 二. 铝及铝合金焊接方法及焊接过程 三. 铝及铝合金焊接缺陷及防止措施 四. 焊接应力与变形
一.铝及铝合金焊接基础知识
1、铝及铝合金的牌号、成分
我车间常用铝及铝合金牌号， 名见称下表：牌号 组别
纯铝 1XXX 铝含量不小于99.00%
硬铝 2XXX 以铜为主要合金元素的铝合金
防止热裂纹的措施：关键在于选择合适的焊丝，控制焊缝的成分 以及配合合理的规范参数。
2.1、硬铝（2XXX）、超硬铝（7XXX）以及铸铝（ZLXXX）由于 成分复杂，产生热裂纹倾向大，在原合金系统中进行成分调整难以改 善抗裂性，因此常用含硅5%的Al-Si焊丝（S311）来解决裂纹问题， 这种焊丝能形成足够数量的低熔点共晶物，这些低熔点共晶物流动性 能好，结晶温度区间窄，凝固时收缩小，焊接应力低，因而治愈裂纹 的能力强。但这种焊丝强度低，达不到母材强度水平。在焊接裂纹倾 向较大的铝合金时，不宜采用大电流和高焊速。
薄板焊接一般不需填充 焊丝，需填充焊丝时，把焊 丝8从旁边不断送入焊接区， 靠电弧热熔熔入熔池从而成 为焊缝金属的组成部分。
TIG焊可采用直流正接、直流反接、和交流三种电极 形式，见下表。
从表中可以看出，使用直流电源焊接时，对于绝大多数金属采
取正接法。但是正接法没有阴极清洗作用，无法焊接那些容易被氧 化的铝、镁、及其合金。虽然直接反接法具有阴极清洗作用，能够 焊接铝、镁、及其合金，但是直接反接的焊接熔深浅、焊缝宽大， 若增加焊接电流又受到钨极易烧损的限制，故这类金属多采取交流 TIG焊。
铝及铝合金薄板可采用钨极交流氩弧焊或钨极脉冲氩弧焊。 铝及铝合金厚板可采用钨极氦弧焊、氩氦混合钨极气体保护 焊、熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊。熔化极气 体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊应用越来越广泛（氩气或 氩/氦混合气）。
1、钨极氩弧焊(TIG)原理及焊接特点
右图为TIG原理示意图。 焊接时惰性气体1从焊枪的 喷嘴2中连续喷出，在电弧4 周围形成气体保护层隔绝空 气，以防止对钨极3、熔池5 及邻近热影响区的有害影响， 从而获得优质焊缝6。
3.2 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
3.6 合金元素易蒸发、烧损，使焊缝性能下降。
3.7 母材基体金属如为变形强化或固溶时效强化时，焊
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二、铝及铝合金焊接方法及焊接过程
几乎各种焊接方法都可以用于焊接铝及铝合金，但是铝及 铝合金对各种焊接方法的适应性不同，各种焊接方法有其各 自的应用场合。其中惰性气体保护焊（TIG或MIG）是应用最 广泛的铝及铝合金焊接方法。
3.4 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。
3.5 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。可通 过预热工件、焊丝减少焊材中水分含量，采用稳定的保护 气流，防止空气中氢元素的进入。
2）缺点： a、熔深浅，熔敷速度小，焊接生产效率低。 b、钨极载流能力有限，过大焊接电流会引起钨极熔
化和蒸发，其微粒可能进入熔池。造成对焊缝金属的污 染。
2、熔化极氩弧焊(MIG)原理及焊接特点
右图为MIG焊原理图。MIG焊 是以可熔化的金属焊丝做电 极，并有气体做保护的电弧 焊。其焊接过程如右图所示， 利用焊丝3和吗，母材1之间 的电弧2来熔化焊丝和母材， 形成熔池8，熔化的焊丝作为 填充金属进入熔池与母材融 合，冷凝后几位焊缝金属9， 通过喷嘴5向焊接区喷出保护 气体，使处于高温的熔化焊 丝、熔池及其附近的母材免
TIG焊的优缺点：
1）优点： a、在惰性气体保护下焊接，不需要使用焊剂就可以
焊接所有的金属，特别适用于焊接化学活性强和形成高 熔点氧化物的、镁、及其合金；
b、焊接工艺性能好。明弧，能观察电弧及熔池，电 弧燃烧稳定，无飞溅，焊后不需清渣，焊缝成形美观； 能进行全位置焊接。
c、能进行脉冲焊接，减少焊接热输入，很适于薄板 或对热敏感材料的焊接。
对于AL-Mg合金，需采用含镁5%的Al-Mg焊丝（S331）， 采用热能集中地焊接方法（如MIG焊），有利于减少裂纹。
2.2、铝合金的焊接气孔 其中以纯铝和铝镁合金的焊接气孔最为突出。 防止气孔的措施：a减少氢的来源。化学方法或机械办法清
理焊丝或工件表面氧化膜；b合理选择规范参数。钨极氩弧焊选 择较大焊接电流和较快焊速，熔化极气体保护焊时选择较低焊 速并提高焊接线能量有利于减少气孔；c对厚的工件适当预热。
防锈铝 3XXX 以锰为主要合金元素的铝合金
防锈铝 5XXX 以镁为主要合金元素的铝合金
锻铝
6XXX 以镁和硅为主要合金元素并以，Mg2Si 相为强化相的铝合
铸铝 ZLXXX 成分复杂，不均匀。
常见牌号 1035/1060
2A12 3A12 5052/5A02 6A02
2、铝及铝合金焊接的主要问题