铝合金焊接加工工艺及焊接裂纹的防止措施

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一 —Fra Baidu bibliotek
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一9 — 11
时 明显 的颜 色变 化, 使操作 者难 以掌握 加热 降低铝合金焊接 热裂纹产生 的机率 。 在冶金 因素方 面 ,为了防止焊接时产生晶 温度 。 3铝合金材料焊接的工艺方法 间热裂 ,主要通过调整焊缝合金 系统 或向填 3 . 1焊前准备 加金属 中添加变质剂 。调整 焊缝 合金系统的着 采用 化学或机 械方法, 严格清理焊缝 坡 口 眼点 , 从抗裂 角度考虑 , 在于控制适量 的易熔共 晶并缩 小结晶: 区间。由于铝合 金属于典型 匾度 两侧 的表 面氧化 膜。 最大裂纹 倾 向正好 同合金 的” 最 化 学清洗 是使 用碱或 酸清 洗工 件表 面, 该 的共 晶型合金 , 凝 少量 法 既可去 除氧化膜 , 除油污 , 体工艺 过程 大 ” 固温度 区间相对应 , 易熔 共晶的存在 还可 具 如 下: 积分数 为 6 一0 的氢氧化钠溶 液, 体 %1 % 在 总是增 大凝固裂纹倾 向 , 以 , 都是使 主要 所 一般 7 ̄左 右浸泡 0 i 02 ( 5 n m 一水洗 —体积分数 为 1% 合 金元 素含 量超 过 裂纹 倾 向最 大时 的合金 组 5 的硝酸在 常温下浸 泡 l i进 行 中和处理 一水 元 , mn 以便能产生” 愈合 ” 作用。而作为变质剂向填 洗一 温水洗一干燥 。洗好后 的铝合 金表 面为无 加金属 中加入 T、r 和 B 等微量元素 , i 、 zV 企图 光泽 的银 白色 。 通过细化 品粒来改善塑性 、 韧性 , 到防止焊 并达 机 械清理可采用 风动或电动铣 刀。 还可采 接热裂纹 的 目的尝试 , 在很早 以前就开始了 , 并 用刮 刀 、 刀等 工具对 于较薄 的氧化膜也 可用 目 得 了效果 。 锉 取 在工 艺 因素上 , 主要 是焊接 规范 、 预热 、 接 0 5 m的铜 丝刷 打磨清除氧化膜 。 2r a 清理好后 立即施焊, 如果放置时间超过 4 , 头形式 和焊接顺序 , h 这些方法都是从焊 接应力 应重新清理 。 上着手来 解决焊接裂纹 。焊 接工 艺参数影 响凝 3 . 2确定装配间隙及定位焊间距 固过程 的不平衡性 和凝 固的组织状态 , 影响 也 施 焊过程 中, 板受热膨 胀, 焊缝 坡 口 凝 固过程 中的应变增长速度 ,因而影 响裂纹 的 铝 致使 间隙减少 , 前装配 间隙如果 留得 太小, 接过 产生 。 焊 焊 热能集中的焊接方法 , 于快速进行焊 有利 程中就会引起两板的坡口重叠增加焊后板面不 接过程 , 防止形 成方 向性强 的粗大柱 状晶 , 可 因 平度和变形量湘 反装 配间隙过大测 施焊困难, 而可以改善抗裂性。 采用小的焊接电流, 减慢焊 并有烧穿 的可能。合适的定位焊间距能保证 所 接速度 ,可减 少熔池过热 。也有利于改善抗裂 需 的定位焊 间隙, 因此, 选择合 适的装 配间 隙及 性。 而焊接速度的提高, 促使增大焊接接头的应 定位焊间距是 减少变形的一项有效措施 。 变速度 , 而增大热 裂的倾 向。可见 , 增大焊接速 3 选择焊接设备 3 度和焊接电流, 都促使增大裂纹倾向。 在铝结构 目前市 场上焊接 产品种类较多, 一般情 况 装配、 施焊时不使焊缝承受很大的钢性 , 在工艺 下宜采用交流钨极氩弧焊( TG 。 即 I 它是在氩 上可采取分段焊、预热或适当降低焊接速度等 气 的保护下利 用钨电极 与工件问产 生的电弧热 措 施 。通过预 热 ,可以使得试件相对膨胀量较 熔化母材 和填 充焊丝的一种焊接方法 。该 焊机 小 , 产生焊接应力 相应降低 , 了在脆性 温度 减小 工作时 , 由于交流 电流的极 性是在 周期性 的变 区间的应力 ; 量采用开坡 口和 留小间 隙的对 尽 换, 个周期里 半波 为直流 正接, 波为直 流 接 焊 , 在每 半 并避免采用 十字形接头及不适 当的定位 、 反接 。正接 的半 波期间钨极可 以发射足够 的电 焊接顺序 ;焊 接结束或 中断时 ,应及时填 满弧 子而又不致于过热有 利于电弧的稳定 。反 接的 坑 , 后再移去热 源 , 然 否则易引起弧坑裂纹 。对 半波期 间工件 表面生成的氧化膜很容易被 清理 于 5 0 0 0系合金多层 焊的焊接接头 , 往往 由于 掉而获得表面光亮美观 、 良好 的焊缝 。 成形 晶间局部熔化 而产生显微裂纹 ,因此必须控制 3 A选择焊丝 后 一层 焊道焊接热输入量 。 般选用 3 1 0 纯铝焊丝 及 3 l l 铝硅焊丝。 对 于铝合 金的焊接 ,母材和填 充材料 的表 3 5选取焊接方法和参数 面清理 工作也相 当重 要。材料的夹杂在焊缝 中 般 以左焊法 进行, 焊炬和工 件成 6 ̄ 。 将成 为裂纹产生 的源头 ,并成为引起焊缝性能 0角 焊 接厚 度 1m 5 m以上 时, 以右焊 法进行 , 炬和 下降 的最 主要原因。 焊 工 件成 9 ̄ 0角。 参考文献 焊接壁厚在 3 m以上时, v形坡口, a r 开 夹角 f 罗树 方. 手 册一一 焊接 方法及设备f 1 】 焊接 第二 为 6o7 ̄ 0-0, 间隙不 得大 于 l r以多层焊 完成 。 版) 1 第 5 I. 机械 工业  ̄:, 0. mn , 第 篇 章【】 Ⅵ北京: i2 1 z0 k 壁厚 在 1r 以下 时’ .m 5 a 不开坡 口, 留间隙, 不 不加 填充丝。焊固定管子对接接头时,当管径为 [刘玉东. 2 ] 小议现代焊接工艺中常用的几种铝合 20 m 壁厚 为 6 m时, 0r , a m 应采用直径 为 34 m 金焊接 方法今 日 苑2 0 . . -r - a 科 08 6 0 的钨极 , 20 20 以 2  ̄4A的焊 接 电流, 为 4 m 直径 a r 的填充焊 丝. 12 以 — 层焊完。 4铝 合金焊接裂纹 的防止措施 根 据铝合 金焊 接时产 生热裂纹 的机 理 , 可 以从 冶金 因素和工 艺因素两 个方 面进行 改进 ,
于工 业产品 的焊接 结构 上。 长期 以来 , 由于焊 接 方法及 焊接 工 艺参数 的选 取不 当, 接 时的 常 出现 缺 陷 , 文介 绍 此 类金属 零件焊 焊 本 接 时 的工 艺步骤及 其焊接 参数 的 选取 。
关键 词 : 铝合 金 ; 接 ; 工工 艺 ; 焊 加 焊接 接 头 ; 裂纹
1铝合金材料特点
铝是银 白色的轻金属, 良好 的塑性 、 具有 较
高的导电性和导热性, 同时还具有抗氧化和抗腐 蚀的能力。铝极易氧化产生三氧化二铝薄膜在
焊缝 中容易产生夹杂物从 而破坏金属的连续性 耐腐蚀性能 。 2铝合金材料的焊接难点
极易氧化。 在空气中船 容易同氧化合'减 生 致密的三氧化二铝薄膜( 厚度约 Q —2 -熔点 l0 n ) 高( 25℃ 远远 超过铝 及铝 合金 的熔点 ( 约 00 约
建 筑技 术
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铝合金焊接加工工艺及焊接裂纹 的防止措施
吴 水 龙
( 浙江 中元建设 股份 有限公 司, 浙江 嘉兴 34 0 ) 10 0
摘 要: 年来, 近 由于焊接技 术的进 步 , 高效 率和 高性 能 的焊 接 方法得 到 了推 广 , 及 铝合 金在 车辆 、 铝 船舶 、 筑 、 梁 等各 种 结构 方 建 桥
面的应用在不断扩大, 铝及铝合金材料密度低, 强度高, 热电导率高, 耐腐蚀 能力强, 具有 良好的物理特 : 和力学性能 , 因而广泛应用
虽然 已经应用铝 及其合 金焊 成许多重要产 品, 但实际焊接生产 中并不是没有 困难 , 主要 的 问题有 : 中的气孔 、 焊缝 焊接热裂纹 、 头” 接 等强 性” 等。由于铝及其合金 的化学 活泼 性很强 , 表 面极 易 形成 氧化 膜 ,且 多具 有难 熔 性 质 ( 如 A23 J 的熔点 为 25 ̄, g 熔点 为 2 0 ) o 00 M o C 50 。 加之铝及其合 金导热 性强 , 焊接 时容易造成不 熔合 现象。由于氧化膜密度 同铝 的密J 极其接 近 , 以也容易成为焊缝金属 中夹杂物 。同时 , 所 氧化膜 ( 特别是有 M 存在的 , 不很致 密 的氧 化膜 ) 以吸收较多水分而 常常成 为焊缝气孑 可 L 的重要原 因之一。 此外 , 铝及其合 金的线胀 系数 大, 导热性又强 , 焊接时容易产生翘曲变形 。
出现气孔。 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 裂 纹的产 生。 铝 的导热系数 大 ( 0 3 卡 H . 。 纯铝 . 8 5 ℃1 约为钢的 4 因此, 倍, 焊接铝和铝合金时, 比焊钢 要 消耗 更多的热量 。 合金元素的蒸发的烧损。铝合金中含有低
沸点的 元素( 镁、 锰等) 女 锌、 I Ⅱ 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 。 高温强度和塑性低。高温时铝的强度和塑 性很 低, 了焊 缝金属 的成形 , 时还容 易造 破坏 有
成焊缝金属塌落和焊穿现象。 无色彩变化。铝 及铝合 金从固态转为液态
603 0 ̄左右1 ( 。氧化铝 的密度 3 54 0 e 3 . -. gm, 9 -1 约为
铝的 1 倍, . 氧化铝薄膜的表面易吸附水分焊接 4 时, 它阻碍基本金属的熔合 , 极易形 成气孔 、 夹 渣、 未熔合等缺陷引起焊缝性能下降。
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周 此 当熔池温度快速冷 却与凝 固时。 氢来不 及逸 出, 易在 焊缝 中聚集 容 形成气孔。氢气孔 目 前难于完全避免 氢的来源 很多有 电弧焊气氛中的氢船 板 、 焊丝表 面吸附 空气 中的水分 等。实践证 明, 即使 氩气按 G / B T 82 4 4 标准要求, 纯度达到 9. % 以上, 当水 99 9 但 分含量达到 2p m时, 0p 也会 出现大量 的致 密气 孔, 当空气相 对湿度 超过 8%时, 就会 明显 0 焊缝
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