鋁及鋁合金焊接規(guī)程詳解
本規(guī)程規(guī)定了鋁及鋁合金焊接的基本要求,適用于鋁及的手工鎢極氬弧焊或氣焊或熔化極氬弧焊等焊接的鋁及鋁合金制單層容器、襯鋁容器的鋁焊接工藝。
一、焊接用材料:
1.焊接用氬氣純度≥99.99%,≤-55℃,并應(yīng)符合GB/T4842或GB10624的規(guī)定。當(dāng)瓶裝氬氣的壓力≤0.5Mpa時不宜使用。(氬氣內(nèi)含氮量≥0.04%,否則焊縫表面上會產(chǎn)生淡或草綠色的氮化鎂及氣孔;含氧量≥0.03%,否則熔池表面上可發(fā)現(xiàn)密集的黑點、電弧不穩(wěn)和飛濺較大;含水量≥0.07%,熔池將沸騰并焊縫內(nèi)產(chǎn)生氣孔)。
2.手工鎢極氬弧焊電極采用鈰鎢電極。電極直徑應(yīng)根據(jù)焊接電流大小來選擇(使用時一般比焊接電流所要求的規(guī)格大一號的鎢極),電極端部應(yīng)為半球形(制作半球形方法:用比焊接電流所要求的規(guī)格大一號的鎢極,將端部磨成錐形,垂直夾持電極,用比所用鎢極要求的電流大20~30A的電流在試板上起弧并維持幾秒鐘,鎢極端頭即呈半球形。如果鎢極被鋁污染,則重新打磨或更換鎢極;輕微污染時,可電流使電弧在試板燃燒一會,即能燒掉污染物):鈰鎢電極直徑mm
2
2.5
3.2
4.0
5.0
(正接時)焊接電流A
100~200
170~250
200~300
350~480
500~675
(反接時)焊接電流A
15~25
17~30
20~35
35~50
50~70
(交流時)焊接電流A
85~160
120~210
150~250
240~350
330~460
3.用MIG焊鋁合金時,由于鋁焊絲比較軟,為避免咬傷焊絲,送絲輪不允許用帶齒輪的送絲輪,不宜用推絲式;送絲軟管不準(zhǔn)用彈簧管而是用聚四氟乙烯或尼龍制品,不然由于磨削而污染或堵塞軟管。MIG通常用直流反極性。
4.焊劑主要作用是去除氧化膜和其它一些雜質(zhì),使用時可用無水酒精調(diào)成糊狀或直接將焊劑粉放在坡口和兩側(cè)。當(dāng)焊接角焊縫時應(yīng)選用那些焊后容易清除熔渣的焊劑;鋁鎂合金用焊劑不宜含有鈉的組成物。
5.不同牌號的鋁材相焊時,當(dāng)圖紙和工藝都沒有規(guī)定時,按耐腐蝕性能較好和強度級別較低的母材去選擇焊絲材料。在焊接鋁鎂合金或鋁錳合金等耐蝕鋁合金時,宜采用含鎂量或含錳時與母材相近或比母材稍高的焊絲。焊絲可從GB/T10585《鋁及鋁合金焊絲》選取,也可從GB/T3190《變形鋁及鋁合金化學(xué)成分》和GB/T3197《焊條用鋁及鋁合金線材》中選取。焊絲選用時可參考下面幾個表(表3和表4摘自《焊接手冊》):
5183(鋁焊條/鋁焊絲)特性如下:主要元素合金有:鎂、錳、鉻。不可以熱處理,熔化溫度為:579℃~638℃,抗腐蝕能力:A(Gen)A(Sc c ),,密度:2.66克/㎝3,陽極化處理后為白色。5183鋁焊條于1957年被發(fā)明,用于5083及類似的高強度的鋁合金材料的焊接,它的焊接強度要5356.
鋁和鋁合金管焊接特點和方法
鋁合金由于重量輕、強度高、耐腐蝕性能好、無磁性、成形性好及低溫性能好等特點而被廣泛地應(yīng)用于各種焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品中,采用鋁合金代替鋼板材料焊接,結(jié)構(gòu)重量可減輕50 %以上。因此,鋁及鋁合金除廣泛的應(yīng)用于航空、航天和電工等領(lǐng)域外,同時還越來越多的應(yīng)用于石油化學(xué)工業(yè)。濮陽中原大化新建空分裝置就大量使用了鋁鎂合金(主要有:5083、5183、5A02相當(dāng)于舊牌號中的LF2、LF4)。但是鋁及鋁合金在焊接過程中,易出現(xiàn)氧化、氣孔、熱裂紋、燒穿和塌陷等問題。此類材質(zhì)是被公認(rèn)為焊接難度較大的被焊接材料,特別是小徑薄壁管的焊接更難掌握。因此,解決鋁及鋁合金的這些焊接缺陷是施工過程中解決的問題。
2、鋁及鋁合金的理化性能及焊接特點
2.1 易氧化 鋁和氧的親和力很強。在常溫下,鋁表面就能被氧化成厚度約0.1~0.2 m致密的AL2O3薄膜。雖然這層氧化鋁薄膜比較致密,能防止金屬的繼續(xù)氧化,對自然防腐有利,但它給焊接帶來了困難,這是由于氧化鋁的熔點(2050℃)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了鋁的熔點(600℃左右),比重約為鋁的1.4倍。在焊接過程中,會阻礙金屬之間的熔合,易形成夾渣,而且氧化鋁薄膜還吸附了較多的水份,焊接時會促使焊縫生成氣孔。
2.2 較大的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容 鋁的導(dǎo)熱系數(shù)約為鋼的四倍,因此,焊接鋁材管時,比鋼管焊接要消耗更多的熱量,為得到的焊接接頭,必需采用能量集中,功率大的熱源。
2.3 易形成氫氣孔
鋁及鋁合金的焊接氣孔主要氫氣孔。鋁在液態(tài)時能大量吸收和溶解氫,在熔融狀態(tài)下溶解度為0.0069ml/g,而在高溫凝固狀態(tài)下為0.00036 ml/g,前后相差近20倍。鋁的導(dǎo)熱系數(shù)很大,在相同的焊接工藝條件下,其冷卻速度為鋼的4~7倍,使金屬結(jié)晶加快,焊接熔池在快速冷卻過程中,氫的溶解度急劇下降,此時析出大量過飽和氣體,氫氣來不及析出在焊縫金屬中形成氣孔。因此,在焊接鋁材時,焊縫產(chǎn)生氣孔的傾向很大。
2.4 易形成熱裂紋
鋁的線膨脹系數(shù)和結(jié)晶收縮率比鋼大約一倍,易產(chǎn)生較大的焊接變形和應(yīng)力,加上某些雜質(zhì)或合金元素的不利影響,在剛性較大的接頭中將導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋。
2.5 燒穿和塌陷
鋁及鋁合金由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時.由于沒有明顯的顏色變化,所以,不易判斷熔池的溫度。焊接時,常因溫度過高不易被察覺而導(dǎo)致燒穿或嚴(yán)重塌陷。 3 焊前準(zhǔn)備
鋁及鋁合金資料密度低,強度高,熱電導(dǎo)率高,耐腐蝕才能強,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。長期以來,因為焊接辦法及焊接技術(shù)參數(shù)的選擇不當(dāng),構(gòu)成鋁合金零件焊接后因應(yīng)力過于會集發(fā)生嚴(yán)峻變形,或因為焊縫氣孔、夾渣、未焊透等缺點,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
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。鋁很簡單氧化發(fā)生三氧化二鋁薄膜,在焊縫中簡單發(fā)生夾雜物,然后損壞金屬的連續(xù)性和均勻性,降低其機械功能和耐腐蝕功能。常見鋁合金母材和焊絲的化學(xué)成分及機械功能。
2.鋁合金資料的焊接難點
(1)很簡單氧化。在空氣中,鋁簡單同氧化合,生成細(xì)密的三氧化二鋁薄膜(厚度約0.1-0.2μm),熔點高(約2050℃),遠(yuǎn)遠(yuǎn)鋁及鋁合金的熔點(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,它阻止根本金屬的熔合,很簡單構(gòu)成氣孔、夾渣、未熔合等缺點,引起焊縫功能降低。
(2)易發(fā)生氣孔。鋁和鋁合金焊接時發(fā)生氣孔的首要原因是氫,因為液態(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,氫來不及逸出,簡單在焊縫中構(gòu)成氣孔。氫氣孔目前難于完全避免,氫的來歷很多,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,也會呈現(xiàn)很多的細(xì)密氣孔,當(dāng)空氣相對濕度80%時,焊縫就會顯著呈現(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,比焊鋼要耗費更多的熱量。
(5)合金元素的蒸騰的燒損。鋁合金中含有低沸點的元素(如鎂、鋅、錳等),在高溫電弧效果下,很簡單蒸騰燒損,然后改動焊縫金屬的化學(xué)成分,使焊縫功能降低。
(6)高溫強度和塑性低。高溫時鋁的強度和塑性很低,損壞了焊縫金屬的成形,有時還簡單構(gòu)成焊縫金屬塌落和焊穿表象。
(7)無色彩改變。鋁及鋁合金從固態(tài)轉(zhuǎn)為液態(tài)時,無顯著的色彩改變,使操作者難以把握加熱溫度。
鋁焊絲焊接鋁箱技術(shù)
(1)選擇鋁焊絲
一般選用301純鋁焊絲及311鋁硅焊絲。
(2)選取焊接方法和參數(shù)
一般以左焊法進(jìn)行,焊炬和工件成60°角。焊接厚度15mm以上時,以右焊法進(jìn)行,焊炬和工件成90°角。
(3)焊前準(zhǔn)備
采用化學(xué)或機械方法,嚴(yán)格清理焊縫坡口兩側(cè)的表面氧化膜。
機械清理可采用風(fēng)動或電動銑刀,還可采用刮刀、銼刀等工具,對于較薄的氧化膜也可用0.25mm的銅絲刷打磨清除氧化膜。
清理好后立即施焊,如果放置時間超過4h,應(yīng)重新清理。
(4)鋁箱中鋁及鋁合金材料特點
鋁是銀白色的輕金屬,具有良好的塑性、較高的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性,同時還具有抗氧化和抗腐蝕的能力。鋁極易氧化產(chǎn)生三氧化二鋁薄膜,在焊縫中容易產(chǎn)生夾雜物,從而破壞金屬的連續(xù)性和均勻性,降低其機械性能和耐腐蝕性能。
(5)鋁箱中鋁及鋁合金材料鋁合金材料的焊接難點
極易氧化。在空氣中,鋁容易同氧化合,生成致密的三氧化二鋁薄膜(厚度約0.1-0.2μm),熔點高(約2050℃),遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鋁及鋁合金的熔點(約600℃左右)。氧化鋁的密度3.95-4.10g/cm3,約為鋁的1.4倍,氧化鋁薄膜的表面易吸附水分,焊接時,它阻礙基本金屬的熔合,極易形成氣孔、夾渣、未熔合等缺陷,引起焊縫性能下降。
鋁焊絲特性介紹及使用存放說明
1、4043(鋁焊條/鋁焊絲)特性如下:主要元素合金有:硅。不可以熱處理,熔化溫度為:574℃~632℃,抗腐蝕能力:B(Gen)A(Sc c ),導(dǎo)電率:42%IACS(-O),密度:2.67克/㎝3,陽極化處理后為灰色。4043鋁焊條是目前用途廣的焊接材料之一,廣泛用于MIG焊及TIG焊。加入硅的作用是增加焊料的流動性,以便于焊接操作。
2、4047(鋁焊條/鋁焊絲)特性如下:主要元素合金有:硅。不可以熱處理,熔化溫度為:577℃~582℃,抗腐蝕能力:B(Gen)A(Sc c ),導(dǎo)電率:41%IACS(-O),密度:2.66克/㎝3,陽極化處理后為灰黑色。4047鋁焊條是主要被用于鋁合金材料的釬焊。
3、5183(鋁焊條/鋁焊絲)特性如下:主要元素合金有:鎂、錳、鉻。不可以熱處理,熔化溫度為:579℃~638℃,抗腐蝕能力:A(Gen)A(Sc c ),,密度:2.66克/㎝3,陽極化處理后為白色。5183鋁焊條于1957年被發(fā)明,用于5083及類似的高強度的鋁合金材料的焊接,它的焊接強度要5356.
4、5356(鋁焊條/鋁焊絲)特性如下:主要元素合金有:鎂、錳、鉻、鈦。不可以熱處理,熔化溫度為:571℃~635℃,抗腐蝕能力:A(Gen)A(Sc c ),導(dǎo)電率:27%IACS(-H12),密度:2.66克/㎝3,硬度(BHN):105(-H18)陽極化處理后為白色。
5、5556(鋁焊條/鋁焊絲)特性如下:主要元素合金有:鎂、錳、鉻、鈦。不可以熱處理,熔化溫度為:570℃~635℃,抗腐蝕能力:A(Gen)A(Sc c ),密度:2.66克/㎝3,陽極化處理后為白色。
現(xiàn)產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于:汽車制造、制冷、化工、造船、自行車、運動、器材、集裝箱、空分、航天航空等行業(yè)。主要產(chǎn)品形態(tài)有鋁焊條、鋁焊絲、鋁焊環(huán)、
使用及存放說明:
1、產(chǎn)品拆封后,在保質(zhì)期內(nèi)你可以直接施焊,不需要任何焊前處理。產(chǎn)品出廠包裝密封條件下可保存二年
以上,拆去包裝后在通常大氣環(huán)境下可保質(zhì)三個月;
2、產(chǎn)品應(yīng)置于通風(fēng)、干燥及酸、堿、油介質(zhì)隔離的地方存放;
3、產(chǎn)品在運輸中應(yīng)避免摔撞和受潮,以免損壞焊絲盤和影響焊絲質(zhì)量;
4、焊絲拆去包裝后,建議在焊絲上方施加適當(dāng)?shù)姆缐m遮蓋物;
5、對于超過保質(zhì)期的焊絲,建議在焊前進(jìn)行焊絲表面清理;
6、焊接過程中的電弧會你的眼睛,請注意保護(hù)。
純鎳焊絲特點
1、具有可焊性,較高的導(dǎo)電性,適宜的線膨脹系數(shù)。
2、高溫下強度較好,電阻率較低 。
3、熔點高、耐蝕、機械性能好,在熱冷狀態(tài)下都有較好的壓力加工性,易除氣,適用于無線電、電光源、機械制造、化學(xué)工業(yè),是真空電子器件中重要的結(jié)構(gòu)材料。 純鎳絲根據(jù)材質(zhì)可分為N4和N6。
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