鋁材焊接、鋁合金焊接中如何避免熱開裂

開裂是鋁材焊接、鋁合金焊接中可能發(fā)生的一個重大問題。即使很小的縫隙也可能導(dǎo)致焊縫不合規(guī)范，并導(dǎo)致焊點故障。其實，絕大多數(shù)的鋁合金都可以實現(xiàn)成功焊接、不發(fā)生破損等相關(guān)問題。關(guān)鍵是使用合適的填充金屬絲、適當(dāng)?shù)墓ば騺硗瓿珊附印?

有兩種類型的開裂——熱開裂和應(yīng)力開裂，熱開裂是焊鋁時比較常見的。熱開裂是焊接復(fù)合物時常遭遇一個麻煩，它會影響金屬焊接的凝固程度。

有三個因素可以顯著影響鋁合金焊接熱開裂的概率：

1）母材組合的開裂敏感度；

2）選擇合適的填充金屬絲，有助于不選容易開裂的材料組合物；以及

3）選擇合適的焊接接頭設(shè)計，來處理基礎(chǔ)金屬，有助于避免開裂敏感的焊接組合。

有些鋁合金焊接起來比其他金屬更容易開裂，所以選擇一種合適的填充金屬絲非常重要，這會產(chǎn)生低開裂敏感度的焊接金屬組合。當(dāng)焊接具有低裂紋敏感性的鋁材時，會采用類似成分的填充金屬絲。2、如果需要采用熔化極氣體保護焊或藥芯焊絲氣體保護焊將一薄金屬蓋焊接在較厚鋼管上，進行焊接時如果不能正確調(diào)整焊接電流，可能會導(dǎo)致兩種情況：一是為了防止薄金屬燒穿而減小焊接電流，此時不能將薄金屬蓋焊接到厚鋼管上。反之，焊接高開裂敏感性的鋁合金時，會選擇低裂紋敏感性的不同成分的填充金屬絲。

鋁填充金屬絲，均按照美國焊接學(xué)會（AWS）的分類，對應(yīng)鋁業(yè)協(xié)會的相關(guān)注冊號碼，以確定特定的合金組合成分。并非所有的填充金屬絲都適于焊接所有的鋁基合金。需要一個有信譽的填充金屬絲選擇指南，以確保不同的鋁合金焊接的選擇。

開裂是鋁材焊接中可能發(fā)生的一個重大問題。即使很小的縫隙也可能導(dǎo)致焊縫不合規(guī)范，并導(dǎo)致焊點故障。其實，絕大多數(shù)的鋁合金都可以成功焊接，不發(fā)生破損。關(guān)鍵是使用合適的填充金屬絲、適當(dāng)?shù)墓ば騺砗附印?

焊縫設(shè)計是另一個重要的考慮因素，可以影響焊縫的組合物，有助于防止熱裂紋。無斜角的焊縫，會導(dǎo)致基本金屬熔焊稀釋率不夠，有適當(dāng)斜角的焊縫，就可以充分稀釋。二．運條：電弧引燃后，迅速將焊條提起2—4毫米進行焊接，手工電弧焊操作是由沿焊接方向前進、沿焊縫橫向擺動和向熔池方向送進焊條等三個基本動作組合而成,運條手法主要包括兩種：1。這就意味著可以在一個斜面邊緣，增加在焊縫沉積的填料金屬的量，產(chǎn)生一個不太可能開裂的復(fù)合層。有些鋁基合金，比如6XXX系列，是可能強烈影響熱開裂的非常重要的一種因素。

應(yīng)力開裂

雖然不像熱開裂那么普遍，應(yīng)力開裂也可能影響鋁的焊接。導(dǎo)致應(yīng)力開裂的一個主要原因是：在焊縫凝固和冷卻時的過度收縮率。適當(dāng)?shù)臅r候選擇含有硅的填充金屬絲，能減少收縮壓力，有助于避免應(yīng)力裂紋。

焊鋁過程中出現(xiàn)的大部分裂縫，會在焊口（通常用來定義焊頭里不希望出現(xiàn)的凹陷）里出現(xiàn)，常被忽視。焊口裂縫是很小的，不加處理的話，就可能擴大到整個焊縫并造成重大故障。滅弧要用手腕的靈活性，每一次都干凈利落地將電弧熄滅，使熔池有瞬時凝固的機會。操作方法是，焊工注意在焊接過程中把焊口完全填滿，要么采用焊接電源供應(yīng)設(shè)備上的自動焊口填補功能，要么用其他已經(jīng)批準(zhǔn)的焊口填補方法。

提高焊接移動速度，有助于減少應(yīng)力開裂的可能性，因為這樣做可以縮小熱影響區(qū)，減小堿金屬熔化的程度。通過降低母材在焊接過程中及之后的殘余應(yīng)力水平，也可以用預(yù)熱來起到幫助作用。這反過來也會降低應(yīng)力開裂的可能性。

要避免在非常冷的情況下焊接鋁，要避免預(yù)熱操作導(dǎo)致的過熱——150°F的預(yù)熱溫度，就足以滿足所有的鋁合金焊接要求了。鋁合金焊接、鋁材焊接，我們的專業(yè)的！

鋁及鋁合金的焊接小知識

1.為什么叫純鋁？它們是如何分類的？答：工業(yè)純鋁：含鋁量≥99.00% 。

國產(chǎn)牌號： L1、L2、L3、L4、L5 。

國際型號： 1060、1035、1100、1200、1370等。

國產(chǎn)焊絲牌號：HS3012.為什么叫鋁合金？它們是如何分類的？答：在鋁材中加入鎂、硅、錳、銅、鋅等合金元素，形成不同的組織和性能，形成不同系列的鋁合金材料，如：

〈1〉鋁銅合金 （ LY19 2014 2219 2024 ）

〈2〉鋁錳合金 （ LF21 3003 3005 3105 ） 國產(chǎn)焊絲牌號：HS321

〈3〉鋁硅合金 （ LT1 4A11 4043 4047 ） 國產(chǎn)焊絲牌號：HS311

〈4〉鋁鎂合金 （ LF2--LF16 5005 5052 5182 5356 ）國產(chǎn)焊絲牌號： HS331

〈5〉鋁鎂硅合金 （ LD2 LD31 6061 6063 6070 ）

〈6〉鋁銅鎂鋅合金 （ 7005 7050 7075 7475 ）

〈7〉鋁銅鎂鋰合金 （ 8090 ）等3.為什么MIG焊鋁要用亞射流過渡？焊接時由下端開始施焊，打底的焊條角度大約70°～80°，采用兩點擊穿焊，在坡口一側(cè)引燃電弧順點焊點向根部進行預(yù)熱熔化，聽到電弧穿透坡口而發(fā)出的“撲撲”聲，看到熔孔、形成熔池座，立即提起焊條熄滅電弧。答：亞射流過渡：在射流過渡的電弧成分中調(diào)試出3~5%的短路過渡成分，保證電弧長度較短，電弧不漂移，氣體保護和陰極霧化效果好，產(chǎn)生氣孔的傾向小，焊縫內(nèi)在質(zhì)量高。4. MIG焊鋁的工藝難題有哪些？答：MIG焊鋁的工藝難題主要有：

〈1〉鋁及鋁合金的熔點低（純鋁 660℃），表面生成高熔點氧化膜（ AL2O3 2050℃），容易造成焊接不熔合。

〈2〉低熔點共晶物和焊接應(yīng)力，容易產(chǎn)生焊接熱裂紋。

〈3〉母材、焊材氧化膜吸附水分，焊縫容易產(chǎn)生氣孔。

〈4〉鋁的導(dǎo)熱性是鋼的3倍，焊縫熔池的溫度場變化大，控制焊縫成型的難度較大。

〈5〉 焊接變形較大。5.為什么MIG焊鋁要用Φ1.2/Φ1.6焊絲？答：MIG焊鋁時，因焊絲的熔化速度很快，送絲速度高；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。鋁焊絲剛性小，比較軟，推絲送進時，細(xì)焊絲容易堆絲打彎，影響正常焊接。所以一般使用Φ1.2/Φ1.6鋁焊絲。6.什么叫清潔寬度？答：TIG交流和MIG直流反接焊鋁時，負(fù)電極（母材）表面上集中發(fā)射電子的光亮微小區(qū)域—“陰極霧化區(qū)”，此區(qū)域為清潔寬度，清理鋁表面氧化膜。

厚板與薄板的焊接

1、用熔化極氣體保護（GMAW）和藥芯焊絲氣體保護焊（FCAW）焊接鋼制工件時，如果工件的板厚超過了焊機可以達到的大焊接電流，將如何進行處理？

解決的方法是焊前預(yù)熱金屬。采用丙烷、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的氣體或一炔焊炬對工件焊接區(qū)域進行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度為150～260℃，然后進行焊接。對焊接區(qū)域金屬進行預(yù)熱的目的是防止焊縫區(qū)域冷卻過快，不使焊縫產(chǎn)生裂紋或未熔合。

2、如果需要采用熔化極氣體保護焊或藥芯焊絲氣體保護焊將一薄金屬蓋焊接在較厚鋼管上，進行焊接時如果不能正確調(diào)整焊接電流，可能會導(dǎo)致兩種情況：

一是為了防止薄金屬燒穿而減小焊接電流，此時不能將薄金屬蓋焊接到厚鋼管上；二是焊接電流過大會燒穿薄金屬蓋。這時應(yīng)如何進行處理？

主要有兩種解決方法。

① 調(diào)整焊接電流避免燒穿薄金屬蓋，同時用焊炬預(yù)熱厚鋼管，然后采用薄板焊接工藝對兩金屬結(jié)構(gòu)進行焊接。

② 調(diào)整焊接電流以適合于厚鋼管的焊接。進行焊接時，保持焊接電弧在厚鋼管上的停留時間為90%，并減少在薄金屬蓋上的停留時間。應(yīng)指出，只有當(dāng)熟練掌握這項技術(shù)時，才能得到良好的焊接接頭。

3、當(dāng)將一薄壁圓管或矩形薄壁管件焊接到一厚板上時，焊條容易燒穿薄壁管部分，除了上述兩種解決方法，還有其他的解決方法嗎？

有，主要是在焊接過程中采用一個散熱棒。如將一個實心圓棒插入薄壁圓管中，或?qū)⒁粚嵭木匦伟舨迦刖匦喂芗校瑢嵭陌魧ё弑”诠ぜ臒崃坎⒎乐篃?。一般來說，在多數(shù)供貨的中空管或矩形管材料中都緊密安裝了實心圓棒或矩形棒。在鋁合金焊接、鋁材焊接中，我們河南明星機械擁有二十多年的焊接經(jīng)驗，專業(yè)的焊接團隊，歡迎各界人士的來訪。焊接時應(yīng)注意將焊縫遠(yuǎn)離管子的末端，管子的末端是易發(fā)生燒穿的薄弱區(qū)域。

鋁合金材料的焊接特性分析

（1）熱脹冷縮。鋁的膨脹系數(shù)比一般的金屬要高很多，是銅的兩倍之多，同時鋁材料的收縮性能達到百分之七十五，鋁合金的主要成分是鋁，因此，鋁合金的熱脹冷縮性能也比一般的金屬材料要強很多。薄管或薄板和厚板焊接不論用什么方法要注意的是鎢級（亞弧焊）、焊條（電焊）或者焊絲（氣體保護焊）起弧時要在厚板側(cè)起弧，盡量避免電弧吹到薄管上太多。在鋁合金的焊接過程中，其發(fā)生焊接變形是十分常見的，而結(jié)晶是鋁合金材料還常常發(fā)生裂紋現(xiàn)象。

（2）熱容量及融化溫度。鋁合金的熱容量要比一般的金屬材料高很多，想要將其融化需要更多的熱量。鋁合金的融化溫度因其純鋁的含量不同而不同，純鋁的熔點大概在600是攝氏度左右，一般的鋁合金的熔點便在600度上下，但不管何種類型的鋁合金，其熔點都要比銅的要低很多，所以，易融化時鋁合金材料以的一大特性。所以，鋁合金材料具有低熔點及高熱容量的特性。鋁合金焊接、金屬焊接中立焊時，由于焊條熔化所形成的熔滴及熔池中的鐵水易下淌形成焊瘤、焊縫兩側(cè)形成咬邊，使焊縫成形惡化。在焊接工藝上對這兩個特性要充分掌握才能生產(chǎn)出達到要求的材質(zhì)。

（3）與氧氣易反應(yīng)。鋁的化學(xué)性中有極易氧化的特點，鋁合金也具有這種特點，鋁合金與氧氣化合生成一種氧化膜，其粘附能力極強，其耐高溫，嚴(yán)重影響到鋁合金的焊接性能，所以，在鋁合金材料的焊接前期必須要對這層氧化膜進行去除處理，如此，才能保證鋁合金的正常焊接。特別是不銹鋼、有色金屬材料焊接，熔池均勻、氣體保護得當(dāng)，焊接外觀更美觀，穩(wěn)定性又減少了坡口兩側(cè)的咬邊現(xiàn)象。

（4）焊接熱量使局部性能改變。焊接鋁合金需要更多的熱量，但是過多的熱量將會是某些部位的機械性能發(fā)生改變，且熱量越多，其影響程度越深，因此，在焊接件的焊縫部分的機械性能往往與其他部位有所不同，在產(chǎn)品設(shè)計時要特別注重這一部位的設(shè)計。