如何防止鋁合金在焊接的時候膨脹變形     

     熔化狀態(tài)的鋁合金在凝固結(jié)晶過程中，其體積大約減少6%，在此過程中所產(chǎn)生的收縮應(yīng)力可能會導(dǎo)致焊接接頭的變形。

　　焊接輸入的熱量會使臨近焊接區(qū)域的金屬膨脹，熱源離開時，金屬冷卻產(chǎn)生收縮，加上熔化的金屬在冷卻過程中的收縮，可使焊接處產(chǎn)生拉應(yīng)力，增加了裂紋的敏感性。焊接結(jié)構(gòu)件在冷卻過程中受到過度限制也可導(dǎo)致焊接裂紋產(chǎn)生。

　　焊接坡口的形狀和焊縫數(shù)量是影響變形量的主要因素，雙面對接焊的變形量通常比多焊道V型坡口焊的變形量要小得多。

　　焊接速度也是控制變形的決定因素，焊接速度較低時熱輸入量多會導(dǎo)致更大的膨脹，并且在冷卻的過程中收縮也較大。熱輸入量不充足會導(dǎo)致焊縫熔化不良，產(chǎn)生未焊透和未熔合等缺陷。

　　焊前預(yù)熱可降低產(chǎn)品的變形程度和產(chǎn)生裂紋的傾向，并能提高焊接速度。

以下幾種不同鋁合金焊接工藝技術(shù)對比：

目前針對鋁合金焊接的工藝主要有：TIG焊、MIG焊、電子束焊、激光焊、攪拌摩擦焊。下面我們就對幾種不同的鋁合金焊接技術(shù)特點進行比較：

TIG焊

特點：電弧穩(wěn)定，焊接質(zhì)量好，相比其他焊接方法成本低，操作簡單，電弧穿透力弱。

應(yīng)用：中小厚度的鋁合金結(jié)構(gòu)。

MIG焊

特點：焊接板材范圍廣，焊接位置全，適用于自動化焊接，而且成本低，易于操作。

應(yīng)用：用于各種鋁合金焊接，而且自身特別適用于自動化焊接，將來的應(yīng)用范圍廣。

電子束焊

特點：功率密度高，穿透能力強，可控性強，成本高，只能在真空下進行焊接。

應(yīng)用：適用于大厚度和難溶難焊的鋁合金材料，尤其適合于太空中的鋁合金焊接。

激光焊

特點：功率更高，穿透能力更強，設(shè)備成本高，操作難度大

應(yīng)用：適用于工藝性要求高，產(chǎn)品附加值高的鋁合金焊接，尤其是高科技產(chǎn)品.

攪拌摩擦焊

特點：焊接成本低，環(huán)保無污染、工藝性好.

應(yīng)用：適用于大多數(shù)鋁合金的焊接.總之，我們在進行鋁合金焊接時，需要根據(jù)自身產(chǎn)品特點，河南省明星機械提醒你鋁合金焊接我們擁有這專業(yè)的精英技術(shù)團隊和二十多年的豐富經(jīng)驗。

鋁及鋁合金零件焊接方法及特點有哪些呢？下面由明星機械老焊工講出的一些方法和特點

    1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yang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。常見鋁合金母材和焊絲的化學(xué)成分及機械性能見表1。在焊接時，高脈沖提供大電流值，這是在留間隙的根部焊接時為完成熔透所需的。

　　2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。鎢極脈沖惰性氣體保護焊擴大了TIG焊的應(yīng)用范圍，特別適用于焊接精密零件。

　?。?）易產(chǎn)生氣孔。鋁和鋁合金焊接時產(chǎn)生氣孔的主要原因是氫，由于液態(tài)鋁可溶解大量的氫，而固態(tài)鋁幾乎不溶解氫，因此當(dāng)熔池溫度快速冷卻與凝固時，氫來不及逸出，容易在焊縫中聚集形成氣孔。氫氣孔目前難于完全避免，氫的來源很多，有電弧焊氣氛中的氫，鋁板、焊絲表面吸附空氣中的水分等。實踐證明，即使氣按GB/T4842標(biāo)準(zhǔn)要求，純度達(dá)到99．99%以上，但當(dāng)水分含量達(dá)到20ppm時，也會出現(xiàn)大量的致密氣孔，當(dāng)空氣相對濕度超過80%時，焊縫就會明顯出現(xiàn)氣孔。要牢記，115伏的送絲機能夠處理22到12號規(guī)格的焊接作業(yè)，并且在適當(dāng)預(yù)熱的情況下，你也許能夠焊接1/8英寸厚的材料。

　　（3）焊縫變形和形成裂紋傾向大。鋁的線膨脹系數(shù)和結(jié)晶收縮率約比鋼大兩倍，易產(chǎn)生較大的焊接變形的內(nèi)應(yīng)力，對剛性較大的結(jié)構(gòu)將促使熱裂紋的產(chǎn)生。

　?。?）鋁的導(dǎo)熱系數(shù)大（純鋁0．538卡/Cm．s．℃）。約為鋼的4倍，因此，焊接鋁和鋁合金時，比焊鋼要消耗更多的熱量。

　?。?）合金元素的蒸發(fā)的燒損。鋁合金中含有低沸點的元素（如鎂、鋅、錳等），在高溫電弧作用下，極易蒸發(fā)燒損，從而改變焊縫金屬的化學(xué)成分，使焊縫性能下降。

　?。?）高溫強度和塑性低。高溫時鋁的強度和塑性很低，破壞了焊縫金屬的成形，有時還容易造成焊縫金屬塌落和焊穿現(xiàn)象。

　?。?）無色彩變化。鋁及鋁合金從固態(tài)轉(zhuǎn)為液態(tài)時，無明顯的顏色變化，使操作者難以掌握加熱溫度。

　　3鋁合金材料焊接的工藝方法

　?。?）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。

　　化學(xué)清洗是使用堿或酸清洗工件表面，該法既可去除氧化膜，還可除油污，具體工藝過程如：體積分?jǐn)?shù)為6%～10%的溶液，在70℃左右浸泡0．5min→水洗→體積分?jǐn)?shù)為15%的硝蒜在常溫下浸泡1min進行中和處理→水洗→溫水洗→干燥。洗好后的鋁合金表面為無光澤的銀白色。產(chǎn)生原因：1)母材或焊絲材料表面有油污、氧化膜清理不干凈，或清理后未及時焊接。

　　機械清理可采用風(fēng)動或電動銑刀，還可采用銼刀等工具，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。

　?。?）確定裝配間隙及定位焊間距

　　施焊過程中，鋁板受熱膨脹，致使焊縫坡口間隙減少，焊前裝配間隙如果留得太小，焊接過程中就會引起兩板的坡口重疊，增加焊后板面不平度和變形量；電子束焊特點：功率密度高，穿透能力強，可控性強，成本高，只能在真空下進行焊接。相反，裝配間隙過大，則施焊困難，并有燒穿的可能。合適的定位焊間距能保證所需的定位焊間隙，因此，選擇合適的裝配間隙及定位焊間距，是減少變形的一項有效措施。根據(jù)經(jīng)驗，不同板厚對接縫較合理的裝配工藝參數(shù)如表2。

　?。?）選擇焊接設(shè)備

　　目前市場上焊接產(chǎn)品種類較多，一般情況下宜采用交流鎢極弧焊（即TIG焊）。它是在氣的保護下，利用鎢電極與工件問產(chǎn)生的電弧熱熔化母材和填充焊絲的一種焊接方法。該焊機工作時，由于交流電流的極性是在周期性的變換，在每個周期里半波為直流正接，半波為直流反接。正接的半波期間鎢極可以發(fā)射足夠的電子而又不致于過熱，有利于電弧的穩(wěn)定。反接的半波期間工件表面生成的氧化膜很容易被清理掉而獲得表面光亮美觀、成形良好的焊縫。(3)直進式拉拔和精刮工藝是提高鋁焊料生產(chǎn)效率、保障鋁焊料產(chǎn)品質(zhì)量的先進工藝。

　?。?）選擇焊絲

　　一般選用301純鋁焊絲及311鋁硅焊絲。

　　（5）選取焊接方法和參數(shù)

　　一般以左焊法進行，焊炬和工件成60°角。焊接厚度15mm以上時，以右焊法進行，焊炬和工件成90°角。

　　焊接壁厚在3mm以上時，開V形坡口，夾角為60°～70°，間隙不得大于1mm，以多層焊完成。壁厚在1．5mm以下時，不開坡口，不留間隙，不加填充絲。焊固定管子對接接頭時，當(dāng)管徑為200mm，壁厚為6mm時，應(yīng)采用直徑為3～4mm的鎢極，以220～240A的焊接電流，直徑為4mm的填充焊絲，以1～2層焊完。焊前準(zhǔn)備(1)焊前清理鋁及鋁合金焊接時，焊前應(yīng)嚴(yán)格清除工件焊口及焊絲表面的氧化膜和油污，清除質(zhì)量直接影響焊接工藝與接頭質(zhì)量，如焊縫氣孔產(chǎn)生的傾向和力學(xué)性能等。