鋁合金焊接生產(chǎn)儲存環(huán)境和輔助材料使用的要求

一、生產(chǎn)儲存溫度濕度的要求

鋁合金的生產(chǎn)和儲存環(huán)境必須防塵、防水、干燥。環(huán)境溫度通?？刂圃? ℃以上, 濕度控制在70 %以下。

應(yīng)盡量保證焊接環(huán)境的濕度不能太高,濕度過高會使焊縫中氣孔的產(chǎn)生幾率明顯增加,從而影響焊接質(zhì)量?？諝獾膭×伊鲃訒饸怏w保護(hù)不充分,從而產(chǎn)生焊接氣孔,可設(shè)置擋風(fēng)板以避免室內(nèi)穿堂風(fēng)的影響。二、焊絲及送氣軟管的使用要求

對焊材的使用應(yīng)該注意:鋁焊絲要與鋼焊材分開儲存,使用期不超過1a 。焊接完成后,要在焊機(jī)中取出焊絲進(jìn)行密封處理,防止污染。不同材質(zhì)的送氣軟管抵抗?jié)駳膺M(jìn)入的能力不同,尤其在送氣壓力高時,送氣軟管的影響更明顯。

三、工裝的選用

鋁合金焊接選用點(diǎn)接觸形式的工裝,以減小工裝與工件的接觸面積。如果工裝對工件是面接觸,就會很快帶走工件的熱量,加速了熔池的凝固,不利于焊縫氣孔的排除。工裝液壓系統(tǒng)的壓力控制在9～9. 5 MPa 。

壓力過小達(dá)不到預(yù)設(shè)反變形的目的,但是壓力過大,又會使鋁合金結(jié)構(gòu)的拘束度增大。由于鋁合金的線脹系數(shù)大,高溫塑性差,焊接時易產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力,可能會使鋁合金結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂紋。

    鋁合金在航空航天、武qi裝備、軌道運(yùn)輸、汽車行業(yè)、建筑、電子電力等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。

   目前我國鋁加工業(yè)行業(yè)發(fā)展形勢低迷，低端產(chǎn)品過剩、產(chǎn)品不足。雖然如此，但是我國仍具備巨大的鋁消費(fèi)需求。

    發(fā)展趨勢：

   ①汽車輕量化的深入推進(jìn)，持續(xù)擴(kuò)大鋁應(yīng)用范圍。

    ②產(chǎn)能合作是我國輸出電解鋁產(chǎn)能的一條新舉措。我國電解鋁產(chǎn)能十分富余，但是世界上仍有其他一些國家電解鋁工業(yè)欠發(fā)達(dá)或是沒有電解鋁產(chǎn)能，將電解鋁產(chǎn)能向這些國家轉(zhuǎn)移，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能合作或?qū)崿F(xiàn)共贏局面。

    ③對于鋁企來說，需要優(yōu)化自身管理機(jī)制，進(jìn)行相應(yīng)的體制改革。重要的是不斷優(yōu)化自身產(chǎn)品性能，持續(xù)創(chuàng)新，用品質(zhì)說話。

鋁及鋁合金的mig焊焊接性良好，如能控制好焊接氣孔缺陷，便可用于鋁制厚壁壓力容器的焊接。

1 母材性能

　　鋁的化學(xué)活潑性強(qiáng)，與空氣接觸時，會在其表面生成一層致密的al2o3薄膜，這層氧化膜可防止硝算及***的腐蝕，耐腐蝕性好，如加入一些硅、銅、鎂、鋅等合金元素后，可獲得不同性能的合金，鋁合金的抗低溫性能也很好。如鋁鎂合金和鋁錳合金，它們的特點(diǎn)是強(qiáng)度中等，塑性及耐蝕性好，故通常稱為防銹鋁，焊接性好，是目前鋁合金焊接結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣的鋁合金材料。特別是機(jī)械行業(yè)的空分設(shè)備，屬深冷技術(shù)產(chǎn)品，主要的塔體容器均采用鋁鎂合金，如5083-h112，其抗拉強(qiáng)度rm可達(dá)270～275 mpa。鋁鎂合金也廣泛用于石化產(chǎn)品中，較之不銹鋼在比強(qiáng)度和性價(jià)比上有較大優(yōu)勢，已在空分和石化設(shè)備中廣泛使用。以前鋁合金的焊接大都采用手工操作，如手工ya弧焊，但隨著產(chǎn)品設(shè)備的越來越大，越來越厚，手工ya弧焊的焊接方法已不再適合了。壁厚30 mm以上的材料，因鋁合金的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容等都很大，約比鋼大一倍多，在焊接過程中大量的熱能被迅速傳導(dǎo)到母材內(nèi)部，因此焊接時比鋼要消耗更多的熱量。為獲得高質(zhì)量的焊接接頭，必須采用能量集中、功率大的熱源，使焊槍鎢棒容易燒損，需采用預(yù)熱，甚至需邊焊邊熱等工藝措施，給焊接時帶來很多麻煩。因此純手工ya弧焊已不再適合較厚的鋁合金材料，直徑大的鋁合金容器，可采用自動mig焊焊接，但如石化產(chǎn)品，往往是壓力高，直徑小，壁厚（30 mm以上）及經(jīng)過壓制的厚壁容器封頭（因要壓制不宜采用焊接功率大的自動mig焊），采用熔化極半自動ya弧焊可以彌補(bǔ)以上缺陷。有色金屬或其合金（如鋁、鎂及其合金等）都可進(jìn)行陽極氧化處理，這種方法廣泛用于機(jī)械零件，飛機(jī)汽車部件，精密儀器及無線電器材，日用品和建筑裝飾等方面。

　　2 焊接工藝性分析

　　2.1 鋁合金mig焊

　　熔化極半自動ya弧焊是利用焊絲與工件間產(chǎn)生的電弧作熱源將金屬熔化的焊接方法。焊接過程中，電弧熔化焊絲和母材形成的熔池及焊接區(qū)域在惰性氣體ya或氦的保護(hù)下，有效地阻止周圍環(huán)境空氣的有害作用。用焊絲作為電極，用ya氣作為保護(hù)氣體，電源采用直流反接，使熱量集中，但電弧功率又沒有自動mig焊的大。熔化極半自動ya弧焊有很多優(yōu)點(diǎn)，操作方便，能焊接各種位置的焊縫和不同厚度的鋁合金，特別是焊接中厚板容器接管角焊縫更有著明顯的優(yōu)勢。但由于鋁及鋁合金對焊接氣孔特別敏感，尤其在使用雜質(zhì)含量較多的國產(chǎn)焊絲，故用于壓力容器的a，b類承壓焊縫時有一定的困難。為此筆者成立攻關(guān)組，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)和研討，終于使問題迎刃而解，并順利應(yīng)用到產(chǎn)品中。1氣孔形成氣孔從本質(zhì)上來說，是由于焊接時在熔池凝固形成過程當(dāng)中，尚有部分未來得及逃逸的氣體殘留在焊接金屬之中，在一般情況下，氣體可能是空氣、一氧化tan、氫氣和氮?dú)獾鹊取?

　　2.2 氣孔產(chǎn)生機(jī)理及解決措施

　　熔化極半自動ya弧焊焊接時產(chǎn)生的缺陷主要是氣孔，而氣孔生成機(jī)理是很復(fù)雜的。由于鋁與氧的親和力很大，在空氣中極易與氧結(jié)合生成致密結(jié)實(shí)的al2o3薄膜，這層氧化膜還會吸附水份。而產(chǎn)生氣孔的重要因素是氫，屬氫致擴(kuò)散氣孔，由于鋁及鋁合金的物理本質(zhì)特征，使得它們在液態(tài)時可溶解相當(dāng)量的氫，而在固態(tài)時幾乎不能溶解，因此在熔池的結(jié)晶和冷卻過程中氫無法及時逸出，而殘留在焊縫內(nèi)形成氣孔。目前鋁型材市場中的產(chǎn)品也是有種類之分的，一般不同的分類方式其所得到的型材類別是不同的，并且不同型材類別其加工方式以及應(yīng)用領(lǐng)域也是有所差別的。

　　2.2.1 氫的來源

　　氫的來源有以下幾個方面：在焊材和母材中溶解的氫；焊材和母材表面的氧化膜、油污、水分等；保氣氛中的氫和水份；在保護(hù)條件不完善時卷入電弧氣氛中的空氣所帶有的氫和水分。

　　2.2.2 氣孔控制措施

　　待焊區(qū)的清理工作完善與否是控制焊接氣孔的基礎(chǔ)，母材坡口及其兩側(cè)以及焊絲必須去油、去污，表面氧化膜需用鏟刀、銑刀等工具予以去凈，使之露出金屬本色；空氣相對濕度宜控制在70%以下，空氣相對濕度較高以及工件壁厚較大時，焊前在焊接區(qū)須進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度一般在100 ℃左右；工件壁厚較大時以采用多層焊或多層多道焊為宜；由于現(xiàn)代工程具有較為復(fù)雜的操作環(huán)境，因此對焊接操作人員提出了較高的要求，焊接操作技術(shù)與理論知識和實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)密切相關(guān)，這是內(nèi)在的要求。宜選用雜質(zhì)盡可能少的焊絲（進(jìn)口焊絲常優(yōu)于國產(chǎn)焊絲，如牌號為5083母材，可選用er5183，1.6 mm焊絲）和≥99.99%的高純亞作為保護(hù)氣體。熔化極半自動ya弧焊在條件允許范圍內(nèi)可以代替手工ya弧焊在鋁制壓力容器中的焊接，特別是小直徑厚壁容器的縱環(huán)焊縫和須經(jīng)壓制的封頭縱焊縫的焊接，經(jīng)無損檢測可以達(dá)到j(luò)b/t4730.2―2005ii要求，也能代替手工ya弧焊在容器接管角焊縫的焊接，經(jīng)100%著色檢測，可以達(dá)到j(luò)b/t 4730.5―2005i的要求，在受壓件與非受壓件間的結(jié)構(gòu)件角焊縫的焊接，更有著其明顯的優(yōu)勢，效率可提高2倍以上。必須指出，除了設(shè)計(jì)恰當(dāng)焊接坡口，選擇已經(jīng)驗(yàn)證的合理焊接參數(shù)以外，選擇含雜質(zhì)較少的適配焊絲、適當(dāng)預(yù)熱和焊接區(qū)的充分清理都是減少及至杜絕氣孔的有較手段。