鋁及鋁合金焊接方法？如何用弧焊接鋁合金？

鋁合金的鎢極弧焊

（tig 焊）也稱為鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊， 是利用鎢極與工件之間形成電 弧產(chǎn)生的大量熱量熔化待焊處，外加填充焊絲獲得牢固的焊接接頭。

弧焊焊鋁是利用其“陰極霧化”的特點(diǎn)，自行去除氧化膜。鎢極及 縫區(qū)域由噴嘴中噴出的惰性氣體屏蔽保護(hù)， 防止焊縫區(qū)和周?chē)諝獾?反應(yīng)。

tig 焊工藝適于焊接厚度小于 3 ㎜的薄板，工件變形明顯小于 氣焊和手弧焊。交流 tig 焊陰極具有去除氧化膜的清理作用，可以不 用熔劑，避免了焊后殘留熔劑、熔渣對(duì)接頭的腐蝕。接頭形式可以不 受限制，焊縫成形良好、表面光亮。對(duì)于2014、2024、3003、3004、5056、5083、5456、6061、6063、2A12、2A24、3A21等，推薦溫度為415℃。氣流對(duì)焊接區(qū)的沖刷使接頭冷 21 卻加快， 改善了接頭的組織和性能， 適于全位置焊接。 由于不用熔劑， 焊前清理的要求比其他焊接方法嚴(yán)格。

焊接鋁合金較適宜的工藝方法是交流 tig 焊和交流脈沖 tig 焊， 其次是直流反接 tig 焊。

通常，用交流焊接鋁合金時(shí)可在載流能力、 電弧可控性以及電弧清理作用等方面實(shí)現(xiàn)配合， 故大多數(shù)鋁合金 的 tig 焊都采用交流電源。采用直流正接（電極接負(fù)極）時(shí)，熱量產(chǎn) 生于工件表面，形成深熔透，對(duì)一定尺寸的電極可采用更大的焊接電 流。1、裂紋問(wèn)題（1）冷裂紋為了提高鋼的耐熱性，鋼中加入了一定量的Cr、Mo、V、W、Nb、Ti等元素。即使是厚截面也不需預(yù)熱，且母材幾乎不發(fā)生變形。雖然很少采 用直流反接（電極接正極）tig 焊方法來(lái)焊接鋁，但這種方法在連續(xù) 焊或補(bǔ)焊薄壁熱交換器、管道厚在 2.4 ㎜以下的類(lèi)似組件時(shí)有熔深 淺、電弧容易控制、電弧有良好的凈化作用等優(yōu)點(diǎn)。

1）鎢極 鎢的熔點(diǎn)是 340℃，是熔點(diǎn)zui高的金屬。鎢在高溫時(shí)有強(qiáng)烈的電 子發(fā)射能力，在鎢電極加入微量稀土元素釷、、鋯等的氧化物后， 電子逸出功顯著降低，載流能力明顯提高。此配方價(jià)格稍貴，但焊接后硬度、強(qiáng)度、光潔度較高，尤其是焊接鋁合金門(mén)窗質(zhì)量更佳。鋁合金 tig 焊時(shí)，鎢極作 為電極主要起傳導(dǎo)電流、引燃電弧和維持電弧正常燃燒的作用。常用 鎢極材料分純鎢、釷鎢及鎢等。

2）焊接工藝參數(shù) 為了獲得優(yōu)良的焊縫成形及焊接質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)焊件的技術(shù)要求， 合理地選定焊接工藝參數(shù)。

鋁合金手工 tig 焊的主要工藝參數(shù)有電流 種類(lèi)、極性和電流大小、保護(hù)氣體流量、鎢極伸出長(zhǎng)度、噴嘴至工件 的距離等。自動(dòng) tig 焊的工藝參數(shù)還包括電弧電壓（弧長(zhǎng)） 、焊接速度及送絲速度等。

工藝參數(shù)是根據(jù)被焊材料和厚度，先確定鎢極直徑與形狀、焊 絲直徑、保護(hù)氣體及流量、噴嘴孔徑、焊接電流、電弧電壓和焊接速 度，再根據(jù)實(shí)際焊接效果調(diào)整有關(guān)參數(shù)，直至符合使用要求為止。

鋁合金 tig 焊工藝參數(shù)的選用要點(diǎn)如下①噴嘴孔徑與保護(hù)氣體流量 鋁合金 tig 的噴嘴孔徑為 5～22 ㎜；保護(hù)氣體流量一般為 5～15l/min。

②鎢極伸出長(zhǎng)度及噴嘴至工件的距離 鎢極伸出長(zhǎng)度：對(duì)接焊縫 時(shí)一般為 5～6 ㎜，角焊縫時(shí)一般為 7～8 ㎜。噴嘴至工件的距離一般 取 10 ㎜左右為宜。

③焊接電流與焊接電壓 與板厚、接頭形式、焊接位置及焊工技 術(shù)水平有關(guān)。手工 tig 焊時(shí)，采用交流電源，焊接厚度小于 6 ㎜鋁合 金時(shí)，da焊接電流可根據(jù)電極直徑 d 按公式 i=（60～65）d 確定。再將模具放在剛才出去防腐層的地方,而且要確保模具與焊接管道之間沒(méi)有空隙,將電纜的銅芯插進(jìn)模具下面的孔里,然后調(diào)整電纜的位置,把銅片放進(jìn)模具內(nèi)緊緊貼在模具下面堵住模具的內(nèi)的小孔。 電弧電壓主要由弧長(zhǎng)決定，通常使弧長(zhǎng)近似等于鎢極直徑比較合理。

④焊接速度 鋁合金 tig 焊時(shí)，為了減小變形，應(yīng)采用較快的焊 接速度。手工 tig 焊一般是焊工根據(jù)熔池大小、熔池形狀和兩側(cè)熔合 情況隨時(shí)調(diào)整焊接速度， 一般的焊接速度為 8～12m/h;自動(dòng) tig 焊時(shí)， 工藝參數(shù)設(shè)定之后，在焊接過(guò)程中焊接速度一般不變。

⑤焊絲直徑 呈正比關(guān)系。

交流電特點(diǎn)是負(fù)半波（工件為負(fù)）時(shí)，有陰極清理作用，正半 波（工件為正）時(shí)，鎢極因發(fā)熱量低，不容易熔化。交流TIG焊陰極具有去除氧化膜的清理作用，可以不用熔劑，避免了焊后殘留熔劑、熔渣對(duì)接頭的腐蝕。為了獲得足夠的一般由板厚和焊接電流確定，焊絲直徑與兩者之間 熔深和防止咬邊、焊道過(guò)寬和隨之而來(lái)的熔深及焊縫外形失控，必須 維持短的電弧長(zhǎng)度，電弧長(zhǎng)度大約等于鎢極直徑。

為了防止起弧處及收弧處產(chǎn)生裂紋缺陷，有時(shí)需要加引弧板和 熄弧板。當(dāng)電弧穩(wěn)定燃燒，鎢極端部被加熱到一定的溫度后，才能將 電弧移入焊接區(qū)。 鎢極脈沖惰性氣體保護(hù)焊擴(kuò)大了 tig 焊的應(yīng)用范圍，特別適用 于焊接精密零件。在焊接時(shí)，高脈沖提供大電流值，這是在留間隙的 根部焊接時(shí)為完成熔透所需的；低脈沖可冷卻熔池，這就可防止接頭 根部燒穿。因此，嚴(yán)格控制鋼材和焊縫中有害雜質(zhì)的含量和降低Mn、Si的含量是解決回火脆性問(wèn)題的有效措施。脈沖作用還可以減少向母材的熱輸入，有利于薄鋁件的焊 接。交流鎢極脈沖弧焊有加熱速度快、溫度停留時(shí)間短、對(duì)熔池有 攪拌作用等優(yōu)點(diǎn)，焊接薄板、硬鋁可得到滿意的焊接接頭。交流鎢極 脈沖弧焊對(duì)仰焊、立焊、管子全位置焊、單面焊雙面成形，可以得 到較好的焊接效果。

低、中合金耐熱鋼的焊接性如何？焊接時(shí)容易出現(xiàn)哪些問(wèn)題？

低、中合金耐熱鋼的焊接性與低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼相近。這類(lèi)鋼焊接時(shí)的主要問(wèn)題是裂紋、接頭產(chǎn)生的脆化和軟化問(wèn)題。

      1、裂紋問(wèn)題

      （1）冷裂紋    為了提高鋼的耐熱性，鋼中加入了一定量的Cr、Mo、V、W、Nb、Ti等元素。試件按JB/T4734-2002進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)，檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果合格：3結(jié)束語(yǔ)（1）根據(jù)NB/T47013-2015進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，對(duì)10mm厚鋁板5052焊接試件的對(duì)接環(huán)焊縫進(jìn)行X攝射線和超聲探傷，達(dá)到I級(jí)合格。這些元素中有許多元素能顯著提高鋼的淬硬性，例如，主加元素Cr的淬硬性比較大，主加元素Mo的淬硬作用比Cr還要大，差不多大50倍，因此，這類(lèi)鋼具有一定的冷裂傾向，尤其是中合金耐熱鋼有相當(dāng)?shù)目沾銉A向，其冷裂傾向更大一些。

      （2）再熱裂紋    鋼中常加入的Cr、Mo、V、Ti、Nb等合金元素均是碳化物形成元素，焊接時(shí)，在熱影響區(qū)的粗晶區(qū)內(nèi)，由這些元素形成的碳化物固溶到金屬中，焊后，由于冷卻速度比較大，不能充分析出，當(dāng)接頭再次受到高溫加熱時(shí)，這些元素重新形成沉淀相在晶內(nèi)彌散析出，使晶內(nèi)得到強(qiáng)化，因而易在相對(duì)薄弱的晶界產(chǎn)生再熱裂紋。如果所用鋁材在容器接觸的介質(zhì)條件下確有明顯的應(yīng)力腐蝕敏感性，需要通過(guò)焊后熱處理以消除較高的焊接應(yīng)力，來(lái)使容器上的應(yīng)力降低到產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的臨界應(yīng)力以下，這時(shí)應(yīng)由容器設(shè)計(jì)文件提出特別要求，才進(jìn)行焊后消除應(yīng)力熱處理。

      此外，如果焊縫中碳的含量偏高，也會(huì)產(chǎn)生熱裂紋。

      2、焊接接頭的回火脆性問(wèn)題    許多鉻鉬鋼及其焊接接頭在350~500℃溫度范圍長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，產(chǎn)生缺口沖擊韌度劇烈降低現(xiàn)象，這是由回火脆性引起的。產(chǎn)生回火脆性的原因現(xiàn)已查明，主要是由于在回火脆性溫度范圍長(zhǎng)時(shí)間加熱后，P、As、Sn、Sb等雜質(zhì)元素在奧氏體晶界偏析并引起晶界弱化所致。特別是驅(qū)動(dòng)側(cè)開(kāi)裂現(xiàn)象會(huì)造成應(yīng)力集中，而使開(kāi)裂越來(lái)越大，而最后拉斷。此外，以促進(jìn)回火脆化性的Mn、Si元素也有關(guān)系。因此，嚴(yán)格控制鋼材和焊縫中有害雜質(zhì)的含量和降低Mn、Si的含量是解決回火脆性問(wèn)題的有效措施。

      3、焊接接頭軟化問(wèn)題

      焊接接頭軟化區(qū)主要產(chǎn)生在經(jīng)正火加回火或經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的鋼的熱影響區(qū)中，其部位在峰值溫度超過(guò)原始回火溫度的區(qū)域。鋼的強(qiáng)度越高，焊后軟化程度越大。這個(gè)部位常常是某些耐熱鋼在長(zhǎng)期高溫工作時(shí)產(chǎn)生斷裂的部位。(3)采用直流反接法焊接時(shí)，不僅可減輕飛濺等現(xiàn)象，而且由于熔池處于陰極，由焊條方向射來(lái)的氫正離子與熔池表面的電子中和而形成氫原子，減少了氫氣孔。在宏觀金相試片上可以看到這個(gè)部位是一條明顯的“白帶”，而在光學(xué)顯微鏡和電鏡下觀察，該部位除了大部分是鐵素體外，有已發(fā)生聚集的碳化物，還有奧氏體分解產(chǎn)物，也可以看到微細(xì)的嵌鑲塊，從而使這一部位的硬度明顯降低。為了減小軟化程度，應(yīng)盡量減小接頭在AC1 附近停留的時(shí)間。

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