鋁合金是以鋁為基體元素和加入一種或多種合金元素組成的合金。一般采用交直流方波鎢極氬弧焊和脈沖MIG焊進(jìn)行焊接,脈沖MIG焊又分為一脈一滴脈沖MIG焊和高速脈沖MIG焊。脈沖MIG焊采用焊絲分為:純鋁焊絲301;鋁硅焊絲4043;鋁鎂焊絲5356;保護(hù)氣采用高純度氬氣:99.99%Ar。
鋁合金具有重量輕、抗腐蝕、易成型等優(yōu)點(diǎn);隨著新型硬鋁、超硬鋁等材料的出現(xiàn)使得這類材料的性能不斷提高,因而在航空、航天、高速列車、高速艦艇、汽車等工業(yè)制造領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。
由于鋁及其合金化學(xué)活潑性很強(qiáng)和自身的屬性,使得在焊接時(shí)較困難,對(duì)焊縫的質(zhì)量控制要求較高,主要為:
1、鋁及其合金,表面易形成氧化膜:Al2O3或MgO,且多具有難熔性質(zhì)(Al2O3熔點(diǎn)約為2050℃,MgO熔點(diǎn)約為2500℃)。
2、氧化膜(Al2O3或MgO)密度同鋁的密度極其接近,所以也容易成為焊縫金屬的夾雜物。
3、氧化膜(MgO)可以吸收較多的水分而形成焊縫氣孔。
4、鋁及其合金導(dǎo)熱性強(qiáng),焊接時(shí)容易造成不熔合現(xiàn)象。
5、鋁及其合金的線膨脹系數(shù)大約為碳鋼的2倍;導(dǎo)熱性又強(qiáng),比鋼約大一倍多;凝固時(shí)的體積收縮率較大,約為6.5%,而鐵為3.5%。焊接后容易產(chǎn)生變形、熱裂紋以及熱影響區(qū)的軟化、強(qiáng)度降低等問題。
針對(duì)以上問題,采用四川瑪瑞焊業(yè)發(fā)展有限公司高速脈沖MIG焊機(jī)可以很好的解決以上問題,同時(shí)獲得的焊接質(zhì)量。
高速脈沖MIG焊機(jī)焊接時(shí)電弧過度脈沖頻率為3kHz—5kHz,自動(dòng)形成壓縮電弧,電弧電流密度大,從而使焊接時(shí):
① 電弧更集中,小電流焊接時(shí)可以代替TIG焊
② 穿透力更強(qiáng),不易造成未熔合
③ 攪拌力更大和更深,不易造成氣孔和夾渣
④ 高速脈沖對(duì)Al2O3破除效果好
⑤ 焊接速度更快,熱影響區(qū)小、變形小
另外,還得注意氣孔的形成原因和焊接參數(shù)匹配。焊縫氣孔的出現(xiàn)一般多為氫氣孔。氫氣孔的形成主要為:
1、弧柱氣氛中的水分: 弧柱空間總是或多或少存在一定數(shù)量的水分,尤其在潮濕季節(jié)或濕度大的地區(qū)進(jìn)行焊接時(shí),由弧柱氣氛中水分分解而來的氫,溶入過熱的熔融金屬中,可成為焊縫氣孔的原因。
2、焊絲、母材表面氧化膜的吸附水份:鋁合金焊絲、母材的表面氧化膜中含有不致密的MgO或Al2O3,焊接時(shí),在熔透不足的情況下,母材坡口端部未除凈的氧化膜中所吸附的水分,常常是產(chǎn)生焊縫氣孔的主要原因。
3、保護(hù)氣體不純:保護(hù)氣體多為氬氣,氬氣中含有水份或雜質(zhì),焊接時(shí)造成焊縫氣孔。
一般說來,鋁及其合金焊接線能量越大,焊縫性能下降的趨勢(shì)也越大。對(duì)于熔合區(qū),除了防止晶粒粗化,還可能因晶界液化而產(chǎn)生顯微裂紋。所以,熔合區(qū)的變化主要是惡化塑性。因而焊接工藝參數(shù)應(yīng)選用既不造成未熔合又不過燒的合理參數(shù)才能確保鋁及其合金的焊接質(zhì)量。
鋁合金焊接保護(hù)措施
1、焊前用化學(xué)+機(jī)械的方法清除工件坡口及周圍部分和焊絲表面的氧化物,順序是先化學(xué)清洗,后機(jī)械打磨;
2、焊接過程中要采用合格的保護(hù)氣體進(jìn)行保護(hù);
3、在氣焊時(shí),采用熔劑,在焊接過程中不斷用焊絲挑破熔池表面的氧化膜。
焊接難點(diǎn)
(1)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(diǎn)高(約2050℃),遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鋁及鋁合金的熔點(diǎn)(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(shí),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。
(2)易產(chǎn)生氣孔。鋁和鋁合金焊接時(shí)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(shí),氫來不及逸出,容易在焊縫中聚集形成氣孔。氫氣孔難于完全避免,氫的來源很多,有電弧焊氣氛中的氫,鋁板、焊絲表面氧化膜吸附空氣中的水分等。實(shí)踐,即使氬氣按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(shí),也會(huì)出現(xiàn)大量的致密氣孔,當(dāng)空氣相對(duì)濕度超過80%時(shí),如果不采取加熱等措施,焊縫就會(huì)明顯出現(xiàn)氣孔。同時(shí),采用小電流慢速焊,加大焊縫冷卻時(shí)間,并利用焊絲電弧進(jìn)行熔池?cái)噭?dòng),可以較好的幫助氣體排出熔池。
(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(duì)剛性較大的結(jié)構(gòu)將促使熱裂紋的產(chǎn)生。
(4)鋁的導(dǎo)熱系數(shù)大(純鋁0.538卡/Cm.s.℃)。約為鋼的4倍,因此,焊接鋁和鋁合金時(shí),比焊鋼要消耗更多的熱量。
(5)合金元素的蒸發(fā)的燒損。鋁合金中含有低沸點(diǎn)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。
(6)高溫強(qiáng)度和塑性低。高溫時(shí)鋁的強(qiáng)度和塑性很低,破壞了焊縫金屬的成形,有時(shí)還容易造成焊縫金屬塌落和焊穿現(xiàn)象。
(7)無(wú)色彩變化。鋁及鋁合金從固態(tài)轉(zhuǎn)為液態(tài)時(shí),無(wú)明顯的顏色變化,使操作者難以掌握加熱溫度
鑄鐵焊接有針孔主要是有如下原因:
1)鑄鐵母體表面油污比較多,長(zhǎng)期經(jīng)過油浸,加上鑄鐵組織比較疏松容易有油,所以在焊接的時(shí)候時(shí)候受熱,油污燒損冒黑煙會(huì)夾雜到焊接熔池里面。
解決辦法:通過焊前預(yù)熱處理,減少長(zhǎng)期油浸產(chǎn)生的影響,直到組織內(nèi)部的油污全部經(jīng)過高溫?fù)]發(fā)和燒損。
2)鑄鐵焊條本身藥皮受潮在焊接過程種產(chǎn)生氣孔。
解決辦法:需要對(duì)焊條做預(yù)熱處理,經(jīng)過烘干筒烘干后使用。
3)鑄鐵焊條本身雜質(zhì)含量控制質(zhì)量問題,導(dǎo)致焊接過程種熔池有雜質(zhì)多,形成夾雜而產(chǎn)生的氣孔。
解決辦法:需要對(duì)鑄鐵焊條本身的質(zhì)量做的控制和選擇,可以選擇質(zhì)量好一些的鑄鐵焊條,比如國(guó)產(chǎn)的比較大一些的鑄鐵焊條廠生產(chǎn)的焊條,比如Z308的焊條,進(jìn)口的則可以選擇有口碑的比如WEWELDING777鑄鐵焊條。
4)鑄鐵母體本身材質(zhì)的問題,因?yàn)槊總€(gè)鑄造廠鑄造的鑄鐵設(shè)備的材質(zhì)都是不一樣的,所以焊接的時(shí)候因?yàn)殍T鐵母體材質(zhì)雜質(zhì)的含量過多,通過熔池的時(shí)候雜質(zhì)返渣夾雜到熔池形成氣孔的幾率也是有。
解決辦法:只能夠通過先焊產(chǎn)生氣孔,再打磨,然后疊住個(gè)焊點(diǎn)焊接,這種處理雖慢,但是效果也是好的。
鑄鐵焊條適用工藝
1、焊前有必要做適當(dāng)?shù)谋砻媲謇恚附咏宇^好斜切成一個(gè)U形的凹槽。
2、裂紋兩端處打止裂孔,以防止焊接過程中裂紋的擴(kuò)大。
3、修復(fù)角度不好時(shí),可以選用WE100電焊條冷開槽形成有效的U型或者V型坡口。
4、盡量小電流進(jìn)行焊接,中等弧長(zhǎng),向焊接方向微微傾斜。
5、建議焊道采用短而細(xì)的焊珠和窄的橫向擺動(dòng)的焊炬,在停止弧焊之前,填滿焊口,通常不需進(jìn)行熱處理,允許零件緩慢冷卻。
鎳基焊條使用的方法
1、焊接前,有必要進(jìn)行機(jī)械或使用強(qiáng)力不銹鋼鋼絲刷清理,然后用合適的溶劑脫脂,焊接應(yīng)在清理后8小時(shí)內(nèi)進(jìn)行,以降低再次污染的風(fēng)險(xiǎn)。熱處理使用無(wú)硫燃料或電爐進(jìn)行。在進(jìn)行脫脂之前,可能需要對(duì)已在使用中且需要進(jìn)行焊接修補(bǔ)的部件進(jìn)行打磨或機(jī)加工,以去除嵌入焊接修補(bǔ)區(qū)域內(nèi)或附近表面的污染物。請(qǐng)記住,如果在除油操作后或焊接過程中進(jìn)行機(jī)械清理,所使用的氣動(dòng)工具的壓縮空氣中會(huì)含有水分和油,因此清潔后的表面可能會(huì)再次受到污染。
2、盡量采用平焊位置焊接,采用短弧焊接,也就是說焊條頂(壓)著電弧運(yùn)條。當(dāng)焊接位置立焊或仰焊等其它焊接位置時(shí),應(yīng)選用細(xì)焊條進(jìn)行焊接并采用小電流施焊,以減少熱量輸入和停留。
3、在焊接過程中一般要擺動(dòng)焊條,擺動(dòng)的幅度一般不大于焊條直徑的,在擺動(dòng)到兩邊限位置時(shí),應(yīng)稍作停留,以便使粘稠的液態(tài)焊縫金屬有充分的時(shí)間進(jìn)行填充,防止咬邊、未熔合、夾渣等缺陷。
4、熄弧操作,熄弧時(shí),要稍微降低電弧的高度并適當(dāng)提高焊速以減小熔池尺寸,可避免弧坑裂紋產(chǎn)生。在再次引弧時(shí),一般采用反向引弧的方法進(jìn)行,這樣有利于調(diào)整接口處焊縫平滑,成形美觀。
5、注意:對(duì)于沉淀硬化型鎳基耐蝕合金是不適合用焊條電弧焊、熔化氣體保護(hù)電弧焊和埋弧焊。通常采用鎢氣保焊或等離子焊等方法。
6、一般不焊后熱處理,但對(duì)于焊后使用中要不發(fā)生晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕的還是需要進(jìn)行熱處理。
鎳焊條焊接時(shí)要求盡可能采用小規(guī)范,與同規(guī)格的不銹鋼焊條相比,電流可降低20% ~ 30%。由于液態(tài)金屬的流動(dòng)性差,為防止未熔合和氣孔等缺陷,一般要求在焊接過程中適當(dāng)擺動(dòng),但不能過大。