鋁及鋁合金焊接工藝詳解!

2020-11-07 15:42:05
梁新瓊
原創
422
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一、焊材選用相關事項

1、氬氣純度≥99.99%,露點≤-55

當瓶裝氬氣的壓力≤0.5Mpa時不宜使用。(氬氣內含氮量≥0.04%,否則焊縫表面上會產生淡黃色或草綠色的氮化鎂及氣孔;含氧量≥0.03%,否則熔池表面上可發現密集的黑點、電弧不穩和飛濺較大;含水量≥0.07%,熔池將沸騰并焊縫內產生氣孔)。

2、手工鎢極氬弧焊電極采用鈰鎢電極

電極直徑應根據焊接電流大小來選擇(使用時一般比焊接電流所要求的規格大一號的鎢極),電極端部應為半球形。

制作半球形方法:用比焊接電流所要求的規格大一號的鎢極,將端部磨成錐形,垂直夾持電極,用比所用鎢極要求的電流大20~30A的電流在試板上起弧并維持幾秒鐘,鎢極端頭即呈半球形。

如果鎢極被鋁污染,則必須重新打磨或更換鎢極;輕微污染時,可增大電流使電弧在試板燃燒一會,即能燒掉污染物。

3、MIG焊時,送絲設備的要求

MIG焊鋁合金時,由于鋁焊絲比較軟,為避免咬傷焊絲,送絲輪不允許用帶齒輪的送絲輪,不宜用推絲式。

送絲軟管不準用彈簧管而是用聚四氟乙烯或尼龍制品,不然由于磨削而污染或堵塞軟管。注意,MIG通常用直流反極性。

4、焊劑的選用

焊劑主要作用是去除氧化膜和其它一些雜質,使用時可用無水酒精調成糊狀或直接將焊劑粉放在坡口和兩側。

當焊接角焊縫時應選用那些焊后容易清除熔渣的焊劑;鋁鎂合金用焊劑不宜含有鈉的組成物。

5、異質鋁材焊接時,焊材的選用

不同牌號的鋁材相焊時,當圖紙和工藝都沒有規定時,按耐腐蝕性能較好和強度級別較低的母材去選擇焊絲材料。

二、焊前準備工作

1.鋁材坡口加工應采用機械方法(含剪切),坡口表面應呈銀白色的金屬光澤;必要時對坡口及兩側不少于50 mm范圍內進行100%PT。

2.焊絲、坡口表面及其兩側不少于50 mm范圍內必須進行表面清理(包括去表面氧化膜、鱗片、污染和不合格的氧化色)。

清理時也應注意不要把氧化膜以壓入母材內,因此清理時不要太用力;但不準用砂輪或普通砂紙打磨,因為鋁材很軟而導致砂粒留在鋁材里,焊后就易產生氣孔和夾渣等缺陷。

3.焊絲表面可用不銹鋼絲刷或干凈的油砂紙擦洗;對表面氧化皮較厚的焊絲在焊前打磨后還需要化學清理。

化學清理:用70℃、5%~10%NaOH溶液浸泡0.5~3min左右后用清水沖洗,接著用15%左右的HNO3溶液在常溫下浸泡約1~2min后用溫水沖洗,再用手持式吹風機(不能用空氣壓縮機,因為空氣中有水和油)吹干再放入烘箱中100℃烘干即可使用。

4.清理干凈的焊絲和焊件應保持清潔和干燥,不得用手觸摸和口吹焊接部位,焊工一般戴白色的焊工手套,不要因為怕麻煩而戴臟手套。

焊前嚴禁污染,否則應重新進行清理,局部污染可局部重新清理;最好用白紙覆蓋在坡口用兩側。一般機械清理后應立即焊接,如清理后4h之內未焊,焊前就應重新清理。

5.焊件裝配應準確,如果裝配不良時,應考慮換部件,而不得強行組對,以避免造成過大的應力。在正式焊接前應對坡口尺寸進行檢查,合格后方可施焊。

6.焊件組對時在應力集中處(如焊縫交叉處和工件上的轉角處等)盡量避免進行定位焊,定位焊縫長度和間距可按下表:(mm

7.鋁焊接變形和焊時易產生塌陷,因此在焊前應有針對性地制作夾具和墊板。

采用夾具時一般零件正反面都需要夾緊,并且夾具的剛性和夾緊力大小要適中,因為過小取不到控制變形作用,過大則焊縫拘束度太強易導致焊縫開裂,夾緊力按350Kg/100mm為宜。軟性鋁材夾具可為碳鋼或不銹鋼,可以減緩散熱;強化鋁材可用鋁材制造夾具,這樣可以加強散熱??v縫夾具可用琴鍵式,環縫可用液壓脹形夾具??v縫裝配時可適當增大間隙,以便焊后有收縮余地;環縫(包括圓形凸緣、法蘭等)則留些反向錯邊或扳邊,因為焊后凸緣會塌陷變形。墊板材料一般為不銹鋼或碳鋼,對要求不高的鋁材焊接可用石墨制作墊板。選擇墊板材料還應考慮對焊縫冷卻速度的影響。當鋁板較厚或墊板裝配間隙較大時,可用粘土泥封住間隙,焊后去掉即可。

三、焊接要求

1.用手工鎢極氬弧焊焊接鋁材一般都使用交流,以便產生陰極霧化的作用;熔化極氬弧焊則用直流反接。

當設備所限采用直流焊接時,焊縫表面一般有一層氧化膜甚至是黑灰,這時可用鋼絲刷或抹布擦去。對焊縫表面由于焊劑熔劑殘留物或氧化而形成的白色膜可用鋼絲刷或抹布醮熱水擦去。

2.焊前預熱:由于鋁材導熱性能很強,因此一般手工鎢極氬弧焊焊接大于10mm厚度時,焊前都應預熱,但不超過100℃,焊時層間溫度也不超過100℃??梢暰唧w情況用火焰或遠紅外線板進行加熱。

3.在焊接過程中焊絲的填入點不應位于電弧正下方,而應位于熔池邊部,距電弧中心線約0.5~1.0mm處,焊絲填入點不得高于熔池表面或在電弧下橫向擺動,以避免影響母材熔化,破壞氣體保護而使金屬氧化。

焊絲回撤時勿使焊絲未端露出氣體保護區外,以免焊絲未端被氧化后再度送進時隨之帶入熔池。焊接時若鎢極碰到焊縫金屬應立即停止焊接,用金屬磨頭清除污染,并修磨鎢極;無論焊前還是焊接過程中,都應先切除焊絲端部已氧化的部分再焊。

4.一條焊縫應盡量一次焊完,不得已中途停焊后重新焊接時,應重疊10~20 mm。多層焊縫在進行下一道焊縫前,對前道焊縫進行表面顏色檢查,只允許銀白色;并徹底清除表面污染、夾渣等缺陷。

弧坑應填滿,接弧處應熔合焊透。一般熄弧采用堆高熄弧法:收弧時勻速抬高電弧,同時加速填充焊絲,直至電弧熄滅,使熄弧處焊縫局部凸出,必要時打磨超標的余高。在焊機上有衰減裝置時,此熄弧方法效果更好。

四、焊接時,注意事項

1.焊接過程中定位焊點開裂,造成板邊錯位或間隙變化,應立即停止焊接,經修復后才能繼續施焊。

2.定位焊縫不得有裂紋、氣孔、夾渣等缺陷,否則必須清除重焊。重焊應在附近區域進行,而不要在原處點焊;對接焊縫間隙在工藝沒規定時,可按2~4mm。

3.焊接縱縫時,必須在焊件兩端放置引弧板和退弧板,引弧板和退弧板采用與被焊件相同牌號和厚度的鋁材,焊接環縫時盡量避免產生弧坑。

4.對于會熔入永久焊縫的定位焊縫必須保證焊透和清除其表面的氧化層(只允許銀白色),并使焊縫兩端平滑過渡以便于接弧,否則就應修整。在冷態零件上施焊時,電弧應在始焊稍作停留一下,待母材邊緣開始熔化時,再及時加絲焊接,以保證始焊點焊透。

5.在焊接過程中,應先鋼絲刷清理上層焊縫表面的黑灰和氧化物。焊時注意處理火口,即收弧處。引弧可在離焊接始端10~20mm,再迅速回始端焊接,第一層采用直線焊接,為了獲得良好的成形,其它層焊時可以橫向擺動,并在兩側稍停一下,以便熔合。

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