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鋁材焊接、鋁合金焊接中如何避免熱開裂

開裂是鋁材焊接、鋁合金焊接中可能發(fā)生的一個重大問題。即使很小的縫隙也可能導(dǎo)致焊縫不合規(guī)范，并導(dǎo)致焊點故障。其實，絕大多數(shù)的鋁合金都可以實現(xiàn)成功焊接、不發(fā)生破損等相關(guān)問題。關(guān)鍵是使用合適的填充金屬絲、適當?shù)墓ば騺硗瓿珊附印?

有兩種類型的開裂——熱開裂和應(yīng)力開裂，熱開裂是焊鋁時比較常見的。熱開裂是焊接復(fù)合物時常遭遇一個麻煩，它會影響金屬焊接的凝固程度。

有三個因素可以顯著影響鋁合金焊接熱開裂的概率：

1）母材組合的開裂敏感度；

2）選擇合適的填充金屬絲，有助于不選容易開裂的材料組合物；以及

3）選擇合適的焊接接頭設(shè)計，來處理基礎(chǔ)金屬，有助于避免開裂敏感的焊接組合。

有些鋁合金焊接起來比其他金屬更容易開裂，所以選擇一種合適的填充金屬絲非常重要，這會產(chǎn)生低開裂敏感度的焊接金屬組合。當焊接具有低裂紋敏感性的鋁材時，會采用類似成分的填充金屬絲。反之，焊接高開裂敏感性的鋁合金時，會選擇低裂紋敏感性的不同成分的填充金屬絲。要避免在非常冷的情況下焊接鋁，要避免預(yù)熱操作導(dǎo)致的過熱——150°F的預(yù)熱溫度，就足以滿足所有的鋁合金焊接要求了。

鋁填充金屬絲，均按照美國焊接學(xué)會（AWS）的分類，對應(yīng)鋁業(yè)協(xié)會的相關(guān)注冊號碼，以確定特定的合金組合成分。并非所有的填充金屬絲都適于焊接所有的鋁基合金。需要一個有信譽的填充金屬絲選擇指南，以確保不同的鋁合金焊接的選擇。

開裂是鋁材焊接中可能發(fā)生的一個重大問題。即使很小的縫隙也可能導(dǎo)致焊縫不合規(guī)范，并導(dǎo)致焊點故障。其實，絕大多數(shù)的鋁合金都可以成功焊接，不發(fā)生破損。關(guān)鍵是使用合適的填充金屬絲、適當?shù)墓ば騺砗附印?

焊縫設(shè)計是另一個重要的考慮因素，可以影響焊縫的組合物，有助于防止熱裂紋。無斜角的焊縫，會導(dǎo)致基本金屬熔焊稀釋率不夠，有適當斜角的焊縫，就可以充分稀釋。這就意味著可以在一個斜面邊緣，增加在焊縫沉積的填料金屬的量，產(chǎn)生一個不太可能開裂的復(fù)合層。有些鋁基合金，比如6XXX系列，是可能強烈影響熱開裂的非常重要的一種因素。酸性焊條對銹不很敏感，若銹得較輕，而且對焊縫質(zhì)量要求不高時，可以不清除。

應(yīng)力開裂

雖然不像熱開裂那么普遍，應(yīng)力開裂也可能影響鋁的焊接。導(dǎo)致應(yīng)力開裂的一個主要原因是：在焊縫凝固和冷卻時的過度收縮率。適當?shù)臅r候選擇含有硅的填充金屬絲，能減少收縮壓力，有助于避免應(yīng)力裂紋。

焊鋁過程中出現(xiàn)的大部分裂縫，會在焊口（通常用來定義焊頭里不希望出現(xiàn)的凹陷）里出現(xiàn)，常被忽視。焊口裂縫是很小的，不加處理的話，就可能擴大到整個焊縫并造成重大故障。操作方法是，焊工注意在焊接過程中把焊口完全填滿，要么采用焊接電源供應(yīng)設(shè)備上的自動焊口填補功能，要么用其他已經(jīng)批準的焊口填補方法。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)。

提高焊接移動速度，有助于減少應(yīng)力開裂的可能性，因為這樣做可以縮小熱影響區(qū)，減小堿金屬熔化的程度。通過降低母材在焊接過程中及之后的殘余應(yīng)力水平，也可以用預(yù)熱來起到幫助作用。這反過來也會降低應(yīng)力開裂的可能性。

要避免在非常冷的情況下焊接鋁，要避免預(yù)熱操作導(dǎo)致的過熱——150°F的預(yù)熱溫度，就足以滿足所有的鋁合金焊接要求了。鋁合金焊接、鋁材焊接，我們的專業(yè)的！

鋁材焊接出現(xiàn)不穩(wěn)定的送絲和電弧如何解決呢？

首先我們焊工應(yīng)該遵循以下幾個準則，以避免不穩(wěn)定送絲和電弧問題，采用專為鋁設(shè)計的焊接電源及耗材。使用合適的焊割導(dǎo)電嘴（與焊絲直徑相匹配的尺寸）。采用專為鋁線焊接設(shè)計的導(dǎo)電嘴；如果在焊接鋁時使用專為鋼線焊接設(shè)計的導(dǎo)電嘴，會導(dǎo)致過度回燒。

導(dǎo)電嘴應(yīng)埋設(shè)在1/8到?英寸的氣杯里，以確保噴嘴的氣體冷卻是合適的，用于飛濺控制。電弧燃燒會引起導(dǎo)電嘴磨損，這是個問題。為了避免這種情況，可以根據(jù)需要更換導(dǎo)電嘴。

選擇正確的驅(qū)動輥類型。在將鋁焊絲送到焊縫處時，有助于防止送絲。上述問題，大多數(shù)都會導(dǎo)致鋁線削峰，起因是糟糕的安裝以及驅(qū)動輥的錯誤設(shè)計。削峰產(chǎn)生后，會阻塞焊槍內(nèi)襯墊，限制金屬絲的自由流動?？梢园褜殇X設(shè)計的U型槽驅(qū)動輥裝在送絲機里。V形槽驅(qū)動輥會把鋁線壓縮、變形，引起不穩(wěn)定的電弧狀態(tài)。⑶冷裂傾向較大溶解于鈦中的氫在320℃時和鈦會發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，析出TiH2，引起金屬塑性和沖擊韌度的降低，同時發(fā)生體積膨脹而引起較大的應(yīng)力，嚴重時會導(dǎo)致產(chǎn)生冷裂紋。

小心地將驅(qū)動輥排成一行，始終保持持續(xù)喂線所需的至低驅(qū)動輥壓力。定期維護、定期更換磨損件，包括驅(qū)動輥、襯墊和進口導(dǎo)板，也有助于防止送絲問題的產(chǎn)生。使用推拉送絲機或滑槍，可以達到至佳焊絲輸送水平。

絕大多數(shù)的推拉式送絲機，有兩個襯墊：一個導(dǎo)管襯套，可以持續(xù)更長的時間，滑槍里一個頭管襯套，可以防止滑槍的快速磨損。定期更換這兩個襯墊，以防某天突然堵塞，成為麻煩。

盡量減少焊縫變色、發(fā)黑的幾率

當氧通過空氣進入到氣體防護罩時，濕氣和污染物會增加填充金屬絲燃燒（氧化）的幾率，使焊縫變色、發(fā)黑 。使用某些填料金屬的也可能產(chǎn)生類似問題。

焊縫變色、發(fā)黑，使焊接效果看起來很糟糕，其實是個很容易避免的問題。4XXX系列的填充金屬絲，與5XXX系列合金相比，焊接變色、發(fā)黑的幾率較少一些，5XXX系列合金中的鎂，在電弧焊接使氣化，然后在焊縫旁邊凝結(jié)成黑色煙灰。

絕大多數(shù)的4XXX系列合金，含有少量鎂或基本不含鎂。而且，焊工可以通過減小焊槍焊接的角度，來增加氣罩杯的大小，使氣杯靠近母材，使氣杯中的飛濺不能累積起來，并仔細地將電弧罩起。通常焊工在焊接鋼材時，會拖動焊槍?，F(xiàn)在，采用以某個角度推動的方式，焊接前先做電弧清潔。保持這個角度，持續(xù)清潔焊縫，降低發(fā)黑率。①調(diào)整焊接電流避免燒穿薄金屬蓋，同時用焊炬預(yù)熱厚鋼管，然后采用薄板焊接工藝對兩金屬結(jié)構(gòu)進行焊接。

目前市場上焊接商品品種較多，通常情況下宜選用溝通鎢極亞弧焊(即TIG焊)。它是在亞氣的維護下，使用鎢電極與工件問發(fā)生的電弧熱熔化母材和填充焊絲的一種焊接辦法。該焊機作業(yè)時，因為溝通電流的極性是在周期性的改換，在每個周期里半波為直流正接，半波為直流反接。正接的半波時間鎢極能夠發(fā)射滿足的電子而又不致于過熱，有利于電弧的安穩(wěn)。反接的半波時間工件外表生成的氧化膜很簡單被整理掉而取得外表亮光美觀、成形杰出的焊縫。這就意味著可以在一個斜面邊緣，增加在焊縫沉積的填料金屬的量，產(chǎn)生一個不太可能開裂的復(fù)合層。

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