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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)和周圍空氣的 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。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。要記住，在你按上述內(nèi)容設(shè)置滾輪松緊度的時(shí)候，按下焊槍的開(kāi)關(guān)，送出的焊絲是燙的，所以總是戴上質(zhì)量好的焊接手套。 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。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)。4、在焊接開(kāi)始前要做好鋁材表面氧化層的清除工作，使用專用的不銹鋼刷來(lái)清除氧化層。

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。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。形狀簡(jiǎn)單、要求一般的工件可以用熱水沖刷或蒸氣吹刷等簡(jiǎn)單方法清理。

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、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。 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。(2)如果采用直流正接，熔滴向熔池過(guò)渡時(shí)，將受到由熔池方向射來(lái)的正離子流的撞擊，阻礙了熔滴的過(guò)渡，造成飛濺和電弧不穩(wěn)。

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。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。三、使用方法焊接時(shí)先用適量1%稀鹽suan將破損處洗刷干凈，再用水清洗并晾干。

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。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。在多道焊的情況下，鋁合金焊縫及熱影響區(qū)經(jīng)過(guò)多次回火，接頭強(qiáng)度明顯降低。

焊接后，母材與焊縫邊沿交界處的凹陷溝槽稱為咬邊。

產(chǎn)生原因：

1) 焊接工藝參數(shù)過(guò)大，焊接電流太大，電弧電壓太高，熱輸入量過(guò)大。

2) 焊接速度過(guò)快，焊絲還來(lái)不及將弧坑填充滿就離開(kāi)熔池，便會(huì)出現(xiàn)咬邊。

3) 焊炬擺幅不均勻，施焊時(shí)焊槍角度太大，擺動(dòng)不到位，也會(huì)引起咬邊。

防止措施：

1) 調(diào)整降低焊接電流或電弧電壓。

2) 適當(dāng)增加送絲速度或降低焊接速度和在熔池邊緣的停留時(shí)間，使焊道填充飽滿。

3) 適當(dāng)減小熔寬，增加熔深，提高焊縫的深寬比，對(duì)抑制咬邊缺陷有明顯作用。

4) 施焊操作應(yīng)使焊槍擺動(dòng)均勻。

焊接材料（1）焊絲 鋁及鋁合金焊絲的選用除考慮良好的焊接工藝性能外，按容器要求應(yīng)使對(duì)接接頭的抗拉強(qiáng)度、塑性(通過(guò)彎曲試驗(yàn))達(dá)到規(guī)定要求，對(duì)含鎂量超過(guò) 3％的鋁鎂合金應(yīng)滿足沖擊韌性的要求，對(duì)有耐蝕要求的容器，焊接接頭的耐蝕性還應(yīng)達(dá)到或接近母材的水平。因而焊絲的選用主要按照下列原則：1）純鋁焊絲的純度一般不低于母材；2）鋁合金焊絲的化學(xué)成分一般與母材相應(yīng)或相近；3）鋁合金焊絲中的耐蝕元素(鎂、錳、硅等)的含量一般不低于母材；4）異種鋁材焊接時(shí)應(yīng)按耐蝕較高、強(qiáng)度高的母材選擇焊絲；5）不要求耐蝕性的高強(qiáng)度鋁合金(熱處理強(qiáng)化鋁合金)可采用異種成分的焊絲，如抗裂性好的鋁硅合金焊絲 SAlSi 一 1 等(注意強(qiáng)度可能低于母材)。（2）保護(hù)氣體 保護(hù)氣體為氣、氦氣或其混合氣。交流加高頻 TIG 焊時(shí)，采用大于 99．9％純氣，直流正極性焊接宜用氦氣。MIG 焊時(shí)，板厚<25 mm 時(shí)宜用氣；板厚 25 mm～50 mm時(shí)氣中宜添加 10％～35％的氦氣；板厚 50mm-75mm 時(shí)氣中宜添加 l0％～35％或 50％的氦氣；當(dāng)板厚>75 mm 時(shí)推薦采用添加 50％～75％氦氣的氣。氣應(yīng)符合 GB／T 4842?如只焊接一般鋁制品用具，為降低成本，硫suan鋇固化劑可用滑石粉代替。995《純》的要求。氣瓶壓低于 0.5 MPa 后壓力不足，不能使用。(3)鎢極 弧焊用的鎢極材料有純鎢、釷鎢、鎢、鋯鎢四種。純鎢極的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)高，不易熔化揮發(fā)，電極燒損及的污染較少，但電子發(fā)射能力較差。在純鎢中加入 1％～2％氧化釷的電極為釷鎢極，電子發(fā)射能力強(qiáng)，允許的電流密度高，電弧燃燒較穩(wěn)定，但釷元素具有一定的性，使用時(shí)應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施。在純鎢中加入 1.8％～2.2％的氧化(雜質(zhì)≤0.1％)的電極為鎢極。鎢極電子逸出功低，化學(xué)穩(wěn)定性高，允許電流密度大，無(wú)性，是目前普遍采用的電極。鋯鎢極可防止電極污染基體金屬，易保持半球形，適用于交流焊接。（4）焊劑 氣焊用焊劑為鉀、鈉、鋰、鈣等元素的氯化物和氟化物，可去除氧化膜。

  鋁合金的氣焊焊接工藝手法氧－yi炔氣焊的熱效率低，焊接熱輸入不集中，焊接鋁及鋁合金時(shí)需采用熔劑，焊后又需清除殘?jiān)?，接頭質(zhì)量及性能也不高。因?yàn)闅夂冈O(shè)備簡(jiǎn)單，無(wú)需電源，操作方便靈活，常用于焊接對(duì)質(zhì)量要求不高的鋁合金構(gòu)件，如厚度較薄的薄板及小零件，以及補(bǔ)焊鋁合金構(gòu)件和鋁鑄件。配備sf6檢漏回收裝置，超聲波和x射線探傷裝置，以及水壓試驗(yàn)設(shè)備。

    （1）氣焊的接頭形式

氣焊鋁合金時(shí)，不宜采用搭接接頭和T形接頭，這種接頭難以清理流入縫隙中的殘留熔劑和焊渣，應(yīng)盡可能采用對(duì)接接頭。為保證焊件焊接時(shí)既焊透又不塌陷和燒穿，可以采用帶槽的墊板，墊板一般用不銹鋼或純銅等制成，帶墊板焊接可獲得良好的反面成形，提高焊接生產(chǎn)率。搭接量減小會(huì)使前后鋼帶的結(jié)合面積太小，使總的受力面減小而無(wú)法承受較大的張力。

    （2）氣焊熔劑的選用

鋁合金氣焊時(shí)，為了使焊接過(guò)程順利進(jìn)行，保證焊縫質(zhì)量，氣焊時(shí)需要加熔劑來(lái)去除鋁表面的氧化膜及其他雜質(zhì)。

氣焊熔劑（又稱氣劑）是氣焊時(shí)的助熔劑，主要作用是去除氣焊過(guò)程中生成在鋁表面的氧化膜，改善母材的潤(rùn)濕性能，促使獲得致密的焊縫組織等。氣焊鋁合金必須采用熔劑，一般是在焊前熔劑直接撒在被焊工件坡口上，或者沾在焊絲上加入熔池內(nèi)。

鋁合金熔劑是鉀、鈉、鈣、鋰等元素的氯人鹽，是粉碎后過(guò)篩并按一定比例配制的粉狀化合物。例如鋁冰晶石（Na3AlF6）在1000℃進(jìn)可以熔解氧化鋁，又如氯hua鉀等可使難熔的氧化鋁轉(zhuǎn)變?yōu)橐兹鄣穆然X。這種熔劑的熔點(diǎn)低，流動(dòng)性好，還能改善熔化金屬的流動(dòng)性，使焊縫成形良好。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。

  （3）焊嘴和火焰的選擇

鋁合金有強(qiáng)烈的氧化性和吸氣性。氣焊時(shí)，為使鋁不被氧化，應(yīng)采用中性焰或微弱碳化焰（yi炔既過(guò)剩的碳化焰），使鋁熔池置于還原性氣氛的保護(hù)下而不被氧化。嚴(yán)禁采用氧化焰，因?yàn)橛醚趸暂^強(qiáng)的氧化焰會(huì)使鋁強(qiáng)烈氧化，阻礙焊接過(guò)程進(jìn)行；采用改進(jìn)后的工藝方式一次焊透，有助于減少回火傾向和熱影響區(qū)的范圍，明顯提高鋁合金焊接機(jī)頭的強(qiáng)度。而yi炔過(guò)多，游離的氫可能溶入熔池，會(huì)促使縫產(chǎn)生氣孔，使焊縫疏松。

   （4）定位焊縫

為防止焊件在焊接中產(chǎn)生尺寸和相對(duì)位置的變化，焊件焊前需要點(diǎn)固焊。由于鋁的線膨脹系數(shù)大、導(dǎo)熱速度快、氣焊加熱面積大，因此，定位焊縫較鋼件應(yīng)密一些。

定位焊用的填充焊絲與產(chǎn)品焊接時(shí)相同，定位焊接前應(yīng)在焊縫間隙內(nèi)涂一層氣劑。定位焊的火焰功率比氣焊時(shí)稍大。（5）氣焊操作

焊接鋼鐵材料時(shí)，可以從鋼材的顏色變化判斷加熱的溫度。但焊鋁時(shí)，卻沒(méi)有這個(gè)方便條件。因?yàn)殇X合金從室溫加熱到熔化的過(guò)程中沒(méi)有顏色的明顯變化，給操作者帶來(lái)控制焊接溫度困難。但可根據(jù)以下現(xiàn)象掌握施焊時(shí)機(jī)：

1）當(dāng)被加熱的工件表面由光亮白色變成暗淡的銀白色，表面氧化膜起皺，加熱處金屬有波動(dòng)現(xiàn)象時(shí)，表明即將達(dá)到熔化溫度，可以施焊；

2）用蘸有熔劑的焊絲端頭及被加熱處，焊絲與母材能熔合時(shí)，即達(dá)到熔化溫度，可以施焊；

3）母材邊棱有倒下現(xiàn)象時(shí)，母材達(dá)到熔化溫度，可以施焊。

氣焊薄板可采用左焊法，焊絲位于焊接火焰之前，這種焊法因火焰指向未焊的冷金屬，熱量散失一部分，有利于防止熔池過(guò)熱、熱影響區(qū)金屬晶粒長(zhǎng)大和燒穿。母材厚度大于5㎜可采用右焊法，此法焊絲在焊炬后面，火焰指向焊縫，熱量損失小，熔深大，加熱。氣焊厚度小于3㎜的薄件時(shí)，焊炬傾角為20～40°；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。氣焊厚件時(shí)，焊炬傾角為40～80°，焊絲與焊炬夾角為80～100°。

鋁合金氣焊應(yīng)盡量將接頭一次焊成，不堆敷第二層，因?yàn)槎逊蟮诙訒r(shí)會(huì)造成焊縫夾渣等。（6）焊后處理qi焊焊縫表面的殘留焊劑和熔渣對(duì)鋁接頭的腐蝕，是鋁接頭日后使用中引起損壞的原因之一。在氣焊后1～6h之內(nèi)，應(yīng)將殘留的熔劑、熔渣清洗掉，以防引起焊件腐蝕。應(yīng)用：適用于大厚度和難溶難焊的鋁合金材料，尤其適合于太空中的鋁合金焊接。焊后清理工序如下。

1）焊后將焊件放入40～50℃的熱水槽中浸漬，hao用流動(dòng)的熱水，用硬毛刷刷焊縫及焊縫附近殘留熔劑、熔渣的地方，直至清除干凈。

2）將焊件浸入硝suan溶液中。當(dāng)室溫為25°以上時(shí)，溶液濃度15%～25%，浸漬時(shí)間為10～15min。室溫為10～15℃時(shí)，溶液濃度20%～25%，浸漬時(shí)間為15min。

3）將焊件置于流動(dòng)熱水（溫度為40～50℃）的槽中浸漬5～10min。

4）用冷水將焊件沖洗5min。

5）將焊件自然晾干，也可放在干燥箱中烘干或用熱空氣吹干。