(1)鋁合金與氧的親和力很強(qiáng)
在空氣中極易與氧結(jié)合生成致密而結(jié)實(shí)的氧化鋁薄膜,厚度約為0.1μm,熔點(diǎn)高達(dá)2050℃,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鋁及鋁合金的熔點(diǎn),而且密度很大,約為鋁的1.4倍。在 焊接過程中,氧化鋁薄膜會(huì)阻礙金屬之間的良好結(jié)合,并易造成夾渣。氧化膜還會(huì)吸附水分,焊接時(shí)會(huì)促使焊縫形成氣孔。這些缺陷,都會(huì)降低焊接接頭的性能。為了保證焊接質(zhì)量,焊前必須嚴(yán)格清理焊件表面的氧化物,并防止在焊接過程中再次氧化,對熔化金屬和處于高溫下的金屬進(jìn)行有效地防護(hù),這是鋁及鋁合金焊接的一個(gè)重要特點(diǎn)。具體的保護(hù)措施是:焊前使用機(jī)械打磨或化學(xué)方法D40清除工件坡口及周圍部分的氧化物;焊接過程中要采用合格的保護(hù)氣體進(jìn)行保護(hù)(例如99.99%Ar)。
(2) 鋁合金的導(dǎo)熱率和比熱大
導(dǎo)熱快盡管鋁及鋁合金的熔點(diǎn)遠(yuǎn)比鋼低,但是鋁及鋁合金的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容都很大,比鋼大一倍多,在焊接過程中大量的熱能被迅速傳導(dǎo)到集體金屬內(nèi)部,為了獲得高質(zhì)量的焊接接頭,必須采用能量集中、功率大的熱源,8mm及以上厚板需采用預(yù)熱等工藝措施,才能夠?qū)崿F(xiàn)熔焊過程。
(3)鋁合金車體的線膨脹系數(shù)大
鋁及鋁合金的線膨脹系數(shù)約為鋼的2倍,凝固時(shí)體積收縮率達(dá)6.5%~6.6%,因此易產(chǎn)生焊接變形。防止變形的有效措施是除了選擇合理的工藝參數(shù)和焊接順序外,采用適宜的焊接工裝也是非常重要的,焊接薄板時(shí)尤其如此。另外,某些鋁及鋁合金焊接時(shí),在焊縫金屬中形成結(jié)晶裂紋的傾向性和在熱影響區(qū)形成液化裂紋的傾向性均較大,往往由于過大的內(nèi)應(yīng)力而在脆性溫度區(qū)間內(nèi)產(chǎn)生熱裂紋,這是鋁合金,尤其是高強(qiáng)度鋁合金焊接時(shí)常見的嚴(yán)重缺陷之一。在實(shí)際焊接現(xiàn)場中防止這類裂紋的措施主要是改進(jìn)接頭設(shè)計(jì),選擇合理的焊接工藝參數(shù)和焊接順序,采用適應(yīng)母材特點(diǎn)的焊接填充材料等。
(4)鋁合金部件焊接時(shí)容易形成氣孔
焊接接頭中的氣孔是鋁及鋁合金焊接時(shí)極易產(chǎn)生的缺陷,尤其是純鋁和防銹鋁的焊接。氫是鋁及鋁合金焊接時(shí)產(chǎn)生氣孔的主要原因,這已經(jīng)為實(shí)踐所證明。氫的來源,主要是弧柱氣氛中的水分、焊接材料及母材所吸附的水分,其中焊絲及母材表面氧化膜的吸附水分,對焊縫氣孔的產(chǎn)生,常常占有突出的地位。鋁及鋁合金的液體熔池很容易吸收氣孔,在高溫下溶入的大量氣體,在由液態(tài)凝固時(shí),溶解度急劇下降,在焊后冷卻凝固過程中氣體來不及析出,而聚集在焊縫中形成氣孔。為了防止氣孔的產(chǎn)生,以獲得良好的焊接接頭,對于氫氣的來源要加以嚴(yán)格控制,焊前必須嚴(yán)格限制所使用的焊接材料(包括焊絲、焊條、熔劑、保護(hù)氣體)的含水量,使用前要嚴(yán)格進(jìn)行干燥處理,清理后的母材及焊絲好在2~3小時(shí)內(nèi)焊接完畢,多不超過24小時(shí)。TIG焊時(shí),選用大的焊接電流配合較高的焊接速度。MIG焊時(shí),選用大的焊接電流慢的焊接速度,以提高熔池的存在時(shí)間。
(5)鋁合金在高溫時(shí)的強(qiáng)度和塑性低鋁在370℃時(shí)強(qiáng)度僅為10MPa,焊接時(shí)會(huì)因?yàn)椴荒苤巫∫后w金屬而使焊縫成形不良,甚至形成塌陷或燒穿。為了解決這個(gè)問題,焊接鋁及鋁合金時(shí)常常要采用墊板。
(6)鋁及鋁合金焊接時(shí)無色澤變化,給焊接操作帶來困難。
鋁及鋁合金焊接時(shí)由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí),沒有明顯的顏色變化,因此在焊接過程中給操作者帶來不少困難。因此,要求焊工掌握好焊接時(shí)的加熱溫度,盡量采 用平焊,在引(收)弧板上引(收)弧。
1、焊接特性:鋁及鋁合金具有導(dǎo)熱性強(qiáng)而熱容量大,線脹系數(shù)大,熔點(diǎn)低和高溫強(qiáng)度小等特點(diǎn),焊接難度大,應(yīng)采取一定的措施,才能保證焊接質(zhì)量。 2、管件及焊絲的清理,焊絲及破口兩側(cè)50mm范圍內(nèi)表面用丙酮清洗干凈,用不銹鋼絲刷刷去表面氧化膜,露出金屬光澤,清理好的破口必須在2小時(shí)內(nèi)焊接,清理好的焊絲放入未用的筒內(nèi),必須在8小時(shí)內(nèi)用完,否則重新處理。 3、鎢棒選用鈰鎢棒,氬氣鈍質(zhì)不小于99.96%,且含水量不應(yīng)大于50mg/m3。 4、環(huán)境溫度不低于5℃,否則應(yīng)預(yù)熱至100~200℃方可施焊,相對濕度控。
|