鋁合金焊接是指鋁合金材料的焊接過程。鋁合金強度高和質量輕。主要焊接工藝為手工TIG焊(非熔化極惰性氣體保護焊)、自動TIG焊和MIG焊(熔化極惰性氣體保護焊),其母材、焊絲、保護氣體、焊接設備。
鋁及鋁合金在現代工程技術所用的各種材料中占有舉足輕重的地位,它在世界年產量僅次于鋼鐵而居第二位,在有色金屬中則居第一位 [1] 。如果說鋁合金最初是在航空工業中嶄露頭角的話,那么近幾十年來,除航空工業外,在航天、汽車、船舶、橋梁、機械制造、電工、化學工業及低溫裝置中已大量應用鋁及鋁合金,以制造各種部件、油箱、耐蝕容器及導線等。目前鋁合金焊接結構中應用最廣的是防銹鋁合金,即鋁鎂合金和鋁錳合金。
鋁合金焊接是指鋁合金材料的焊接過程。鋁合金強度高和質量輕。主要焊接工藝為手工MIG焊(熔化極惰性氣體保護焊)和自動MIG焊,其母材、焊絲、保護氣體、焊接設備 。
母材和焊絲的主要化學成分:
1、鎢極氬弧焊
鎢極氬弧焊法主要用于鋁合金,是一種較好的焊接方法,不過鎢極氬弧焊設備較復雜,不合適在露天條件下操作。
2、電阻點焊、縫焊
這種焊接方法可以用來焊接厚度在5mm以下的鋁合金薄板。但是在焊接時用的設備比較復雜,焊接電流大、生產率較高,特別適用于大批量生產的零、部件。
3、脈沖氬弧焊
脈沖氬弧焊可以很好的改善在焊接過程中的穩定性可以調節參數來控制電弧功率和焊縫成形。焊件變形小、熱影響區小,特別適用于薄板、全位置焊接等場合以及對熱敏感性強的鍛鋁、硬鋁、超硬鋁等的焊接 。
4、攪拌摩擦焊
攪拌摩擦焊首先并主要在鋁合金、鎂合金等輕金屬結構領域得到越來越廣泛的應用,此方法的最大特點就是焊接溫度低于材料熔點,可避免由熔焊所帶來的裂紋、氣孔等缺陷。
鋁合金焊接生產儲存環境和輔助材料使用的要求
(1)生產儲存溫度濕度的要求
鋁合金的生產和儲存環境必須防塵、防水、干燥。環境溫度通常控制在5 ℃以上, 濕度控制在70 %以下。應盡量保證焊接環境的濕度不能太高,濕度過高會使焊縫中氣孔的產生幾率明顯增加,從而影響焊接質量。空氣的劇烈流動會引起氣體保護不充分,從而產生焊接氣孔,可設置擋風板以避免室內穿堂風的影響。
(2)焊絲及送氣軟管的使用要求
對焊材的使用應該注意:鋁焊絲要與鋼焊材分開儲存,使用期不超過1a 。焊接完成后,要在焊機中取出焊絲進行密封處理,防止污染。不同材質的送氣軟管抵抗濕氣進入的能力不同,尤其在送氣壓力高時,送氣軟管的影響更明顯。送氣軟管最好使用特富龍軟管(Teflon) 。
工裝的選用鋁合金焊接最好選用點接觸形式的工裝,以減小工裝與工件的接觸面積。如果工裝對工件是面接觸,就會很快帶走工件的熱量,加速了熔池的凝固,不利于焊縫氣孔的排除。工裝液壓系統的壓力最好控制在9~9.5MPa。
壓力過小達不到預設反變形的目的,但是壓力過大,又會使鋁合金結構的拘束度增大。由于鋁合金的線脹系數大,高溫塑性差,焊接時易產生較大的熱應力,可能會使鋁合金結構產生裂紋。
焊絲的選用
對于6005A、6082、5083 母材來說,選擇的焊絲牌號為5087/ AlMg4.5MnZr ,5087 焊絲不僅抗裂性能好,抗氣孔性能優越,而且強度性能也很好。對于焊絲規格的選擇,優先選擇大直徑規格的焊絲。同樣的焊接填充量即同等重量的焊絲,大規格焊絲較小規格焊絲的表面積要小很多,因此,大規格焊絲較小規格焊絲的表面污染要少即氧化區域要小,焊接質量更容易達到要求。另外大直徑焊絲的送絲過程更容易操作。對于8mm以下板厚的母材一般采用1.2mm直徑的焊絲,對于8mm及以上板厚的母材采用1.6mm直徑的焊絲。自動焊機采用1.6mm直徑的焊絲。
保護氣體的選用Ar100%的特點是電弧穩定、引弧方便,對于8mm以下板厚的母材一般采用Ar100%進行焊接。對于8mm及以上板厚的母材和氣孔要求高的焊縫,采用Ar70%+He30%進行焊接。氦氣的特點在于:9倍于氬氣的導熱性,焊接速度更快,氣孔率減少,熔深增加。厚板焊接時,Ar100%和Ar70% +He30%的熔深狀況。氣體的流量選擇不是越大越好,流量過大會造成紊流,導致熔池保護不充分,空氣與熔敷金屬發生反應,會改變焊縫組織,使性能下降,而且產生焊接氣孔的傾向增加。