2、铝焊工艺

技 术 资 料 铝 及 铝 合 金 类 武汉津联电气设备有限公司 二〇○九年十一月 （二） 前 言 铝的种类 材 料 合金元素的鉴别 铝焊的填充金属 焊接MATCH_ word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 _1713627999539_3 铝焊丝的特殊性质 协同脉冲 铝焊接的保护气 焊前准备 焊接缺陷   内 容 前 言 铝发现于 19 世纪初，并且从 1880 年开始作为轻金属得到实际应用。铝可以通过电解氧 化铝获得。 应用领域 铝及铝合金逐渐取代了钢材料，变得越来越重要。铝的应用领域有： • 航空航天 • 汽车工业（商运和客运） • 造船业 • 火车制造业， 以及传统的钢结构领域，如 • 建筑 • 棚架 • 储油罐 • 合金窗等。 铝与钢相比的优点 • 密度小，强度高 • 耐蚀性好 • 低温下韧性好 • 适合连续铸造成型生产。 主要的合金成分： • 镁： 0.3%-7% 细化晶粒，提高强度 • 锰: 0.3-1.2% 增强抗腐蚀性(盐水),提高强度 • 铜: 5% 提高强度,降低抗腐蚀性,对铝的淬透性有重要影响 • 硅: 12% 熔点低,约为 577℃，主要用于铸造铝合金 铝的种类 电力工业 Al 99.5 1… • 输电线 • 变压器线 • 散热片 装饰品业 • 日用装饰 • 幕墙 板材，管材 AlMg 5… ·储油罐，造船 ·管道，仪器 型材 AlMgSi 6… ·建筑，装潢 • 门、窗，家具 ·车身 铸铝 AlSi 4… ·齿轮箱 ·发动机组 ·汽缸盖 ·机动车的铝轮毂 材料 分 类 纯铝： 铝的抗腐蚀性好，抗拉强度低（接近 80N/mm2），经冷变形强化后可增加到 130N/mm2 左右。但 焊接后的焊缝金属却不具备这种冷变形强化的效果。例如纯铝：Al99.9%和 99.5%。 =〉经验：焊接时可获得很好的焊缝外观，但强度很低。 热处理强化锻造铝合金： 铝与镁、硅、锌或铜的合金在热处理后能时效强化至 450N/mm2左右。如（AlMg Si1，AlZn4.5Mg1 等等）。 这些材料经退火，淬火处理后，合金元素在微观结构上沉淀强化，增强了铝的强度。时效硬化可以 在室温下几天内完成，也可以在80~160℃的温度区间内以较短的时间内，:如：60小时（60 °C ） / 24 小时（ 120 °C）完成。 AlZnMgCu 铝 铸铝合 金 变 形 铝 合 金 可热处理强 化铸铝合金 不可热处理强 化铸铝合金 G-AlCuSi G-AlCuTiMg G-AlMgSi G-AlSiMg G-AlSi G-AlSiCu G-AlMg 可热处理强 化铝合金 AlMgSi AlZnMg AlCuMg AlMg AlMgMn AlMnMg AlMn 不可热处理 强化铝合金 焊后，硬铝合金的焊接热影响区硬度降低，发生软化现象，输入的热量越多，软化就越严重。 随后的热处理可以恢复其硬度。例如 AlZn4.5Mg1 这种合金在焊后进行简单的热处理就可以恢复到 它的原始硬度值。 =〉经验：在用铝代替钢结构时，最常用的是时效硬化铝合金，重量可减轻 40%。 不可热处理强化铝合金： 不可热处理强化铝合金采用热处理后大不到强化效果，通常采用固溶强化，加入镁、锰后，合 金的抗拉强度将增至 280N/mm2 左右。 如 AlMg1/AlMg3/AlMg4.5Mn。 =〉经验：不可热处理强化铝合金一般用于防腐蚀（海水）金属板，交通工具，网纹板等。 铸造铝合金 铸造铝合金是在铝中加入硅合金元素。通常只有修复性的焊接工作采用这种材料（特殊焊条的 手工电弧焊，TIG 或 MIG 气体保护焊）。修复性焊接，尤其是要求焊缝金属特性与母材不能有任何 不同的焊接，需采用与母材成分相同的填充金属。焊接材料的氢含量不能太高。抛光后，焊缝的颜 色应与母材相同。通常焊缝在经阳极氧化后颜色会有稍微的不同，这种现象对于含硅元素的铸铝的 焊接尤其明显。 =〉经验： 因为铸铝的熔点低，所以熔滴流动速度快，焊速高，焊缝表面清洁。 ６ 铝的裂纹倾向取决于Si, Cu 和 Mg 的含量 注意： 铝镁合金具有很高的裂纹倾向，焊接时要采用收弧填弧坑工艺！ 锌则可抵制热裂纹倾向。 最大热裂纹风险： Mg，在 0.5~2.5%之间 Si，在 0.3~1.5%之间 裂纹 为了防止热裂纹，焊接通常采用合金成分的填充金属。 弧坑裂纹通常由于铝的强大的收缩性而形成。它们可通过使用收弧板或填弧坑程序（焊接电源必须 具备此程序）避免。 铝焊工艺 焊缝的焊前清理（去毛刺，除油）也对防止裂纹有帮助。 图 3：填充金属和母材的合适搭配与锻造铝合金的裂纹敏感性的关系 填充金属影响材料的裂纹敏感性。填充金属和母材的合适搭配可减少裂纹倾向。 AlMg4.5Mn合金的焊接热裂纹倾向和特性，当： 1． 介绍 AlMg4.5Mn合金广泛的用于焊接结构件。它们被证实非常适合用于航空和化工领域，和用于LNG上 的运输容器。匈牙利在1950年代首次被开发为造船用。 当计算设计元件时，显然有增加载重量的优势。当然这需深入的金属材料特性知识以服从各种不同 的负载情况。 对于AlMg4.5Mn这种特别的合金来说, 困难在于大多数 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 和规则允许很大的镁和锰元素的含量公 差范围(4.0 % - 4.9 % Mg, 0.4 % - 1 % Mn).这会引起机械性能的随机波动，导致承载能力的不准 确。这种金属在焊接时，该问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 会因焊缝和热影响区的微观结构的各向异性而加剧，如此看来，仅 有静态强度值能被确定。所以各种材料中不同的合金元素成分会影响其可焊性。 2. 实验程序Experimental programme 研究有关AlMg4.5Mn中镁和锰元素的波动的影响: a) 母材 (静态强度，疲劳强度特性和fracture properties) b) 可焊性(母材和填充金属中合金成分的影响，焊接工艺和焊接参数对热裂纹倾向的影响。 c) 焊接接头形式 (静态强度，疲劳强度特性和fracture properties) 以下是五种形式的合金（表格）。列出了可焊性的确定，和焊接接头形式的特性。 合金 合金元素成分 Mg % Mn % Cr % Fe % Si % Ti % AlMg4Mn0,4 4,0 0,47 0,18 0,20 0,06 0,01 AlMg4Mn1,0 3,95 0,99 0,18 0,19 0,15 0,03 AlMg4,9Mn0,4 4,9 0,42 0,19 0,18 0,11 0,02 AlMg4,9Mn1,0 4,85 1,0 0,19 0,21 0,17 0,02 AlMg4,7Mn0,7 4,65 0,65 0,20 0,23 0,16 0,02 SG-AlMg3 3,5 0,46 0,03 0,34 0,11 0,02 SG-AlMg4,5Mn 5,2 0,82 0,10 0,16 0,07 0,09 SG-AlMg5 5,1 0,31 0,17 0,42 0,14 0,08 3. 可焊性的确定 3.1. 检测程序 “鱼骨测试”可确定热裂纹的倾向。The propensity to hot-cracking was determined in the “Fish-skeleton test”.该测试是使用硬度在焊缝纵向方向的改变（如减小） 的自载荷样件。垂直作用于焊缝的抗收缩力在焊缝起始处最大，到焊缝末端逐渐减小。 裂纹长度从而是样件硬度的一个功能所使。裂纹敏感系数A1 = (裂纹的测量长度 / 焊缝 长度) x 100 %.为了确定母材金属的裂纹敏感性，测试样件采用不填丝TIG焊。与之对 照的是, 加填充金属的TIG 和 MIG 焊。样件厚度为6mm。加填充金属的TIG 焊采用U形 坡口。焊接参数见下表。 “鱼骨测试”示意图 Weld process Weld filler metal Ø mm Welding parameters 1) Welding amperage A Welding Voltage V Welding speed m/min “Fish-skeleton test” Tungsten inert gas welding Tungsten inert gas welding Metal inert gas welding Butt-seam Metal inert gas welding Metal inert gas welding Metal inert gas welding - SG-AlMg5 SG-AlMg5 SG-AlMg3 SG-AlMg3 SG-AlMg4,5Mn SG-AlMg4,5Mn SG-AlMg5 SG-AlMg5 - 2.4 1.2 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 340...3452) 330...3402) 160...165 2753) 3003) 2703) 2903) 2603) 2753) 15...18 15...18 24...25 26.33) 26.43) 25.83) 26.03) 24.83) 25.03) 0.25 0.25 0.25 0.4 0.8 0.4 0.8 0.4 0.8 1) 喷嘴 Ø 16 mm, 氩气流量 16 l/min. 2) Ø 钍钨直径 6.3 mm 3) 平均值 纯铝 纯铝具有很强的耐腐蚀性, 但是抗拉强度低 (约. 80 N/mm²), 经过冷作后其抗拉强度 能增加至约130 N/mm² 。然而在焊缝区这种加工硬化作用会在焊接中减弱。 例如纯铝：Al 99.9 / Al 99.5 ⇒ 实际经验: 能达到最好的焊缝外观,但是强度低。 铝焊工艺 合金元素的鉴别 当与水混合时，非金属氧化物形成酸，同时金属氧化物形成碱。 我们知道金属氢氧化 物溶液是碱性的腐蚀性溶液。 例如: 三氧化硫 SO3 与水反应形成无色液体-硫酸H2SO4: SO3 + H2O _ H2SO4 例如: 固体氧化钠溶入水变成氢氧化纳: Na2O + H2O _ 2NaOH 碱溶液测试 （可分辨出铝与铜、锌、镍、硅的合金） 例如测试 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 1: 苛性钠 25% (氢氧化钠+水; Na2O + H2O _ 2NaOH.) 让我们将此样本溶液滴到光洁的测试样件的表面3到四分钟，然后用水洗掉用滤纸吸干。 测试液1使合金形成AlSi。以下有9种测试方案，每一种为不同的合金成分。 Al, AlMn,AlMg 的试件表面无颜色变化。纯铝、铝镁、铝锰合金仍保持光亮，只是表面 的硬度不同。 G-AlMg Si 即 AlMg+Si 试件表面为亮灰色 AlCuMg, AlZnMg 试件表面为可擦除的黑色,如果合金中含有 铜、锌或镍，那么黑色 的痕迹仍会保留。 G-AlSi 试件表面灰色不可擦除 如果硅的含量超过 3%并且不含有前面所提到的重金属，那么就会产生灰色的痕迹。 标准化 EN 573-1(2) EN AW 5082 A AlMg4.5 欧洲标准 半成品铝 材料代号 国家标准 以前的国家标准 铝焊工艺 DIN EN 573 规定的牌号 EN AW=锻铝合金 EN AC=铸铝合金 变形铝合金的牌号在全世界已经实现标准化。 下面的例子将有助于你进行标准的转化 标 准 DIN EN DIN 17007 ISO Internat. Alloy reg. AA 实例 1 EN AW-6060/ EN AW-AlMgSi 3.3206/ AlMgSi0.5 6060/ AlMgSi 6060 AA 6060 实例 2 EN AW-6082 EN AW-AlSi1MgMn 3.2315/ AlMgSi1 6082/ AlSi1 MgMn 6082 AA---在美国 没有标准化 第一组数据：合金组 DIN EN－AW 1 － 铝 ≥99.0％ 形变强化 2 － 铝铜合金 时效强化 3 － 铝锰合金 形变强化 4 － 铝硅合金 形变强化 5 － 铝镁合金 形变强化 6 － 铝镁硅合金 时效强化 7 － 铝锌合金 时效强化 8 － 其它铝合金 详见 DIN EN 573 铝材完全由合金派系和韧度派系来区分。 合金派系后的字母以一个连字号隔开。 F As fabricated O 退火 H 疲劳硬化 只是疲劳硬化不包括任何热处理 H2x疲劳硬化加再冷却; 细化晶粒 H3x Strain hardened and stabilize d H4x疲劳硬化加着色Strain hardened and stove-lacquered or painted 时效强化合金回火派系如下： T1 从高温冷却下来，自然时效到充分稳定的状态 T2 从高温冷却下来，冷作并自然时效到充分稳定的状态 aged to a substantially stable condition T3 溶液热处理, 冷作并自然时效到充分稳定的状态 铝焊工艺 T4 溶液热处理, 并自然时效到充分稳定的状态 T5 从高温冷却下来，再人工时效 T6 溶液热处理, 再人工时效 T7 溶液热处理再over-aged stabilized T8 溶液热处理，冷作再人工时效 T9 溶液热处理，人工时效再冷作 T10 热作，溶液热处理，冷作再人工时效 Tx51 拉伸释放应力 Tx52 压缩释放应力 不同标准体系中材料标准的比较：（成分不一定完全相同）。 国际标准 法国标准 英国标 准 意大利标准 标称（德国工业 标准 1700） 材料代 号 （德国 标准 17007） Internal alloy Register (AA) ISO （R209） NF A02-004 牌号 BS,BS-L, DTD 牌 号 Al99.98R 3.0385 (1199) A-99 1 Al99.8 2.0285 1080A Al 99.8 A-8 1A P-AlP 99.8 Al99.7 3.0275 1070A Al 99.7 A-7 P-AlP 99.7 Al99.5 3.0255 1050A Al 99.5 A-5 1B P-AlP99.5 Al99 3.0205 1200 Al 99 A-4 1C P-AlP 99.0 AlMn 3.0515 3103 Al-Mn 1 N3 P-AlMn1.2 AlMnCu 3.0517 3003 Al-Mn 1 Cu A-M1 AlMn0.5Mg0.5 3.0505 3105 N31 AlMn1Mg0.5 3.0525 3005 A-MG0.5 AlMn1Mg1 3.0526 3004 A-M1G P-AlMn1.2Mg AlMg1 3.3315 5005 Al-Mg1 A-G0.6 N41 P-AlMg0.9 AlMg1.5 3.3316 (5050A) Al-Mg1.5 A-G1.5 P-AlMg1.5 AlMg2.5 3.3524 5052 Al-Mg2.5 5052 P-AlMg2.5 AlMg3 3.3535 5754 Al-Mg3 A-G3M P-AlMg3.5 AlMg4.5 3.3345 5082 Al-Mg4 P-AlMg4.4 AlMg5 3.3355 5056A Al-Mg5 N6 P-AlMg5 AlMg2Mn0.3 3.3525 5221 Al-Mg2 A-G2M N4 AlMg2Mn0.8 3.3527 A-G2.5MC AlMg2.7Mn 3.3537 5454 Al-Mg3Mn A-G3MC N51 AlMg4Mn 3.3545 5086 A-G4MC N5/6 AlMg4.5Mn 3.3547 5083 AlMg4.5Mn A-G4.5MC N8 AlMgSi0.5 3.3206 6060 Al-MgSi A-GS H9 AlMgSi0.8 3.2316 (6005) A-SG0.5 H10 P-AlSi0.5Mg AlMgSiCu 3.3214 6061 Al-Mg1SiCu A-GSUC H20 P-AlMg1SiCu AlMgSi1 3.2315 6082 Al-Si1Mg A-SGM0.7 H30 P-AlMgSi AlMgSiPb 3.0615 (6262) A-SGPb p-AlSi1MgMn AlCuBiPb 3.1645 2011 A-U5PbBi FC1 AlCuMgPb 3.1655 (2030) A-U4Pb P-AlCu5.5PbBi AlCu2.5Mg0.5 3.1305 2117 Al-Cu2Mg A-U2G 2L69 AlCuMg1 3.1325 2017A Al-Cu4Mg A-U4G H14 P-AlCu4MgMn AlCuMg2 3.1355 2024 Al-Cu4Mg1 A-U4G1 2L97/98 P-AlCu4.5MgMn AlCuSiMn 3.1255 2014 Al-Cu4SiMg A-U4SG H15 P-AlCu4.4SiMnMg AlZn4.5Mg1 3.4335 7020 A-Z5G P-AlZn5Mg AlZnMgCu0.5 3.4345 (7079) A-Z4GU AlZnMgCu1.5 3.4365 7075 Al-Zn6MgCu A-Z5GU 2L95/96 P-AlCu4MgMn 铝焊工艺 DIN EN 标准和旧的 DIN 标准的比较 DIN EN 573-3 旧 DIN 标准 代号 符号 符号 1098 1080A 1070A 1050A 1200 1350A Al99,98 Al99,8(A) Al99,7 Al99,5 Al99,0 EA199,5(A) Al99,98R* Al99,8 Al99,7 Al99,5 Al99 E-Al 2007 2011 2014 2017A 2117 2024 AlCu4PbMgMn AlCu6BiPb AlCu4SiMg AlCu4MgSi(A) AlCu2,5Mg AlCu4Mg1 AlCuMgPb AlCuBiPb AlCuSiMn AlCuMg1 AlCu2,5Mg0,5 AlCuMg2 3003 3103 3004 3005 3105 3207 AlMn1Cu AlMn1 AlMn1Mg1 AlMn1Mg0,5 AlMn0,5Mg0,5 AlMn0,6 AlMnCu AlMn1 AlMn1Mg1 AlMn1Mg0,5 AlMn0,5Mg0,5 AlMn0,6 5005A 5505 5305 5605 5110 5310 5019 5049 5051A 5251 5052 5454 5754 5082 5182 5083 5086 AlMg1(C) Al99,9Mg1 Al99,85Mg1 Al99,98Mg1 Al99,85Mg0,5 Al99,98Mg0,5 AlMg5 AlMg2Mn0,8 AlMg2(B) AlMg2 AlMg2,5 AlMg3Mn AlMg3 AlMg4,5 AlMg4,5Mn0,4 AlMg4,5Mn0,7 AlMg4 AlMg1 Al99,9Mg0,5 Al99,85Mg1 AlRMg1 Al99,85Mg0,5 AlMg0,5 AlMg5 AlMg2Mn0,8 AlMg1,8 AlMg2Mn0,3 AlMg2,5 AlMg2,7Mn AlMg3 AlMg4,5 AlMg5Mn AlMg4,5Mn AlMg4Mn 6101B 6401 6005A 6012 6060 6061 6082 EAlMgSi(B) Al99,9MgSi AlSiMg(A) AlMgSiPb AlMgSi AlMg1SiCu AlSi1MgMn E-AlMgSi0,5 Al99,9MgSi AlMgSi0,7 AlMgSiPb AlMgSi0,5 AlMg1SiCu AlSi1MgMn 铝焊工艺 7020 7022 7072 7075 AlZn4,5Mg1 AlZn5Mg3Cu AlZn1 AlZn5,5MgCu AlZn4,5Mg1 AlZnMgCu0,5 AlZn1 AlZnMgCu1,5 8011A AlFeSi(A) AlFeSi 铝焊工艺 *) 与DIN EN相比不同之处 DE 50 (SG-Al99,98R)* 1199 A99 - - DE 51 SG-Al99,8 1080A A8 G1A - DE 52 SG-Al99,5 1050A - G1B - DE 53 SG-Al99,5 Ti - - - - DE 54 SG-AlMn1 3103 - NG3 - DE 55 DE 57 SG-AlMg2,5Mn 0,8SG-AlMg2Mn0,8Zr (5049) - - - DE 56 SG-AlMg3 5754 - - - DE 58 SG-AlMg5 5356 A-G5MC NG6 ER5356 DE 59 SG-AlSi5 4043 A-S5 NG21 ER4043 DE 60 SG-AlSi12 4047 A-S12 4047A ER4047 DE 61 SG-AlSi10Mg 4045 - -- - DE 63 DE 64 SG-AlMg4,5Mn SG-AlMg4,5MnZr 5183 (5556) A-G4,5MC 5183 ER5183(ER5556) DE 65 DE 67 SG-AlMg2,7Mn SG-AlMg2,7MnZr 5554 - NG52 ER5554 DE 68 (SG-AlSi7Mg)* - - - - DE 76 (L-AlSi12)* - - - - 母材举例 2014 AlCu4SiMg 3003 AlMn1Cu 1060 Al99,6 2036 AlCu2Mg0,5 3004 AlMn1Mg1 1100 Al99,0Cu 2219 AlCu6Mn 1350A EAl99,5(A) 5101 EAlMgSi 7005 AlZn4,5Mg1,5Mn 5005 AlMg1(B) 6005 AlSiMg 7020 AlZn4,5Mg1 5050 AlMg1,5(C) 6063 AlMg0,7Si 7021 AlZn5,5Mg1,5 5052 AlMg2,5 6201 EAlMg0,7Si 7039 AlZn4Mg3 5454 AlMg3Mn 6351 AlSiMg0,5Mn 7046/7146 AlZn7Mg1 5086 AlMg4 6061 AlMg1SiCu 5083 AlMg4,5Mn0,7 6082 AlSi1MgMn 5456A AlMg5Mn1(A) 5356 AlMg5Cr(A) 填充金属举例 2319 AlCu6Mn(A) 3003 AlMn1Cu 5554 AlMg3Mn(A) 1080A Al99,8(A) 5654 AlMg3,5Cr 4043A AlSi5(A) 1050A Al99,5 5183 AlMg4,5Mn0,7(A) 4145 AlSi10Cu 1450 Al99,5Ti 5356 AlMg5Cr(A) 4047A AlSi12(A) 5556A AlMg5Mn 标准 & 数据表: - 填充金属, DIN 1732 第一部分 - 焊缝的焊前准备, DIN 8552 第一部分 - MIG 焊铝; 数据表 DVS 0913 和 DVS 0933 铝焊工艺 铝焊的填充金属 填充金属 有效直径 母 材 MIG TIG SG-Al 99.5 DIN 1732 W.Nr. 3.0259 AWS ER 1100 0.8mm 1.0mm 1.2mm 1.6mm 2.0mm 3.0mm Al 99.5 Al 99. Al 99.8 Al 99.7 SG-AlMg 5 DIN 1732 W.Nr. 3.3556 AWS ER 5356 0.8mm 1.0mm 1.2mm 1.6mm 2.0mm 3.0mm AlMg5, AlMg 3, AlMgMn, AlZnMg1 采用镁作为主要合金的铸铝组成 G-AlMg3，G-AlMg3Si，G-AlMg10 AlMgSi1，G-AlMg5 ，G-AlMg5Si SG-AlSi 5 DIN 1732 W.Nr. 3.2245 AWS ER 4043 0.8mm 1.0mm 1.2mm 1.6mm 2.0mm 3.0mm AlSi 5 AlMgSi 0.5 AlMgSi0.8 AlMgSi1 铸铝合金硅含量 7%以上 铝焊工艺 基本上所有铝都可以采用上述合金进行焊接。选择同质焊丝对于选择正确的填充金属来说是很 重要的。注意：在可热处理铝合金工件的焊接中不能采用铝硅合金作填充焊丝，否则焊缝会变色。 填充金属的选择取决于母材的类型，同时还要考虑到对机械性能和化学性能的要求 填充金属 母材 Al 99.5 Ti Al 99.8 Al 99.5 AlMn AlMg 5 Al 99.5 AlMg 4.5 Mn AlMg 3 AlMg 5 AlMgSi 1 AlZn 4.5 Mg AlCuMg AlSi 5 AlMgSi 1 AlZn 4.5 Mg AlCuMg G-AlSiMg G-AlSiCu AlSi 12 G-AlSi 12 G-AlSiMg G-AlSiCu 直径 1.0mm 和 1.2mm 的焊丝与 1.6mm 焊丝的价格差距也是应当考虑的。高效率的脉冲电源允 许使用直径更大的焊丝。此外直径越大的焊丝越容易传送。 Ф1.2mm 焊丝的氧化面积和表面污染面积比Ф1.0mm 的要多 44%。  较小的氧化面积  较小的污染面积 焊丝的存储 ·室温下保存 ·不超过 1年 ·焊后密封保存（经验：容器里加硅胶等吸潮剂） ·防止污染 铝焊工艺 采取这些措施可减少焊丝对氢的吸收(氢元素易导致气孔，热裂纹，硬化等缺陷)，从而提高焊 接质量。 耐腐蚀性 当焊接接头由纯铝或不可热处理强化铝合金构成时, 很少或几乎没有减少其耐腐蚀性。“很少 或几乎没有减少”, 是因为材料中Mg的含量高(>3.5% Mg), 焊接的热量不再意味着是改 变微观结构进而减小耐腐蚀性的因素。事实上Al8Mg5相在理论上会形成于晶界处，如果 金属较长时间处于 100 °C – 230 °C的温度范围内,这些Al8Mg5相会减弱材料的晶间 腐蚀。 然而，相关的长时间保持在临界温度范围内，是为了把它们带走所必须的，这 就是为什么它和通常的焊接过程所发生的有着很大的不同的原因。 对于那些可时效硬化的铝合金, 其最高的抗腐蚀性是靠人工时效或更多的手段来实现。 于是焊接热量对这些合金的抗腐蚀性有着相反的影响。 此外,抗腐蚀性的减弱还由于母材和填充金属间存在电位差。例如，对于7000系列的材 料来说，合适的影响HAZ将反映在母材和5000系列的焊丝的阳极性变强。其结果是内部 腐蚀加强。 可焊性 材料的特性 铝的焊接与钢完全不同。钢的熔化温度在 1500℃左右，而铝的熔点在 660℃左右。铝合金的熔 点介于 550~660℃之间。 ·Al 99.5%, 熔化温度在 658-659℃之间，气体不能及时溢出 ·AlMg4.5Mn,熔化温度在 575-640℃之间，较长的凝固区间使气体能够很好的溢出。 ·铝的导热性是钢的四倍，在焊接时，必须采用大的热量输入。铝的热膨胀系数是钢的两倍， 因此焊接变形及焊接应力增加。还有一个必须考虑的问题是铝表面的高熔点氧化膜（熔点 2040℃），氧化膜包住了焊件，妨碍了焊接的进行。 铝的焊接热影响区不会变脆或硬化，相反对于形变强化和时效强化的铝合金焊后可能会发生软 化。 纯 铝（Al 99.9; Al 99.5） 可焊性好 天然硬铝合金（AlMg 和 AlSi 合金） 可焊性好 热处理强化铝合金（AlMgSi 和 AlZnMg） 可焊性好 AlCu(Cu 含量接近 6%)AlCuMg 和 AlZnMgCu(Cu 含量接近 1.4~3.0%) 可焊性差 铸造合金基本可焊，其可焊性取决于铸造缺陷（拉模铸造的除外） 铝焊工艺 普通铝材的物理性质： 材料 导电性 在 20℃时 S m/mm2 导热性 在 20℃时 W/cm k 凝固温度范围/℃ Al99.5 33.5-35.5 2.26-2.29 659-658 AlMg5 14.0-19.0 1.20-1.34 625-590 AlMg4.5Mn 15.0-19.0 1.20-1.30 640-575 AlMgSi0.5 26.0-35.0 2.00-2.40 650-615 AlMg1 SiCu 23.0-26.0 1.63 640-695 AlZn4.5Mg1 21.0-25.0 1.54-1.67 655-610 G-AlSi 12 17.0-26.0 1.30-1.90 580-570 G-AlSi 10Mg 17.0-26.0 1.30-1.90 600-550 不同铝合金焊丝的导电性对焊缝几何形状的影响： 也就是：Sm越高，金属的导电性越好。 结论：填充金属对焊缝截面形状的影响很大。 铝焊工艺 物理性质： a) 热膨胀系数是钢的 2 倍，导致大的焊接变形和残余应力 解决措施： ·制定合理的焊接工艺 ·选择适当的焊接方法 ·工件定位后能够横向收缩。 b) 导热系数是钢的 4 倍，易产生气孔，厚板焊接时会产生熔化缺陷。尤其是在焊接 AlZn4.5Mg1 时。 重要: 焊 AlZnMg 合金, 通过200 °C – 300 °C 的温度范围时间越短越好 强度从390 N/mm²开始下降 ⇒ 至 350 N/mm² 2分钟后 ⇒至 320 N/mm² 6分钟后 ⇒至 280 N/mm² 10分钟后 继续很长时间导致微观结构晶粒粗大= 晶间腐蚀加强-警告！不要输入太多热量 高温： 低温 : 不要使金属过热! 会降低强度! 为什么? 因为晶界就像自然的屏障一样阻碍晶粒间的滑动。如果过热，晶粒变大。因此晶间表面 积变小，缺少了滑动面的阻碍屏障，于是金属的强度降低。 或者选择:在后续工艺中重新时效 措施: DVS 1608 预热不要超过推荐的温度： 150 °C = 室温下有80% 的强度 200 °C =室温下有60% 的强度 在 400 °C时, 室温下仅有10% 的强度!        铝焊工艺 使用的测量工具: 温度计，热量探针，热粉笔或相应的温度焊剂 合适的方法: 小块云杉木 (350 °C = 浅棕色, 400 °C = 棕色, 450 °C =深棕色, 500 °C = 黑色) 使用还原性的 C2H2 火焰 氧化层的影响 氧化层（Al2O3）能引起熔化缺陷，在焊接时易形成夹杂（警告：焊碳钢时也是同样情形），同 时也是焊缝产生气孔的重要原因，因为氧化层仅在 MIG 电弧附近为液态，且仍然固化的非常迅速。 解决措施： ·机械清除氧化层 ·化学清洗（酸洗） ·电弧清除（阴极破碎作用） ·添加焊剂（保护气，电焊条药皮或埋弧焊粉，焊料等。）  工件去毛刺 注意： 焊接方法对热输入量、电弧清理能力（交流）及能量的集中程度有着重要的影响。 铝焊工艺 焊接方法 采用哪种焊接方法焊接铝受以下因素的影响： ·对焊接质量的要求 ·生产成本 ·焊接位置 ·工件类型 ·材料的厚度。 TIG 交流焊 铝及铝合金的TIG焊时, 交流焊(电流极性变化) 是常用的方法。之所以必须是因为母材 （熔点约 550 °C – 660 °C） 上覆盖有一层高熔点的氧化膜。 (熔点约 2040 °C – 2100 °C)。 该氧化层在交流的正半波电流被清除 (参照焊枪), 接下来的负半波用于熔化母材。 这种交变的电流使得焊接电源必须具备: 首先，过零点后的再引弧能力强;第二，让弧柱发出的噪音越小越好。 优点: 单面焊双面成型不须衬垫。 全位置焊接性能好 焊缝外观漂亮 不需后续工序 缺点: 焊接速度慢 铝焊工艺 填充金属熔化困难  8 mm 以上板须预热 变形大 相应软化区域大 TIG 直流 氦气焊 美国在1940年最先将TIG直流钨极接负氦气保护的方法用于焊铝。 非常高的热量密度(70%的电弧能量作用于工件)迅速形成熔池,熔化的熔池表面张力的 作用将氧化物推到熔池边缘。 焊缝表面呈暗灰色。TIG直流焊在某种意义上来说较适合 自动焊。 优点: 焊接速度快 低的焊接加强 低变形 热输入量低，不需淬水 气孔和未熔合缺陷少 熔深大 缺点: 弧长要严格保证一致 必须做好焊前准备工作 铝合金的手工电弧焊 (MMA) 铝合金的MMA焊接使用须加熔剂和稳弧剂的焊条。焊接采用直流，工件接负。因为铝合 金的手工电弧焊焊缝冷却凝固非常快，大量的气泡未逃逸出来，焊接质量比气体保护焊 差。所以铝的手工电弧焊不能用于结构件的焊接。可以用来修补AlSi合金的铸造件。焊 条仅有：S-AlSi 12 和 S-AlSi 5. MIG 焊 这种情况下，主要采用脉冲电弧技术。并且是一个脉冲过渡一个熔滴，焊接过程几乎没有飞溅。 调查研究表明对不同的填充金属和保护气体，不同形状的脉冲可大大改善焊接的效果。在铝焊 接领域，材料越来越薄，这要求电源能够在较低的能量下也能提供稳定的电弧。因此电源必须具有 较低的基值电流和灵敏的弧长调节，即当焊枪发生变化时，弧长必须保持不变。 铝焊工艺 MIG 焊的优点： ·可焊接薄板材料（0.8mm） ·可事业更粗的焊丝直径(更好的送丝特性) ·适于各种位置焊接 ·低热输入量 ·变形小 ·可实现全自动化焊接 缺点： • 易产生气孔 • 焊厚板材料时，没有垫板难以进行平焊位置的双面焊单面成型 • 定位焊时易产生焊接缺陷 铝焊工艺 铝焊丝的特殊性质 焊枪： ·为了推送软的铝焊丝，焊枪需要合适的石墨导管或特氟龙导管作为导丝管，枪颈处也 需合适的导丝管。 ·对铝焊丝，导丝管的直径必须比焊丝的直径大一号。 · 对纯铝或铝硅合金，最好采用推拉式送丝系统。 送丝： 与钢焊丝相比，铝焊丝很软。这就要求送丝系统在送丝过程中没有摩擦。采用四轮驱动可提供 足够的推力，使得焊丝能够在很低的接触压力下传送。在多数情况下, 送丝轮采用光滑的半圆形凹 槽。 =〉压力轮压力调整建议 － 前送丝轮的压力要略大于后送四轮的压力。 － 如果用手抓住焊丝的末端，送丝轮应该会打滑地转动， － 送出的焊丝长度不应低于 800mm。 注意： 如果低于 800mm － 送丝阻力会过大（F2 马达电流负载测试） － 驱动轮的阻力过大 铝焊工艺 － 导丝管的阻力过大 或 － 送丝轮的传动不均匀 － 送丝轮的压力太大，导致焊丝表面受损 送丝轮: 错误：如果送丝轮的凹槽表面太粗糙，在送丝时则相当于刮削焊丝表面 错误：如果送丝轮的凹槽边太锋利，则送丝时铝焊丝表面会产生铝绒丝 正确：如果送丝轮的凹槽表面精磨过，且槽边光滑。 可达到完美的送丝效果 铝焊工艺 铝焊的起弧与收弧 焊接程序可防止在焊缝起始处未熔透 铝不仅密度低，而且导热性好。所以在起弧点时会产生未熔合现象，为消除这种现象的产生， 电源在起始焊接时要输出一个大的焊接电流，这样可使母材在起弧的时候就开始熔化。一旦溶池有 足够的热输入量之后，电源开始将焊接电流降到设定值。而在焊缝的末端，设定的焊接电流有可能 将溶池烧穿，电源需再次将焊接电流降到收弧填坑电流。 =〉经验：铝焊的起弧和收弧的设置取决于金属板的厚度。起弧电流为焊接电流的 135%，衰减到焊 接电流的时间为 1 秒，收弧电流为焊接电流的 50%，采用这样的规范一般可以获得满意 的焊接效果。 如果您的焊接电源没有提供这样的功能，则须按 DVS1608 的规定，加引弧和收弧板。 铝焊工艺 协同脉冲 (又称双脉冲，低频调制脉冲) 焊接铝合金时推荐使用协同脉冲，焊缝呈鱼鳞纹形（尤其机械化和自动化领域），相当美观。 操作模式 协同脉冲是指焊接电流围绕平均焊接电流值以脉冲形式上下变化的脉冲电弧。 脉冲电弧的上下两个峰值是通过调节送丝速度而改变的。送丝速度落差 dFd(0-2m/min)的值可 以在开始菜单里调。 例如： VD=10m/min,dFd=1.5m/min,则峰值 1=8.5m/min,峰值 2=11.5m/min。 频率F(每秒0.5-5个周波)决定了在两个能量点之间变化多少次，频率也可以在开始菜单里调。 如果频率 F=0,那么协同脉冲功能就被关闭了。 对于低峰值时的电弧，弧长的调节依靠调节弧长参数（例如，Jobmaster 的焊炬，送丝，远程 控制，…） 而对于高峰值的电弧，弧长的调整必须在设置菜单里用”Arl”选项设置。 下图所示为协同波脉冲的工作模式 铝焊工艺 铝焊接的保护气 采用纯氩作为保护气能可以保证稳定的熔滴过渡，但在焊缝强度和防止氢气孔方面比采用氩与 氦混合气的效果要差。实践证明含有 30%~70%氦的氩与氦的混合气有许多优点。最常用的混合气是 50%的氦和 50%的氩。 对于相同的弧长，氦的含量越高,电弧电压越高。 近几年来，出现了 O2 与 N2 含量仅有百万分之几的混合气 ，这些保护气的重要优点是保持电弧 的稳定。 O2 与 N2 既不能提高熔深，也不能减少气孔率。 保护气： 氩气： 氩气是通常焊接工作的标准保护气体。 氩气： 70% 氦气 30%：用于要求气孔很少的焊接，以及纯铝和大厚板的焊接中。 氩气： 50% 氦气 50%：用于要求无气孔的焊接中，尤其是对于纯铝。例如：含铝 99.5% 和 99.8%的纯铝,或大厚板。 铝焊工艺 气体流量（氩气）： • 短路电弧 12-15L/min • 喷射和脉冲电弧 15-20L/min 焊缝形状 氦的含量越高，焊缝越宽，熔深越深，焊缝成形越好。并且可用于高速焊接。 铝焊工艺 焊前准备 焊接时要求工件和焊缝非常清洁，否则焊缝抗腐蚀力下降，并且容易引起气孔。就焊前准备而 言，铝和钢是完全不同的。 焊钢用的工具不能用于焊铝，铝必须在无尘、干燥的环境下焊接或保存。工作时必须穿戴干净 的工作服和手套。 铝对划痕的影响很敏感，因此不能用尖锐的刻画工具刻痕或用打印记机压印。通常，可采用铅 笔进行标记。在用挤压、锤击和火焰矫正法矫正铝的变形时也必须遵循上述原则。此外，火焰矫正 法只有在向厂商咨询后才能实行。 根部间隙焊接时，易产生氧化物夹杂，为了防止夹杂，可采取先打底焊，敲渣后再封焊的措施， 也可以采取使用垫板的方法。 焊接接头形式 焊接接头的形状主要取决于材料的厚度和焊接工艺。对全机械化的焊接，通常采用垫板来保 证既焊透又不烧穿。对于密封的 Y 形或 U 形接头，封底焊道应先采用 TIG 焊，然后采用 MIG 焊。 板 厚（mm） 坡口形状 焊丝直径 mm 焊接电流 A 焊接速度 cm/min 氩气流量 l/min 焊层数 2 || ．8 110 80 12 1 3 || 1．0 130 75 12 1 4 || 1．2 160 70 15 1 5 || 1．2 180 70 15 1 6 || 1．6 200 65 15 1 8 V 1．6 240 60 16 1 10 V 1．6 260 60 16 2 12 V 1．6 280 55 18 2 16 V 1．6 300 50 20 3 20 V 1．6 320 50 20 3 铝焊工艺 手工焊工艺规范： 这些参数值受保护气、材料和电弧的类型的影响。 铝焊工艺 焊接缺陷 保护气体不足的后果 保护气体不足会导致熔池与空气发生反应，产生很多气孔。 焊铝时产生气孔的主要原因是氢气和氮气（N2 含量超过 0.5%,气孔产生率就会升高） 氢的来源： ·潮湿或污染的焊接区 ·潮湿或污染的填充金属 ·填充金属中的氢 ·焊枪漏气 ·空气的侵入 ·电弧不稳 ·导气管质量差或漏气而导致保护气体潮湿 未熔合 只有电弧有足够的能量熔化坡口面，才能形成稳定的接头。 铝焊工艺 其它有影响的规范 ·热输入量 ·焊丝的导电性 ·电源的外特性曲线 ·电弧类型 ·保护气体的成分 为防止未熔合的产生，必须做好焊前清理和焊接操作 下面是一些常见的错误: 坡口角度太小 应该为：60°-70° 钝边太高 焊缝间隙太大 错边太大 焊缝的盖面焊太大，产生未熔合 应该是：盖面焊之前要先打低，以 保证焊缝完全熔合 焊缝连接处未熔合，焊缝连接处未清渣，并且搭接 不足。 正确：焊缝末端应清渣，并且在焊缝末端前引弧 铝焊工艺 如果焊枪的位置不正确，那么电弧就会只熔化焊缝的一边，结果造成未熔合导致接头未焊牢。 氧化物夹杂 少量的氧化物对于电弧的稳定是必要的，但是太多则容易引起氧化物夹杂，氧化物夹杂 会引起动态载荷裂纹。 裂纹 为了防止热裂纹，焊接时通常采用超硬铝合金材料。弧坑裂纹是铝在大幅度收缩时引起 的。可以通过使用垫板或收弧填坑程序（电源必须与此程序相配）来防止。 焊前清理也有助于防止裂纹的产生。