「焊接知识|铝焊丝】MIG铝合金焊丝质量控制因素分析
功能介绍 介绍高科技的动态 一、铝焊丝铝焊丝是一种柱状强度相对较差的柔软材料，并且在熔融时对氢溶解度极敏感，因此，它在生产环境中的成功与否很大程度上取决于其在生产过程中所应用的方法和控制手段合理与否。对MIG铝焊丝性能影响大的是表面抛光度、焊丝清洁度、焊丝直径控制程度以及焊丝翘距和螺旋情况。
二、严格控制和维护冲模质量
严格控制和维护冲模质量对于连续生产出铝焊丝尤为重要。
为了在整个拉丝过程中产生连续的表面，使用质量好的拉丝冲模和润滑剂。因为不同铝合金需要有不同的工作特性，所以通常在生产过程中会对其进行中间热处理操作。这些中间热处理不仅是必要的，而且是具备合适的机械特性所的，从而获得优良的送丝特性。当拉拔到所期望的焊丝尺寸后，对铝焊丝进行清洁，这是个非常重要的步骤，这将在本质上决定成品是否能通过X-射线检测并达到焊接质量标准要求。另外，对清洁操作的也是非常重要的，伊萨在焊丝生产过程中进行严格的测试，以确保清洁程序持续有效。通常焊丝的检测是在拉拔、清洁和缠绕完成后进行。测试样品被焊接后，用X-射线来检测焊丝的完整焊接特性。
三、焊丝直径控制
除表面质量特征外，拉丝冲模质量和维护质量对控制焊丝直径和焊接连贯性都非常重要。 相对于AWS而言，伊萨是在更加严格的公差范围内来生产铝焊丝的。这种严格连贯的控制焊丝直径由此而产生的连续的电弧特性使终用户受益良多。铝焊丝直径的微小差异都会使电弧特性产生的变化，变化的结果就是以过高或过低的电流大小形式反映，两者都会产生多种形式的焊接缺陷。 伊萨对焊丝直径的严格控制（见图2）确保了稳定的焊接参数（即使在更换丝盘后），这一点在那些利用焊接工艺本身而非焊接工人对参数严格控制的自动焊上的应用，是一个非常重要的因素。
四、翘距和螺旋
缠卷焊丝具有连续性的翘距和螺旋能确保连续的电接触、平滑的电弧特征和更连贯的焊透。AWS规格要求线轴上焊丝的翘距和螺旋不论是应用自动还是半自动焊接设备，都应该能够适合无间断的送丝。 绕在线轴上焊丝的翘距大小可用从线轴上取下的一圈焊丝进行测量。当从线轴上切下一段焊丝并放在平面上后，其应形成一个自由的圆形，直径在小和大直径之间。缠绕铝焊丝如果翘距不适当或不协调，将导致在焊接过程中焊丝与焊嘴之间电极接触的中断，这种情况的后果是降低电弧稳定性，而较差的电弧特性可能引起焊接不连续。 通过从线轴上取下的焊丝可用来测量绕在线轴上的铝焊丝的螺旋情况，焊丝取一圈以上，通常是3～4圈。当焊丝从线轴上切下后，应把其放在一个杆上，杆呈水平，焊丝圈垂直挂在杆上。两个焊丝圈之间的大距离不应超过规定的大尺寸。过多的螺旋会导致在焊接过程中，焊丝从导电嘴出来时将产生游离，使其接触不良。这种情况对于全自动焊接特别有害，如机器人焊接时可能导致未熔合及未焊透等焊接缺陷的产生。伊萨开发了满足优要求的翘距和螺旋，并应用控制和检测手段对其进行校验和维护。
五、表面抛光和清洁
铝焊丝表面抛光程度很大程度上取决于原铝材性能质量，其特性是影响焊丝性能的大因素。通常铝焊丝由一个直径约9mm的铝丝再经拉拔加工而成。美国焊接协会的标准在很大程度上控制着这些焊丝的化学组分。然而焊丝制造商可能给自己在被规定范围内进行更严格的成分控制，来帮助其实现可控的生产性、焊接性，从而其焊接金属强度特性。 生产实践，丝棒的物理质量极为重要，产品中的杂质或间断能在整个生产过程中传递，从而导致终产品质量严重低劣。为此，伊萨公司应用一种特的刨削技术生产出光滑且清洁的表面，从而提高焊丝的送丝性能，并能通过X-射线检测的焊缝。这种刨削技术有效地去除了焊丝表层的不连续层，并且使终产品避免产生因表面藏纳污垢而导致的焊缝气孔。
严格控制和维护冲模质量对于连续生产出铝焊丝尤为重要。为了在整个拉丝过程中产生连续的表面，使用质量好的拉丝冲模和润滑剂。因为不同铝合金需要有不同的工作特性，所以通常在生产过程中会对其进行中间热处理操作。这些中间热处理不仅是必要的，而且是具备合适的机械特性所的，从而获得优良的送丝特性。当拉拔到所期望的焊丝尺寸后，对铝焊丝进行清洁，这是个非常重要的步骤，这将在本质上决定成品是否能通过X-射线检测并达到焊接质量标准要求。另外，对清洁操作的也是非常重要的，伊萨在焊丝生产过程中进行严格的测试，以确保清洁程序持续有效。通常焊丝的检测是在拉拔、清洁和缠绕完成后进行。测试样品被焊接后，用X-射线来检测焊丝的完整焊接特性。
六、其他质量控制要点
铝焊丝制造过程中的全面质量控制要求在整个生产过程中对产品质量进行连贯的维护以及校验。伊萨使用一个基于ISO9001质量体系进行铝焊丝生产，这个体系是对美国焊接协会国家标准AWS A5.10《裸铝和铝合金焊接电极与焊条规范》的一个补充。 另外，许多认证协会每年都对产品质量和QA体系进行审查，例如Lloyd＇s造船登记、TUV Rheinland、DB、Det Norske Veritas和Germanischer Lloyd＇s，他们要求通过对受检样品的测试达到检验焊丝的目的，包括破坏性和非破坏性试验。
结语 对于那些关心焊接质量、致力于降低修复率及提高生产力的铝焊接制造商而言，应用铝焊丝是非常重要的。因为即使是影响铝焊丝质量的瑕疵，如清洁度、焊丝直径或表面状况所可能引起的问题，对那些追求持续合格的铝焊接件生产用户而言，都会导致的麻烦。
焊丝都用到那些地方？
含硅12%的高硅低温焊丝，这种产品不仅可以用于铝合金的焊接，还可以用于普通用途的铜合金的焊接，具有较好的抗腐蚀性能。铝焊时可用于1060、1350、3003、3004、3005、5050、6061、6951、7005和铝合金铸件710、711的焊接
是含镁5%及少量钛细化晶粒的铝镁合金焊丝，具有良好的耐蚀性、抗热裂性、强度高，可锻性好，是铝镁合金氩弧焊基本的填充焊材，在铝硅镁、铝锌镁合金的焊接及铝镁合金铸件的补焊上也被采用。如化工压力容器、自行车、铝滑板车等运动器材，机车车厢、兵工生产、造船、航空等行业。
含铝99.7%，广泛用于换热器、电力、建筑、电解铝、各种喷焊等行业
河南机械焊接焊丝都用到那些地方？
含硅5%的铝硅合金焊丝，流动性好，抗热裂能力强，但延展性不足。常用于6061等6系列铝合金、3系和2系铝合金及铸铝的焊接。广泛用于船舶、机车、化工、食品、运动器材、模具、家具、容器、集装箱。
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铝合金是以铝为基体元素和加入一种或多种合金元素组成的合金。一般采用交直流方波钨极氩弧焊和脉冲MIG焊进行焊接，脉冲MIG焊又分为一脉一滴脉冲MIG焊和高速脉冲MIG焊。脉冲MIG焊采用焊丝分为：纯铝焊丝301；铝硅焊丝4043；铝镁焊丝5356；保护气采用高纯度氩气：99.99%Ar。
铝合金具有重量轻、抗腐蚀、易成型等优点；随着新型硬铝、超硬铝等材料的出现使得这类材料的性能不断提高，因而在航空、航天、高速列车、高速舰艇、汽车等工业制造领域得到了越来越广泛的应用。
由于铝及其合金化学活泼性很强和自身的属性，使得在焊接时较困难，对焊缝的质量控制要求较高，主要为：
1、铝及其合金，表面易形成氧化膜：Al2O3或MgO，且多具有难熔性质（Al2O3熔点约为2050℃，MgO熔点约为2500℃）。
2、氧化膜(Al2O3或MgO)密度同铝的密度极其接近，所以也容易成为焊缝金属的夹杂物。
3、氧化膜（MgO）可以吸收较多的水分而形成焊缝气孔。
4、铝及其合金导热性强，焊接时容易造成不熔合现象。
5、铝及其合金的线膨胀系数大约为碳钢的2倍；导热性又强，比钢约大一倍多；凝固时的体积收缩率较大，约为6.5％，而铁为3.5％。焊接后容易产生变形、热裂纹以及热影响区的软化、强度降低等问题。
针对以上问题，采用四川玛瑞焊业发展有限公司高速脉冲MIG焊机可以很好的解决以上问题，同时获得的焊接质量。
高速脉冲MIG焊机焊接时电弧过度脉冲频率为3kHz—5kHz，自动形成压缩电弧，电弧电流密度大，从而使焊接时：
① 电弧更集中，小电流焊接时可以代替TIG焊
② 穿透力更强，不易造成未熔合
③ 搅拌力更大和更深，不易造成气孔和夹渣
④ 高速脉冲对Al2O3破除效果好
⑤ 焊接速度更快，热影响区小、变形小
另外，还得注意气孔的形成原因和焊接参数匹配。焊缝气孔的出现一般多为氢气孔。氢气孔的形成主要为：
1、弧柱气氛中的水分: 弧柱空间总是或多或少存在一定数量的水分，尤其在潮湿季节或湿度大的地区进行焊接时，由弧柱气氛中水分分解而来的氢，溶入过热的熔融金属中，可成为焊缝气孔的原因。
2、焊丝、母材表面氧化膜的吸附水份：铝合金焊丝、母材的表面氧化膜中含有不致密的MgO或Al2O3，焊接时，在熔透不足的情况下，母材坡口端部未除净的氧化膜中所吸附的水分，常常是产生焊缝气孔的主要原因。
3、保护气体不纯：保护气体多为氩气，氩气中含有水份或杂质，焊接时造成焊缝气孔。
一般说来，铝及其合金焊接线能量越大，焊缝性能下降的趋势也越大。对于熔合区，除了防止晶粒粗化，还可能因晶界液化而产生显微裂纹。所以，熔合区的变化主要是恶化塑性。因而焊接工艺参数应选用既不造成未熔合又不过烧的合理参数才能确保铝及其合金的焊接质量。
铝铝焊丝又称铝铝药芯焊丝，因此种焊丝可以把铝材和铝材焊接起来而得名。它不同于普通铝焊丝要用氩弧焊机焊接，也不同于铝硅焊丝4047需要配合钎剂才能焊接，而只需通过火焰或感应直接可以钎焊焊接（因为自带钎剂，所以不需要另加钎剂）。
此焊丝焊接出来的工件的抗拉抗剪强度（接头牢固性不低于基材）、导电性能、耐腐蚀性能都较好，而且质量稳定，此焊丝的钎剂成分和性能见嵩峰机电。
与使用氩弧焊机用铝焊丝焊接相比，用铝铝焊丝工人操作简单、焊接设备简单、焊接不会使基材的结构发生变化
铝焊丝如何选择
为了得到性能良好的焊接接头，应从焊接构件使用目的考虑，选择适合于母材的铝焊丝作填充材料。
（1）焊缝金属的裂纹敏感性
选择具有熔化温度低于母材的填充金属，可大大减小热影响区中晶间裂纹倾向。故用合金含量母材的焊丝作填充金属，通常可防止焊缝金属裂纹。如含0.6%硅的6061合金，如果用6061作填充金属，裂纹敏感性很大，但用含5%硅的4043焊丝作填充金属，熔化温度比母材低，在冷却过程中比母材具有更好的塑性以消除引起裂纹的收缩应力，所以抗裂性良好。还应注意避免产生对裂纹敏感的焊缝金属成分，如在铝合金焊缝中不希望有镁与铜的组合，因此5000系列焊丝还应用于焊接2000系列母材；面2219焊丝不应用于5000系列的母材。
（2）接头强度
焊接接头的强度随着焊丝的合金元素含量变化。即对于非热处理合金的焊接接头强度，按1000系、4000系和5000系的次序。在5000系中随镁、锰等含量增加，焊接接头强度按5554、5654、5356、5183、5556的顺序增加。
（3）接头的加工性（塑性）
需要弯曲加工的焊接接头，一般加工性受塑性的影响，而塑性随着强度的而降低。特别是含3%镁以上的母材（5154、5056、5082、5182、5083、5086）避免使用含硅的焊丝（4043、4047）。这种组合形成大量的Mg2Si，塑性下降。
(4)阳极氧化处理后的色差
为了提高耐蚀性，焊后常进行阳极氧化处理，若焊缝金属的成分明显不同于母材，或焊缝金属的铸造组织不同于母材的压延组织，焊缝金属在阳极氧化工艺处理后产生色差。例如含硅的4000系焊丝的焊缝阳极氧化处理后呈灰黑色，2000第、5000系和6000系母材呈银白色。所以若外观颜色匹配是重要指标时，选择焊丝时考虑所形成焊缝组织的成分及组织。
(5)高温下接头的力学性能及耐蚀性
含3%镁以上的5000系焊丝（5654、5356、5556、5183）应避免在使用温度65摄氏度以上的结构中采用，因为这些合金对应力腐蚀裂纹很敏感，在上述温度和腐蚀环境中会发生应力腐蚀龟裂。
为什么MIG焊铝的工艺难题较多？
A：MIG焊铝的工艺难题主要有：
〈1〉铝及铝合金的熔点低（纯铝660℃），表面生成高熔点氧化膜（AL2O3 2050℃），容易造成焊接不熔合。
〈2〉低熔点共晶物和焊接应力，容易产生焊接热裂纹。
〈3〉母材、焊材氧化膜吸附水分，焊缝容易产生气孔。
〈4〉铝的导热性是钢的3倍，焊缝熔池的温度场变化大，控制焊缝成型的难度较大。
〈5〉焊接变形较大。
Q ：为什么MIG焊铝要用Φ1.2/Φ1.6焊丝？
A ：MIG焊铝时，因焊丝的熔化速度很快，送丝速度高；铝焊丝刚性小，比较软，推丝送进时，细焊丝容易堆丝打弯，影响正常焊接。所以一般使用Φ1.2/Φ1.6铝焊丝。
Q： 什么叫清洁宽度？
A ：TIG交流和MIG直流反接焊铝时，负电极（母材）表面上集中发射电子的光亮微小区域—“阴极雾化区”，此区域为清洁宽度，清理铝表面氧化膜。
