铝及铝合金焊接规程详解
本规程规定了铝及铝合金焊接的基本要求，适用于铝及的手工钨极氩弧焊或气焊或熔化极氩弧焊等焊接的铝及铝合金制单层容器、衬铝容器的铝焊接工艺。
一、焊接用材料：
1.焊接用氩气纯度≥99.99%，≤-55℃，并应符合GB/T4842或GB10624的规定。当瓶装氩气的压力≤0.5Mpa时不宜使用。（氩气内含氮量≥0.04%，否则焊缝表面上会产生淡或草绿色的氮化镁及气孔；含氧量≥0.03%，否则熔池表面上可发现密集的黑点、电弧不稳和飞溅较大；含水量≥0.07%，熔池将沸腾并焊缝内产生气孔）。
2.手工钨极氩弧焊电极采用铈钨电极。电极直径应根据焊接电流大小来选择（使用时一般比焊接电流所要求的规格大一号的钨极），电极端部应为半球形（制作半球形方法：用比焊接电流所要求的规格大一号的钨极，将端部磨成锥形，垂直夹持电极，用比所用钨极要求的电流大20~30A的电流在试板上起弧并维持几秒钟，钨极端头即呈半球形。如果钨极被铝污染，则重新打磨或更换钨极；轻微污染时，可电流使电弧在试板燃烧一会，即能烧掉污染物）：铈钨电极直径mm
2
2.5
3.2
4.0
5.0
（正接时）焊接电流A
100~200
170~250
200~300
350~480
500~675
（反接时）焊接电流A
15~25
17~30
20~35
35~50
50~70
（交流时）焊接电流A
85~160
120~210
150~250
240~350
330~460
3.用MIG焊铝合金时，由于铝焊丝比较软，为避免咬伤焊丝，送丝轮不允许用带齿轮的送丝轮，不宜用推丝式；送丝软管不准用弹簧管而是用聚四氟乙烯或尼龙制品，不然由于磨削而污染或堵塞软管。MIG通常用直流反极性。
4.焊剂主要作用是去除氧化膜和其它一些杂质，使用时可用无水酒精调成糊状或直接将焊剂粉放在坡口和两侧。当焊接角焊缝时应选用那些焊后容易清除熔渣的焊剂；铝镁合金用焊剂不宜含有钠的组成物。
5.不同牌号的铝材相焊时，当图纸和工艺都没有规定时，按耐腐蚀性能较好和强度级别较低的母材去选择焊丝材料。在焊接铝镁合金或铝锰合金等耐蚀铝合金时，宜采用含镁量或含锰时与母材相近或比母材稍高的焊丝。焊丝可从GB/T10585《铝及铝合金焊丝》选取，也可从GB/T3190《变形铝及铝合金化学成分》和GB/T3197《焊条用铝及铝合金线材》中选取。焊丝选用时可参考下面几个表（表3和表4摘自《焊接手册》）：
焊前准备：
1.铝材坡口加工应采用机械方法（含剪切），如采用等离子火焰方法加工应从变色部分机械加工去掉不少于3mm，加工后的坡口表面应平整、光滑，不得有裂纹、分层、夹杂、毛刺、飞边和氧化色。坡口表面应呈银白色的金属光泽；必要时对坡口及两侧不少于50 mm范围内进行PT。
2.焊丝、坡口表面及其两侧不少于50 mm范围内进行表面清理（包括去表面氧化膜、鳞片、污染和不合格的氧化色）。打磨可用φ0.15~0.2不锈钢丝盘刷、金属磨头（即电动铣刀）、手工盘铣机、锉刀（应是铝弧形锉刀）、刮刀和（沾的白布应干净，不要使用棉布或棉纱，以避免擦拭时带出毛绒），但应注意这些工具在使用前应被清理干净，清理时也应注意不要把氧化膜以压入母材内，因此清理时不要太用力；但不准用砂轮或普通砂纸打磨，因为铝材很软而导致砂粒留在铝材里，焊后就易产生气孔和夹渣等缺陷。
3.对于外委热加工的部件，如封头等，原则上在进厂后应对铝材表面进行PT，必要时对不能确定的部位进行RT。
4.焊丝表面可用不锈钢丝刷或干净的油砂纸擦洗；对表面氧化皮较厚的焊丝在焊前打磨后还需要化学清理。化学清理：用70℃、5%~10%的NaOH溶液浸泡0.5~3min左右后用清水冲洗，接着用15%左右的HNO3溶液在常温下浸泡约1~2min后用温水冲洗，再用手持式吹风机（不能用空气压缩机，因为空气中有水和油）吹干再放入烘箱中100℃烘干即可使用。对铝材也可参考此法。
5.清理干净的焊丝和焊件应保持清洁和干燥，不得用手触摸和口吹焊接部位，焊工一般戴白色的焊工手套，不要因为怕麻烦而戴脏手套；焊前严禁污染，否则应重新进行清理，局部污染可局部重新清理；好用白纸覆盖在坡口用两侧。一般机械清理后应立即焊接，如清理后4h之内未焊，焊前就应重新清理。
6.焊件装配应准确，如果装配不良时，应考虑换部件，而不得强行组对，以避免造成过大的应力。在正式焊接前应对坡口尺寸进行检查，合格后方可施焊。
7.定位焊选用的焊丝及采取的工艺措施与焊接工艺相同。
8.焊件组对时在应力集中处（如焊缝交叉处和工件上的转角处等）尽量避免进行定位焊，定位焊缝长度和间距可按下表：（mm）
母材厚度
定位焊间距
每段定位焊缝长度
＜3
3~6
＞6
接管或法兰
40~50
50~60
50~80
2~4点
4~6
5~10
10~12
每点3~8
9.定位焊缝不得有裂纹、气孔、夹渣等缺陷，否则清除重焊。重焊应在附近区域进行，而不要在原处点焊；对接焊缝间隙在工艺没规定时，可按2~4mm。
10.对于会熔入焊缝的定位焊缝焊透和清除其表面的氧化层（只允许银白色），并使焊缝两端平滑过渡以便于接弧，否则就应修整。在冷态零件上施焊时，电弧应在始焊稍作停留一下，待母材边缘开始熔化时，再及时加丝焊接，以始焊点焊透。
11.焊接纵缝时，在焊件两端放置引弧板和退弧板，引弧板和退弧板采用与被焊件相同牌号和厚度的铝材。焊接环缝时尽量避免产生弧坑。
12.焊接过程中定位焊点开裂，造成板边错位或间隙变化，应立即停止焊接，经修复后才能继续施焊。
13.在焊接过程中，应先钢丝刷清理上层焊缝表面的黑灰和氧化物。焊时注意处理火口，即收弧处。引弧可在离焊接始端10~20mm，再迅速回始端焊接，层采用直线焊接，为了获得良好的成形，其它层焊时可以横向摆动，并在两侧稍停一下，以便熔合。
14.铝焊接变形和焊时易产生塌陷，因此在焊前应有针对性地制作夹具和垫板。采用夹具时一般零件正都需要夹紧，并且夹具的刚性和夹紧力大小要适中，因为过小取不到控制变形作用，过大则焊缝拘束度太强易导致焊缝开裂，夹紧力按350Kg/100mm为宜。软性铝材夹具可为碳钢或不锈钢，可以减缓散热；强化铝材可用铝材制造夹具，这样可以加强散热。纵缝夹具可用琴键式，环缝可用液压胀形夹具。纵缝装配时可适当间隙，以便焊后有收缩余地；环缝（包括圆形凸缘、法兰等）则留些反向错边或扳边，因为焊后凸缘会塌陷变形。垫板材料一般为不锈钢或碳钢，对要求不高的铝材焊接可用石墨制作垫板。选择垫板材料还应考虑对焊缝冷却速度的影响。当铝板较厚或垫板装配间隙较大时，可用粘土泥封住间隙，焊后去掉即可。垫板尺寸可按下图：
材料及尺寸
A
B
C
不锈钢或碳钢
石 墨
焊接原理
利用一切可利用的热源加热母材至400℃（温度可高不可低），靠母材热传导熔融焊丝成型
WE53的操作注意细节
1）母材的表面清理干净。即清即焊。
2）母材的温度得达到400℃，包括焊接的过程中母材的温度也要保持400℃，并且温度可高不可低。
3）忌讳用火焰刻意去烧WE53焊丝，母材温度达到400℃以后，焊丝自然会靠母材热传导熔融。
WE53低温铝焊丝下焊丝的方法
一边用热源加热焊接处，一遍用WE53焊丝划焊接处，就像划火柴一样，划焊丝的角度是60度-80度角度，划一下收回来，收回来再划，反复这个操作直到将WE53焊丝划到母材上面薄薄一层为正确效果，就像将蜡烛划到红的铁上面的那种效果（如果是像蚯蚓一样爬到母材上的话说明划的角度力度不正确或者错误地用火烧了焊丝）。当用WE53焊丝划母材表面得时候，热源尽量回避一下避免直接用热源去烧焊丝，可以将热源移动到焊接处附近而不能够完全移除热源，这样的好处是避免热散失。
WE53焊丝的温度掌握
按照上面介绍的下焊丝的方法可以避免对温度掌握不敏感的师傅烧坏薄铝，因为你在边加热，边划WE53焊丝的过程实际上也是一个测试温度的过程，因为母材的温度不够的话，WE53焊丝是不会熔融到母材上面的，不熔融到母材，表明母材温度不够，温度不够你就不用担心烧坏母材，就放心大胆地继续加热。
WE53不锈钢小刷的用处
1）焊前作表面处理，破除铝的表面得氧化膜，通俗地说刷“起毛”。
2）当加热划焊丝到母材上面后，此时用不锈钢的小刷刷拭熔融的WE53焊层，至母材毛细，然后方便后面的第二遍焊接，换句话说，只有经过2遍的焊接才是完整的焊接，第二遍焊接是在遍刷拭的基础上进行，这样才能够表现出很好的浸润性。
铝及铝合金焊接篇
Q ：为什么叫纯铝？它们是如何分类的？
A：工业纯铝：含铝量≥99.00% 。
国产牌号：L1、L2、L3、L4、L5
国际型号：1060、1035、1100、1200、1370等
国产焊丝牌号：HS301
Q： 为什么叫铝合金？它们是如何分类的？
A ：在铝材中加入镁、硅、锰、铜、锌等合金元素，形成不同的组织和性能，形成不同系列的铝合金材料，如：
〈1〉铝铜合金LY19、2014、2219、2024
〈2〉铝锰合金
LF21、3003、3005、3105国产焊丝牌号：HS321
〈3〉铝硅合金
LT1、4A11、4043、4047国产焊丝牌号：HS311
〈4〉铝镁合金
LF2--LF16、5005、5052、5182、5356国产焊丝牌号： HS331
〈5〉铝镁硅合金LD2、LD31、6061、6063、6070
〈6〉铝铜镁锌合金7005、7050、7075、7475
〈7〉铝铜镁锂合金8090等
Q ：为什么MIG焊铝要用亚射流过渡？
A：亚射流过渡—在射流过渡的电弧成分中调试出3—5%的短路过渡成分，电弧长度较短，电弧不漂移，气体保护和阴极雾化效果好，产生气孔的倾向小，焊缝内在质量高。
Q ：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。
基本的铝合金知识和MIG 焊技巧
铝合金越来越多的用于机械制造行业. 随之而来的是对铝合金焊接的要求也越来越高。目前国外MIG 焊铝的技术工艺日趋成熟, 主要用于全焊接铝合金游轮、火车及汽车箱体、摩托车架、压力容器、轨道交通、工作平台及飞机等。
这里仅介绍基本的铝合金知识和MIG焊技巧 (所有材料牌号参照AWS 标准)。
1.铝合金分类及对应焊材
1.1. 纯铝 (1xxx 系列), 可焊性很好, 对应焊材: ER1100 、 ER4043
1.2. 铝铜合金 (2xxx 系列), 可焊性较差, 对应焊材: ER4043、ER4015、ER2319
1.3. 铝锰合金 (3xxx 系列), 可焊性很好, 对应焊材: ER4043、ER5356
1.4. 铝硅合金 (4xxx 系列), 一般用于制造焊丝 (4043、4047)
1.5. 铝镁合金 (5xxx 系列), 高强度, 可焊性很好, 对应焊丝: ER5356、ER5183 等
1.6. 铝镁硅合金 (6xxx 系列), 应用广, 可焊性好, 对应焊丝: ER5xxx、ER4xxx
1.7. 铝锌合金 (7xxx 系列), 高强度, 用于飞机制造业, 可焊性很差易裂, 对应焊丝: ER5356 (7005 和7039 母材)
1.8. 其它铝合金 (8xxx 系列), 可焊性很差
2.铝合金MIG 焊对焊接设备的要求
2.1. 直流CV 焊接电源或脉冲电源
2.2. 送丝机构及推拉式焊枪
2.3. 铝焊接用导电嘴 (孔径比碳钢用稍大)
2.4. 连接电缆
2.5. Ar 及流量计 (也有Ar+He 混合气)
3.焊前准备工作 (非常重要)
3.1. 清理工件待焊处油污 (擦拭)
3.2. 用不锈钢丝刷或砂轮去除待焊处氧化膜 (至少20毫米范围)
3.3. 如用水冷焊枪, 确保无漏水
3.4. 确保焊丝处于干净无损坏状态
3.5. 确保送丝轮, 送丝软管处于良好状态
4. 焊接参数 (仅供参考)
4.1. 根据不同的材料和板厚选用不同型号的焊丝和直径
4.2. 常用焊接规范:
4.2.1. 0.8 毫米焊丝 (板厚小于3毫米): WFS: 12-15m/min, I=70-130A, U=17-21V，焊速=600-1125mm/min
4.2.1. 0.9 毫米焊丝 (板厚小于5毫米): WFS: 10-12m/min, I=145-175A, U=20-22V，焊速=600-1125mm/min
4.2.3. 1.0 毫米焊丝 (板厚大于5毫米): WFS: 8-12m/min, I=150-200A, U=22-24.5V，焊速=600-1125mm/min
4.2.4.1.2 毫米焊丝 (板厚大于5毫米): WFS: 7.5-10m/min, I=190-220A, U=22-26V，焊速=600-800mm/min
4.2.5. 1.6 毫米焊丝 (板厚大于5毫米): WFS: 5-8m/min, I=240-330A, U=24-30V，焊速=400-800mm/min
4.3. 注:
4.3.1. 角焊比对接焊规范稍大, 立焊和仰焊规范比上述稍小
4.3.2. ER4043 (ER4XXX) 焊丝取下限值, ER5356 (ER5XXX) 取上限值
4.3.3. 保护气流量: 10-20L/MIN, 仰焊时多一些, 用粗焊丝时多一些
4.3.4. 焊丝干伸长度: 12-15mm
4.3.5. 过渡方式: 喷射过渡 (Spray arc transfer)
4.3.6. 极性: DC+ (直流反接)
5. 操作技巧
5.1. 半自动焊时总是左焊法 (右焊时焊缝成型很差, 表面发黑, 易产生未熔合缺陷),收弧时回焊接10 毫米左右以消除弧坑裂纹
5.2. 立焊时总是立向上焊
5.3. 自动焊时焊枪与焊缝轴线在行走方向 (无论左右) 成95-100度角。
总之, MIG 焊铝合金比焊一般钢材难一些, 但是如果准备充分, 材料设备匹配, 操作方法得当, 就可以得到很好的效果。
镍基合金焊丝焊接注意事项:
1、焊接处须油污、铁锈、水份等表面杂质。
2、焊接时，采用小线能量，建议采用较低的道间温度。
3、所使用的氩气的纯度要在以上且气体的流量控制要适当，通常焊接电流在100-200A时，气体流量约为10-15L/min。
4、施焊时有适当的设施，否则保护气体易受风的影响而致气体保护不良。使焊道劣化而发生气孔。
5、适当选择喷嘴及控制钨电的恰当伸岀长度。
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