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
铝及铝合金资料密度低，强度高，热电导率高，耐腐蚀才能强，具有的物理特性和力学功能，因而广泛应用于工业商品的焊接构造上。长期以来，因为焊接办法及焊接技术参数的选择不当，构成铝合金零件焊接后因应力过于会集发生严峻变形，或因为焊缝气孔、夹渣、未焊透等缺点，致使焊缝金属裂纹或原料疏松，严峻影响了商品质量及功能。
1.铝合金焊丝材料特点
铝是银白色的轻金属，具有的塑性、较高的导电性和导热性，一起还具有抗氧化和抗腐蚀的才能。铝很简单氧化发生三氧化二铝薄膜，在焊缝中简单发生夹杂物，然后损坏金属的连续性和均匀性，降低其机械功能和耐腐蚀功能。常见铝合金母材和焊丝的化学成分及机械功能。
2.铝合金资料的焊接难点
(1)很简单氧化。在空气中，铝简单同氧化合，生成细密的三氧化二铝薄膜(厚度约0.1-0.2μm)，熔点高(约2050℃)，远远铝及铝合金的熔点(约600℃摆布)。氧化铝的密度3.95-4.10g/cm3，约为铝的1.4倍，氧化铝薄膜的外表易吸附水分，焊接时，它阻止根本金属的熔合，很简单构成气孔、夹渣、未熔合等缺点，引起焊缝功能降低。
(2)易发生气孔。铝和铝合金焊接时发生气孔的首要原因是氢，因为液态铝可溶解很多的氢，而固态铝几乎不溶解氢，因而当熔池温度疾速冷却与凝结时，氢来不及逸出，简单在焊缝中构成气孔。氢气孔目前难于完全避免，氢的来历很多，有电弧焊气氛中的氢，铝板、焊丝外表吸附空气中的水分等。实践，即便氩气按GB/T4842标准需求，纯度到达99.99%以上，但当水分含量到达20ppm时，也会呈现很多的细密气孔，当空气相对湿度80%时，焊缝就会显着呈现气孔。
(3)焊缝变形和构成裂纹倾向大。铝的线胀大系数和结晶缩短率约比钢大两倍，易发生较大的焊接变形的内应力，对刚性较大的构造将促进热裂纹的发生。
(4)铝的导热系数大(纯铝0.538卡/Cm.s.℃)。约为钢的4倍，因而，焊接铝和铝合金时，比焊钢要耗费更多的热量。
(5)合金元素的蒸腾的烧损。铝合金中含有低沸点的元素(如镁、锌、锰等)，在高温电弧效果下，很简单蒸腾烧损，然后改动焊缝金属的化学成分，使焊缝功能降低。
(6)高温强度和塑性低。高温时铝的强度和塑性很低，损坏了焊缝金属的成形，有时还简单构成焊缝金属塌落和焊穿表象。
(7)无色彩改变。铝及铝合金从固态转为液态时，无显着的色彩改变，使操作者难以把握加热温度。
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