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。
合 金
典 型 用 途
2014
应用于要求高强度与硬度(包括高温)的场合。飞机重型、锻件、厚板和挤压材料,车轮与结构元件,多级火箭级燃料槽与航天器零件,卡车构架与悬挂系统零件
2019
是个获得工业应用的2XXX系合金,目前的应用范围较窄,主要为铆钉、通用机械零件、结构与运输工具结构件,螺旋桨与配件
2024
飞机结构、铆钉、构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件
2048
航空航天器结构件与兵器结构零件
2124
航空航天器结构件
2218
飞机发动机和柴油发动机活塞,飞机发动机汽缸头,喷气发动机叶轮和压缩机环
2219
航天火箭焊接氧化剂槽,超音速飞机蒙皮与结构零件,工作温度为-270~300摄氏度。焊接性好,断裂韧性高,T8状态有很高的抗应力腐蚀开裂能力
2618
模锻件与自由锻件。活塞和航空发动机零件
2A02
工作温度200~300摄氏度的涡轮喷气发动机的轴向压气机叶片
2A06
工作温度150~250摄氏度的飞机结构及工作温度125~250摄氏度的结构铆钉
2A10
强度比2A01合金的高,用于制造工作温度小于等于100摄氏度的结构铆钉
2A11
飞机的中等强度的结构件、螺旋桨叶片、交通运输工具与建筑结构件。的中等强度的螺栓与铆钉
2A12
蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、铆钉等,建筑与交通运输工具结构件
2A14
形状复杂的自由锻件与模锻件
2A16
工作温度250~300摄氏度的航天零件,在室温及高温下工作的焊接容器与气密座舱
2A17
工作温度225~250摄氏底的零件
2A50
形状复杂的中等强度零件
2A60
发动机压气机轮、导风轮、风扇、叶轮等
2A70
飞机蒙皮,发动机活塞、导风轮、等
2A80
航空发动机压气机叶片、叶轮、活塞、涨圈及其他工作温度高的零件
2A90
航空发动机活塞
3A21
飞机油箱、油路导管、铆钉线材等;建筑材料与食品等工业装备等
5052
此合金有良好的成形加工性能、抗蚀性、可烛性、疲劳强度与中等的静态强度,用于制造飞机油箱、油管,以及交通车辆、船舶的钣金件,仪表、街灯支架与铆钉、五金制品等
5056
镁合金与电缆护套铆钉、拉链、钉子等;包铝的线材广泛用于加工农业捕虫器罩,以及需要有高抗蚀性的其他场合
5083
用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合,诸如舰艇、汽车和飞机板焊接件;需严格防火的压力容器、致冷装置、电视塔、钻探设备、交通运输设备、元件、装甲等
5086
用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合,例如舰艇、汽车、飞机、低温设备、电视塔、钻井装置、运输设备、零部件与甲板等
5A02
飞机油箱与导管,焊丝,铆钉,船舶结构件
5A03
中等强度焊接结构,冷冲压零件,焊接容器,焊丝,可用来代替5A02合金
5A05
焊接结构件,飞机蒙皮骨架
5A06
焊接结构,冷模锻零件,焊拉容器受力零件,飞机蒙皮骨部件
6005
挤压型材与管材,用于要求强高大于6063合金的结构件,如梯子、电视天线等
6009
汽车车身板
6010
薄板:汽车车身
6061
要求有一定强度、可焊性与抗蚀性高的各种工业结构性,如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、家具、机械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材
6A02
飞机发动机零件,形状复杂的锻件与模锻件
7049
用于锻造静态强度与7079-T6合金的相同而又要求有高的抗应力腐蚀开裂勇力的零件,如飞机与零件——起落架液压缸和挤压件。零件的疲劳性能大致与7075-T6合金的相等,而韧性稍高
7050
飞机结构件用中厚板、挤压件、自由锻件与模锻件。制造这类零件对合金的要求是:抗剥落腐蚀、应力腐蚀开裂能力、断裂韧性与抗疲劳性能都高
7075
用于制造飞机结构及 他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构件、模具制造
7175
用于锻造用的高强度结构性。T736材料有良好的综合性能,即强度、抗剥落腐蚀与抗应力腐蚀开裂性能、断裂韧性、疲劳强度都高
7178
供制造航空航天器的要求抗压屈服强度高的零部件
7475
机身用的包铝的与未包铝的板材,机翼骨架、桁条等。其他既要有高的强度又要有高的断裂韧性的零部件
7A04
飞机蒙皮、螺钉、以及受力构件如大梁桁条、隔框、翼肋、起落架等
应用举例:铝母线的焊接
大中型发电机组的槽形和管形,小型机组的板状母线。
1、母线材质、焊接材料及设备
母线材质:L2工业纯铝;
焊材:丝301或丝311;
焊接设备:交流氩弧、熔化极气体保护焊机。
2、对接坡口及接头垫板
(1)对接坡口及其尺寸
δ≤6mm,不开坡口,间隙2-5mm;
δ=6-20mm,70ºV型坡口,间隙5-8mm,钝边1-2mm。
(2)坡口根部垫板
1)铝质或钢质;
2)垫板的大小视母线形状和尺寸而选择;
3)母线为板状或槽状时,选板形垫板;
4)母线为管形时,一般选纯铝垫圈;
5)母线封闭外壳的环缝对接选用带弧形槽的钢垫板。
3、清洗工艺
(1)焊丝清洗:分焊丝整理,碱洗,酸洗,烘干存放几个步骤。烘好的焊丝要随即使用,避免再次氧化。
(2)焊件坡口清理
1)化学清洗 :采用清洗剂进行清洗。
2)机械清洗:先用(、松香或汽油)擦拭表面除油污,然后用细钢丝刷或刮刀使母材焊接区刮至有金属光泽为止。
(3)焊接过程中的清理
清除焊接过程中出现的黑斑、粘合、夹渣(铲削)。
4、焊接工艺
(1)预热:一般可采取电阻炉加热。高一些为好,但不要超过250ºC。
(2)工艺要点:TIG焊
1)大规范参数:钨棒直径3-6mm,焊丝直径2.4-6mm,焊接电流250-400A,氩气流量15-20l/min(视喷嘴大小决定)。
2)点焊要求
直线焊缝先点焊两端,后点焊中部至少三处,每处约60~80mm;
外壳环焊缝每隔60º点焊一处,每处长约80mm左右;
管形主母线沿圆周均分2-4处点焊,每处长约40-50mm。
3)好用铝制引弧板引弧和收弧。
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