铝合金类别
通常以四位数字标明:位数字: 合金成分
1000系列:材料含99%以上之纯铝
2000系列:铜(Copper)为主要之成分---易热处理以提高强度, 但提高了腐蚀性
3000系列:锰(Manganese)为主要之成分----增加硬度
4000系列:硅(Silicon)为主要之成分-----为焊条之理想材料
5000系列:镁(Magnesium)为主要之成分-----提高强度及抗腐蚀
6000系列:镁与硅为主要之成分-----以硅化镁存在,可热处理提高强度及易加工
7000系列:锌(Zinc)为主要之成分-----经热处理提高强度,为所有铝合金中强度高
五系
5000系列铝合金代表5052、5005、5083、5A05系列。5000系列铝棒属于较常用的合金铝板系列,主要元素为镁,含镁量在3-5%之间。又可以称为铝镁合金。主要特点为密度低,抗拉强度高,延伸率高。在相同面积下铝镁合金的重量低于其他系列.在常规工业中应用也较为广泛。在我国5000系列铝板属于较为成熟的铝板系列之一。
铝的特性
a)优点
铝及铝合金是目前应用广泛之飞机制造材料。
重量轻,差不多是同体积铜或钢的1/3重量。
防腐蚀能力强。
可反射能—可见光、热、电磁波。
导电及导热能力强,且又是非铁磁性。
容易接合(焊接、铆接或胶合)
外观及表面易处理
机械性质良好,经加工处理后强度高、延展性高
存量多
b)缺点
当温度升高超过200℃,强度大幅减弱
当温度下降时倾向脆性材料
焊后处理
(1)焊后清理 焊后留在焊缝及四周的残存焊剂和焊渣等会破坏铝表面的钝化膜,有时还会腐蚀铝件,应清理干净。外形简单、要求一般的工件可以用热水冲洗或蒸气吹刷等简单方法清理。要求高而外形复杂的铝件,在热水中用硬毛刷洗擦后,再在60℃~80℃左右、浓度为2%~3%的铬酐水溶液或溶液中浸洗5 min~10 min,并用硬毛洗擦刷,然后在热水中冲洗擦涤,用烘箱烘干,或用热空气吹干,也可自然干燥。
(2)焊后热处理 铝容器一般焊后不要求热处理。假如所用铝材在容器接触的介质条件下确有明显的应力腐蚀敏感性,需要通过焊后热处理以消除较高的焊接应力,来使容器上的应力降低到产生应力腐蚀开裂的临界应力以下,这时应由容器设计文件提出特别要求,才进行焊后消除应力热处理。如需焊后退火热处理,对于纯铝、5052、5086、5154、5454、5A02、5A03、5A06等,推荐温度为345℃;对于2014、2024、3003、3004、5056、5083、5456、6061、6063、2A12、2A24、3A21等,推荐温度为415℃;对于2019、2A11、6A02等,推荐温度为360℃,根据工件大小与要求,退火温度可正向或负向各调20℃~30℃,保温时间可在0.5 h~2 h之间。
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。
焊前预备
(1)焊前清理 铝及铝合金焊接时,焊前应严格清除工件焊口及焊丝表面的氧化膜和油污,清除质量直接影响焊接工艺与接头质量,如焊缝气孔产生的倾向和力学性能等。常采用化学清洗和机械清理两种方法。
1)化学清洗 化学清洗,质量稳定,适用于清理焊丝及尺寸不大、成批生产的工件。可用浸洗法和擦洗法两种。可用、汽油、煤油等表面往油,用40℃~70℃的5%~10%NaOH溶液碱洗3 min~7 min(纯铝时间稍长但不超过20 min),活动净水冲洗,接着用室温至60℃的30%HNO3溶液酸洗1 min~3 min,活动净水冲洗,风干或低温干燥。
2)机械清理 在工件尺寸较大、生产周期较长、多层焊或化学清洗后又沾污时,常采用机械清理。先用、汽油等擦试表面以除油,随后直接用直径为0.15 mm~0.2 mm的铜丝刷或不锈钢丝刷子刷,刷到露出金属光泽为止。一般不宜用砂轮或普通砂纸打磨,以免砂粒留在金属表面,焊接时进进熔池产生夹渣等缺陷。另外也可用刮刀、锉刀等清理待焊表面。
工件和焊丝经过清洗和清理后,在存放过程中会重新产生氧化膜,特别是在湿润环境下,在被酸、碱等蒸气污染的环境中,氧化膜成长得更快。因此,工件和焊丝清洗和清理后到焊接前的存放时间应尽量缩短,在天气湿润的情况下,一般应在清理后4 h内施焊。清理后如存放时间过长(如超过24 h)应当重新处理。
(2)垫板 铝及铝合金在高温时强度很低,液态铝的活动性能好,在焊接时焊缝金属轻易产生下塌现象。为了焊透而又不致塌陷,焊接时常采用垫板来托住熔池及四周金属。垫板可采用石墨板、不锈钢板、碳素钢板、铜板或铜棒等。垫板表面开一个圆弧形槽,以焊缝成型。也可以不加垫板单面焊双面成型,但要求焊接操纵熟练或采取对电弧施焊能量严格自动反馈控制等工艺措施。
(3)焊前预热 薄、小铝件一般不用预热,厚度10 mm~15 mm时可进行焊前预热,根据不同类型的铝合金预热温度可为100℃~200℃,可用氧一乙炔焰、电炉或喷灯等加热。预热可使焊件减小变形、减少气孔等缺陷。
拉丝机对电缆线或圆棒的准备解决质量可以同时危害到标准件,等金属制品制造业企业的产品质量。拉丝机属于金属制品机械设备行业硬质合金模贝拉丝机,拉丝机普遍应用于不锈钢线,制绳丝,预应力钢丝,标准件等金属制品的生产制造和预加工处理。
一、熔化极气体保护电弧焊的概念及分类
使用熔化电极,以外加气体作为电弧介质,并保护金属熔滴,焊接熔池和焊接区高温金属的电弧焊方法,称为熔化极气体保护电弧焊。
根据焊丝材料和保护气体的不同,可将其分为以下几种方法,如图所示。
按焊丝分类可分为实芯焊丝焊接和药芯焊丝焊接。
用实芯焊丝的惰性气体(Ar或He)保护电弧焊法称为熔化极惰性气体保护焊,简称MIG焊(Metal Inert Gas Arc Welding).
用实芯焊丝的富氩混合气体保护电弧焊,简称MAG焊(Metal Active Gas Arc Welding)。
用实芯焊丝的CO2气体保护焊,简称CO2焊。
用药芯焊丝时,可以用CO2或CO2+Ar混合气体作为保护气体的电弧焊称为药芯焊丝气体保护焊。
还可以不加保护气体,这种方法称为自保护电弧焊。
二、普通MIG/MAG焊和CO2焊的区别
CO2焊的的特点是:成本便宜、生产。但是存在飞溅量大、成型差的缺点,因而有些焊接工艺采用普通MIG/MAG焊。
普通MIG/MAG焊是以惰性气体保护或以富氩气体保护的弧焊方法,而CO2焊却具有强烈的氧化性,这就决定了二者的区别和特点。
与CO2焊相比MIG/MAG焊的主要优点如下:
1) 飞溅量减少50%以上。在氩或富氩气体保护下的焊接电弧稳定,不但射滴过渡与射流过渡时电弧稳定,而且在小电流MAG焊的短路过渡情况下,电弧对熔滴的排斥作用较小,从而了MIG/MAG焊短路过渡的飞溅量减少50%以上。
2) 焊缝成形均匀、美观。由于MIG/MAG焊熔滴过渡均匀、细微、稳定,所以焊缝成形均匀、美观。
3) 可以焊接许多活泼金属及其合金。电弧气氛的氧化性很弱,甚至无氧化性,MIG/MAG焊不但可以焊接碳钢、高合金钢,而且还可以焊接许多活泼金属及其合金,如:铝及铝合金、不锈钢及其合金、镁及镁合金等。
4) 大大地提高了焊接工艺性、焊接质量和生产效率。
三、脉冲MIG/MAG焊和普通MIG/MAG焊的区别
普通MIG/MAG焊的主要熔滴过渡形式是大电流时的射流过渡和小电流时的短路过渡,因而小电流仍存在飞溅量大、成型差的缺点,尤其是有些活泼金属在小电流下无法焊接如铝及合金、不锈钢等。
因而出现了脉冲MIG/MAG焊,其熔滴过渡特点是每个电流脉冲过渡一个熔滴,就其实质而言属于射滴过渡。与普通MIG/MAG焊相比其主要特点如下:
1)脉冲MIG/MAG焊的佳熔滴过渡形式是一个脉冲过渡一个熔滴。这样通过调节脉冲频率就能够改变单位时间内熔滴过渡的滴数,也就是焊丝熔化速度。
2)由于一脉一滴的射滴过渡,熔滴直径大致与焊丝直径相等,则熔滴电弧热较低,也就是熔滴温度低(与射流过渡和大滴过渡相比)。所以提高了焊丝的熔化系数,也就是提高了焊丝的熔化效率。
3)因熔滴温度低,所以焊接烟雾少。这样一方面降低了合金元素的烧损,另一方面改善了施工环境。
与普通MIG/MAG焊相比其主要优点如下:
1)焊接飞溅小,甚至无飞溅。
2)电弧指向性好,适于全位置焊接。
3)焊缝成形良好,熔宽较大,指状熔深特点减弱,余高小。
4)小电流焊接活泼金属(如铝及其合金等)。扩大了MIG/MAG焊射流过渡的使用电流范围。脉冲焊时焊接电流从射流过渡的临界电流附近一直到几十安的较大电流范围内均可实现稳定的射滴过渡。
由上述可知脉冲MIG/MAG的特点和优点,但是任何事物都不可能无缺的。和普通MIG/MAG相比其不足之处如下:
1) 焊接生产效率习惯性感觉略低。
2) 对焊工人员素质要求较高。
3) 目前来说焊接设备价格较高。
三、脉冲MIG/MAG焊的选用主要工艺决定
针对以上对比结果,脉冲MIG/MAG焊虽然有诸多优点是其它焊无法实现和比拟的,但是其同样存在设备价格高、生产效率略低、焊工不易掌握的问题。所以脉冲MIG/MAG焊的选用主要由焊接工艺要求决定的。就目前国内的焊接工艺标准,以下焊接基本上使用脉冲MIG/MAG焊。
1)碳钢类。对焊缝质量、外观要求较高的场合,主要是压力容器行业,如锅炉、化工换热器、中央空调换热器,还有水电行业水轮机的涡壳等。
2)不锈钢类。使用小电流(200A以下在此称小电流,下同)和对焊缝质量、外观要求较高的场合,如机车、化工行业的压力容器等。
3)铝及其合金类。使用小电流(200A以下在此称小电流,下同)和对焊缝质量、外观要求较高的场合,如动车、高压开关、空分等行业。尤其是动车,包括南车集团四方车辆车、唐山车辆厂和长客等及为他们外协加工的小厂家。据业内消息,到2015年国内所有省会和人口超过50万的城市均实现通动车,可见动车的需求量之大,焊接工作量和焊接设备的需求之大。
4)铜及其合金类。根据目前的了解情况,铜及其合金基本上都使用脉冲MIG/MAG焊(在熔化极气保焊范围内)。
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