铝及铝合金的焊接铝及铝合金的焊接.doc

? 母材分析 工业纯铝具有铝的一般特点，密度小，导电、导热性能好，抗腐蚀性能好，塑性加工性能好，可加工成板、带、箔和挤压制品等，可进行气焊、氩弧焊、点焊。 工业纯铝不能热处理强化，可通过冷变形提高强度，惟一的热处理形式是退火，再结晶开始温度与杂质含量和变形度有关，一般在200℃左右。退火板材的σb=80～100MPa，σ0.2=30～50MPa，ζ=35%～40%，HB=25～30。经60%～80%冷变形，虽然能提高到150～180MPa，但ζ值却下降到1%～1.5%。增加铁、硅杂质含量能提高强度，但降低塑性、导电性和抗蚀性。 以下为母材的化学成分 表2-1 母材（L2）化学成分（GB/T3190—1996) 牌号 Al Si Mn Fe Cu L2 99.6 0.25 0.03 0.35 0.05 ? 母材的焊接性分析 一、物理及化学性质分析 纯铝的熔点低（660℃），熔化时颜色不变，难以观察到熔池，焊接时容易塌陷和烧穿；热导率是低碳钢的三倍，散热快，焊接时不易熔化；线膨胀系数是低碳钢的二倍，焊接时易变形；在空气中易氧化成致密的高熔点氧化膜Al2O3（熔 点2050℃），难熔且不导电，焊接时易造成未熔合、夹渣并使焊接过程不稳定。 因此纯铝的焊接性比低碳钢差，所以纯铝的焊接性主要有：焊接过程中易氧化、 能耗大、容易产生气孔（主要是氢气孔）、容易形成焊接热裂纹、焊接接头容易软化、焊接接头的耐蚀性下降。 1、易氧化 铝1060和氧的亲和能力很大，在常温下铝容易同氧化合，在铝的表面生成致密的Al2O3薄膜，能防止金属的继续氧化，对自然防腐蚀有利，但是给焊接带来了困难。这是由于氧化铝薄膜的熔点高（约2050℃），远远超过铝1060的熔点，而且密度很大3.95～4.10g/m2,约为铝1060 的1.4倍，加之1060 导热性很强，焊接时容易造成不融合现象，也容易成为焊缝金属的夹杂物，形成夹渣缺陷。同时氧化膜可以吸收较多的水分，焊接时会促使焊缝生成气孔。 2、容易产生气孔 由于铝1060 中不含碳，不存在生成CO 气孔的条件，而氮又不溶于铝，因此 一般认为铝 1060 产生气孔的主要原因是氢。氢能大量的溶于液态铝，几乎不溶于固态铝。在焊接高温下，氢在液态铝中的溶解度急剧下降，如果熔池金属溶入过饱和的氢，在一定的冷却速度下，过饱和氢将从液态金属中析出形成微小的气泡。在铝的熔池凝固过程中析出氢一方面形成新的微小的小气泡，另一方面将扩展到已形成的微小气泡中，并使它发展长大。与此同时，由于铝1060的相对密度小，气泡上浮较慢，如果冷却速度较快，气泡来不及逸出熔池，凝固后就留在焊缝中形成气孔。若熔池凝固过程比较缓慢的进行，能有足够的时间使氢气泡逸出熔池，就不会在焊缝中形成气孔。反之，如果熔池凝固速度很快，氢来不及由液态金属中析出，而是固溶于铝中形成过饱和固溶体，也不会析出气体形成气孔。可见冷却速度是影响产生气孔的重要条件之一。 3、焊接热裂纹 铝1060非热处强化合金在熔化焊时很少产生裂纹，只有在杂质含量超过规定范围，或刚性很大的不利条件下，才会产生裂纹。 铝1060 产生热裂纹的原因与它的成分和焊接应力有关。由于铝1060 的线膨胀系数比铁将近大一倍，而其凝固时的收缩率又比铁大两倍，因此铝焊件的焊接应力大。 4、高的导热性和导电性 铝1060的导热系数很大，约为钢的四倍，而且热容量也比钢大近一倍，因此 焊接铝1060时比钢要消耗更多的热量。为得到高质量的焊接接头，必须采用能量集中、功率大的热源才能进行正常的焊接，特别在工件厚度较大时更为明显。 铝1060的导电性好，电阻焊时需要更大功率的电源。 5、高温使强度和塑性低 高温时铝1060的强度和塑性很低，如370℃时强度仅为1MPa左右，常常不能支持液体熔池的重量，破坏了焊缝金属的成型，有时还容易造成焊缝金属的塌落和烧穿。 6、无色泽变化 铝1060从固态转变为液态时，无明显的颜色变化，所以不易判断熔池的温度， 另外，温度升高时，铝1060的强度降低，因此焊接时难以掌握加热温度，时常因温度过高无法察觉而导致烧穿。 总的来说，铝1060的焊接性是良好的，只要针对上述焊接特点，正确选择焊接方法、焊接材料、焊前清理及焊接操作工艺，完全能获得良好的焊接接头。 筒体壳板厚为16mm，所以在焊接前，为避免出现热裂纹，应对其进行预热， 预热温度为120～140℃。 （2）、焊接方法不当 例如；埋弧焊线能量大，会使焊接热影响区过热区出现粗晶组织，使热影响区韧性降低。电渣焊的线能量比埋弧焊还要大，热影响区晶粒更加粗大，韧性降低更为明显，所以纯铝自动氩弧焊焊后通常要经正火处理，细化晶粒，以提高韧 性。 焊接工艺方案 焊接设备为NB-500型熔化极MIG气体保护焊机，电流调节范围