铝及铝合金熔化极氩弧焊工艺.doc

铝及铝合金熔化极氩弧焊工艺 .被广泛用 于各类结构中.近几年来,随着我厂新产品 不断开发,厚的铝及铝合金主要为6ram以 上LF6纯铝焊接越来越多.焊接过程中存在 的主要问题有:焊缝中的气孔和焊缝表面发 黑,成形差,接头性能低等;铝及铝合金因 其一系列不同于钢材的特性,使得其焊接性 能变得复杂和难度太.焊接这类材料最理想 的方法是熔化极氩弧焊——MlG焊.我们制 定了一套完整的试验方案,对影响其焊接质 量的参数,如氩气纯度,氩气流量,电流,电 压,焊接材料以及焊前清理情况等进行了大 量的对比试验. 2内容 2.1基本原理 2.1.1铝及铝合金化学成分(GB3190见 表1) 2.1.2铝及铝合金的焊接特点 (1)铝与氧的亲合力很大 铝在空气中任何温度下都会与氧结合生 成致密结实的Alz0薄膜,Al0.的熔点高 达2050”~C.远远超过铝及其合金的熔点,而 且密度大,约为铝的1.4倍,在焊接过程中, 氧化铝薄膜会阻碍金属间的良好结合.并易 造成夹渣,而且氧化膜吸附水分,焊接过程使 焊缝生成气孔,从而降低焊接接头的力学性 能.因此,为保证焊接质量,焊前必须用机械 方法或化学方法严格清理焊件表面的氧化 物,并在焊接过程中,采用惰性气体对熔化金 属和处于高温下的金属进行有效的保护,以 防止再次氧化.在氩弧焊时,还特别引用”阴 极雾化”作用,这是铝及铝台金焊接的一个重 要特点. 裹1铝殛铝台盒化学成分 材料主要化学成分() 名称CuMgMnFeA】 L20.0l0.250.2099.6D L30.O150.30O.3O99.50 5.80.5 LF60.100.400.40采 ～6.8～0.8 (2)铝具有较大的导热系数和比热容 铝及铝合金导热系数和比热容比钢大一 倍多,在焊接过程中大量的热能被迅速传导 到基体金属内部,因此,焊接铝及铝合金比 钢要消耗更多的能量,要达到与钢相同的焊 速,焊接线能量为钢的2～4倍.为获得高质 量的焊接接头,必须采用能量集中,功率大 的热源. (3)容易形成热裂纹 铝的高温强度低(纯铝在370左右时 的强度不超过9.8MPa),塑性差(纯铝在640 ～ 656间的伸长率lt;O.69),线膨胀系数 37 电气牵引2001第2期(总第102期) 大,为钢的两倍,凝固时体积收缩率达6. 6,这样造成焊件较大的内应力,变形和裂 纹倾向.在焊接过程中必须用适当的焊接材 料,采用合理的焊接工艺,不能采用悬空方 式焊接,否则会因支持不住熔池液态金属的 重量,而破坏焊缝成形. (4)容易产生气孔 焊接接头中的气孔是铝及铝台金焊接时 易产生的另一个常见的缺陷,氢是焊接时产 生气孔的重要原因,铝及铝合金的液体熔池 容易吸收气体,高温下溶人的大量气体,在 焊后冷却凝固过程中来不及析出,而聚集在 焊缝形成气孔.弧柱气氟中的水份,焊接材 料及母材表面氧化膜吸附的水份都是焊缝气 体中氢的重要来源,特别是Al—Mg合金中, 其氧化膜由AlOs和MgO构成,致密性较纯 铝氧化膜差得多.吸水性更强,气孔倾向更 大,因此,焊前必须严格清理,并合理选择 焊接工艺,防止气孔产生. (5)舍金元素的蒸发和烧损 含有低沸点元素(如镁)的铝合金在焊 接过程中,这些元素极易蒸发,烧损,从而 改变了焊接金属的合金成,降低焊接接头 的性能. (6)无色泽变化 铝及铝合金从固态变为液态无明显的颤 色变化,这样在焊接过程中给操作者判断带 来困难. (7)应用范围 MIG焊因其能量集中,线能量太,效率 高,热影响区小,惰性气体保护效果好,以 及反接时”阴极雾化作用”等特性,被广泛 ISiFe蘸MgMnC~]H【l2.2.3焊丝化学成分分析(见表3) 2.2.4焊缝化学成分分析(见表4) 表3焊丝化学成分 主要化学成分()焊丝牌号 SjFeMgMnCu SA1—2 lt;0.20.240.01 (S301)余 一 j(驺m1lt;020.165.10.27A1 SA.1S一1(S3】1)5.20.50004 ER5356lt;0.20.13700.150.0l 表4焊缝化学成分分析 主要化学成分()试件材料名称焊丝牌号 AlMgMnSiiceCu L3+L3SA1—298.830.440.190.0l9 LF6十LF6SA1Mg一591.853.070.270.440.190,0099 LF6-f-LF6SA一l92.191.960.2325l LF6+LF6ER535693.45269O.150.07O.1l0.0022 38 ■ 电气牵引2001第2期(总第102期) 2.2.5母材机械性能试验(见表5) 2.2.6氩气流量对接头机械性能影响(见表6) 表5母材机槭性能试验 母材ob8冷弯 名称(Mpa)()角 gt;90. L38630.7 不裂 LF63