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铝及铝合金的焊接工艺

一、常用铝及铝合金及其分类

铝及铝合金按铝制产品形式不同可分为变形铝合金及铸造铝合

金。按强化方式可分为非热处理强化铝合金及热处理强化铝合金。按

合金化系列，可分为工业纯铝、铝铜合金、铝锰合金、铝硅合金、铝

镁合金、铝镁硅合金、铝锌镁铜合金等七大类，特种设备常用纯铝、

铝锰合金和铝镁合金。铝锰合金仅可变形强化，其强度比纯铝略高，

成形工艺性及耐蚀性、焊接性好。铝镁合金也仅可变形强化，与其他

铝合金相比，铝镁合金具有中等强度，其延性、焊接性能、耐蚀性能

良好。

铝在空气和氧化性水溶液介质中，表面会产生致密的氧化铝钝化

膜，因而在氧化性介质中具有良好的耐蚀性。铝在低温下不存在脆性

转变，因此铝制设备可用在很低的温度。

二、铝及铝合金的焊接特点

1、铝的氧化性

铝极易氧化，在常温空气中即生成致密的氧化铝薄膜，焊接时容

易造成夹渣，氧化铝膜还会吸附水分，焊接过程中会促使焊缝生成气

孔。因此，焊接时应对熔化金属和高温金属进行有效的保护。

2、铝的线膨胀系数

铝的线膨胀系数比较大，约为钢的两倍，铝凝固时的体积收缩率

也比钢大得多，铝焊接时熔池容易产生缩孔、缩松、热裂纹及较高的

热应力。

3、气孔

铝及铝合金液体熔池易吸收氢等气体，若焊后冷却凝固过程中来

不及析出，则在焊缝中形成气孔。

4、热影响区的强度下降

当母材为变形强化或固溶时效强化时，焊接热影响区强度将下降。

三、焊接方法的选择

铝及铝合金适应的方法很多，气焊、钨极气体保护焊、熔化极气

体保护焊、等离子弧焊、焊条电弧焊等都适用。选择焊接方法时，应

考虑产品结构特点、制造工艺要求、焊件厚度、铝合金类别、牌号、

对焊接接头质量及性能的要求等综合选择。

特种设备施焊时，经常采用钨极氩弧焊和熔化极气体保护焊，这

两种焊接方法热量比较集中，电弧燃烧稳定，由于采用惰性气体，保

护良好，容易控制杂质和水分来源，减少热裂纹和气孔的发生，焊缝

质量优良，钨极氩弧焊一般用于薄板，熔化极气体保护焊用于厚板。

等离子弧焊接的接头性能一般比氩弧焊好，但设备工艺复杂，使用尚

不多。焊条电弧焊一般仅用于补焊铝合金铸件。

四、焊接材料

1、焊丝的选用

（1）焊丝的选用

原则是应保证焊缝金属的力学性高于或等于母材规定的限值，当

需要时，其耐蚀性能不应低于母材相应要求；或力学性能和耐蚀性能

满足设计文件规定的技术条件。

（2）为保证焊缝金属的耐蚀性，母材为纯铝时，宜采用纯度不

低于母材的焊丝；母材为铝镁合金或铝锰合金等耐蚀铝合金时，宜采

用含镁量或含锰量不低于母材的焊丝。铝及铝合金焊丝执行GB／

T10858—2008《铝及铝合金焊丝》。

2、保护气体和钨极的选用

常用的保护气体有氩气和氦气，其纯度应大于99.9％。钨极气体

保护焊的钨极宜选用铈钨极。

五、焊接工艺措施

1、焊前清理

坡口应采用冷加工或等离子弧方法加工，焊前应对坡口进行打磨

或冷加工以清除氧化物，直至露出金属光泽并打磨平整。坡口表面及

两侧应严格进行表面清理，可采用机械法或化学法进行表面清理，但

不要使用砂轮或砂布，建议使用不锈钢制的钢丝刷。清理后的表面应

加以保护，免遭沾污，并即时施焊。焊丝表面在焊前也要进行清理。

2、预热

符合下列条件的焊件，焊前宜进行预热。

①钨极氩弧焊时，焊件厚度大于10mm；

②熔化极氩弧焊时，焊件厚度大于15mm；

③钨极或熔化极氦弧焊时，焊件厚度大于25mm。未强化的铝

及铝合金的预热温度一般为100～150℃；经强化的铝合金，预热温度

不应超过100℃。

3、施焊

钨极氩弧焊宜选择交流焊机；施焊应在无污染、无灰尘和无金属

粉尘的清洁环境内施焊；施焊过程中应控制道间温度不超过150℃；

预防焊缝夹污；弧坑应填满并高于母材；道间应用机械方法清除氧化

膜等。