第5章有色金属的焊接.pptx

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;5.1 铝及铝合金的焊接;非热处理强化铝合金可通过加工硬化、固溶强化提高力学性能,特点是强度中等、塑性及耐蚀性好,又称防锈铝,焊接性良好,是焊接结构中应用最广的铝合金。热处理强化铝合金是通过固溶、淬火、时效等工艺提高力学性能。经热处理后可显著提高抗拉强度,但焊接性较差,熔焊时产生焊接裂纹的倾向较大,焊接接头的力学性能下降。热处理强化铝合金包括硬铝、超硬铝、锻铝等。;2.铝及铝合金的牌号、成分及性能

常用铝及铝合金的牌号及化学成分见表5-2,常用铝及铝合金的力学性能见表5-3。铝及铝合金的物理性能见表5-4。;类别;

硬铝;类别;

合金;5.1.2 铝及铝合金的焊接性;

焊接方法;1.焊缝中的气孔

(1)铝及其合金熔焊时形成气孔的特点:氢是铝及其合金熔焊时产生气孔的主要原因氢的来源:

弧柱气氛中的水分、焊接材料以及母材所吸附的水分,其中焊丝及母材表面氧化膜的吸附水分对焊缝气孔的产生有重要的影响。;1)弧柱气氛中水分的影响;;不同合金系对弧柱气氛中水分的影响是不同的。纯铝对气氛中的水分最为敏感。Al-Mg合金Mg含量增高,氢的溶解度和引起气孔的临界氢分压pH2随之增大,因而对吸收气氛中水分不太敏感。相比之下,同样焊接条件下,纯铝焊缝产生气孔的倾向要大些。

不同的焊接方法对弧柱气氛中水分的敏感性也不同。TIG焊或MIG焊时氢的吸收速率和吸氢量有明显差别。MIG焊时,焊丝以细小熔滴形式通过弧柱落入熔池,由于弧柱温度高,熔滴比表面积大,熔滴金属易于吸收氢;TIG焊时,熔池金属表面与气体氢反应,因比表面积小和熔池温度低于弧柱温度,吸收氢的条件不如MIG焊时容易。同时,MIG焊的熔深一般大于TIG焊的熔深,也不利于气泡的浮出。所以,在同样的气氛条件下,MIG焊时焊缝气孔倾向比TIG焊时大。;2)氧化膜中水分的影响

在正常的焊接条件下,对于气氛中的水分已严格限制,这时,焊丝或工件氧化膜中所吸附的水分将是生成焊缝气孔的主要原因。氧化膜不致密、吸水性强的铝合金(如Al-Mg合金),比氧化膜致密的纯铝具有更大的气孔倾向。MIG焊由于熔深???,坡口端部的氧化膜能迅速熔化,有利于氧化膜中水分的排除,氧化膜对焊缝气孔的影响就小得多。

表5.6 纯铝焊丝表面清理方法对焊缝含氢量的影响; TIG焊时,在熔透不足的情况下,母材坡口根部未除净的氧化膜所吸附的水分是产生焊缝气

孔的主要原因。这种氧化膜不仅提供了氢的来源,而且能使气泡聚集附着。刚形成熔池时,如果坡口附近的氧化膜未能完全熔化而残存下来,则氧化膜中水分因受热而分解出氢,并在氧化膜上萌生气泡;由于气泡是附着在残留氧化膜上,不易脱离浮出,且因气泡是在熔化早期形成的,有条件长大,所以常造成集中的大气孔。这种气孔在焊缝根部未熔合时就更严重。坡口端部氧化膜引起的气孔,常沿着熔合区原坡口边缘分布,内壁呈氧化色,这是其重要特征。由于Al-Mg合金比纯铝更易于形成疏松而吸水性强的厚氧化膜,所以Al-Mg合金比纯铝更容易产生这种集中的氧化膜气孔。因此,焊接铝镁合金时,焊前须仔细清除坡口端部的氧化膜。;母材表面氧化膜也会在近缝区引起“气

孔这发”,现于Al-Mg合金气焊或TIG焊慢速焊条件下。这种“气孔”以表面密集的小颗粒状的“鼓泡”形式呈现出来,也被认为是“皮下气孔”。;(2)防止焊缝气孔的途径

1)减少氢的来源

使用的焊接材料(包括保护气体、焊丝、焊条等)要严格限制含水量,使用前需干燥处理。一般认为,氩气中的含水量小于0.08%时不易形成气孔。氩气的管路也要保持干燥。

焊前处理十分重要。焊丝及母材表面的氧化膜应彻底清除,采用化学方法或机械方法均可,若两者并用效果更好。在5A03(板厚1.8mm)手工TIG焊时,仅经过化学清洗仍不能防止气孔。化学清洗后,焊前应用细钢丝刷再全面刷一遍近缝区,并用刮刀刮削坡口端面,装配时要防止再度弄脏。机械清理后表面氧化速度很快,应及时进行焊接。;化学清洗有两个步骤:脱脂去油和去除氧化膜。处理方法和所用溶液的示例见表5-7。清洗后到焊前的间隔时间(即存放时间)对气孔的产生有一定影响。存放时间延长,焊丝或母材吸附的水分增多。所以,化学清洗后应及时施焊,一般要求化学清洗后2~3h内进行焊接,一般不要超过12h。对于大型构件,清洗后不能立即焊接时,施焊前应再用刮刀刮削坡口端面并及时施焊。

表5-7 铝合金化学清洗溶液及处理方法示例;正反面全面保护,配以坡口刮削是有效防止气孔的措施。将坡口下端根部刮去一个倒角

(成为倒V形小坡口),对防止根部氧化膜引起的气孔很有效。焊接时铲焊根有利于减少焊缝气孔的倾向。在MIG焊时,采用粗直径焊丝,

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