鋁及鋁合金資料密度低,強度高,熱電導率高,耐腐蝕才能強,具有的物理特性和力學功能,因而廣泛應(yīng)用于工業(yè)商品的焊接構(gòu)造上。長期以來,因為焊接辦法及焊接技術(shù)參數(shù)的選擇不當,構(gòu)成鋁合金零件焊接后因應(yīng)力過于會集發(fā)生嚴峻變形,或因為焊縫氣孔、夾渣、未焊透等缺點,致使焊縫金屬裂紋或原料疏松,嚴峻影響了商品質(zhì)量及功能。
1.鋁合金焊絲材料特點
鋁是銀白色的輕金屬,具有的塑性、較高的導電性和導熱性,一起還具有抗氧化和抗腐蝕的才能。鋁很簡單氧化發(fā)生三氧化二鋁薄膜,在焊縫中簡單發(fā)生夾雜物,然后損壞金屬的連續(xù)性和均勻性,降低其機械功能和耐腐蝕功能。常見鋁合金母材和焊絲的化學成分及機械功能。
2.鋁合金資料的焊接難點
(1)很簡單氧化。在空氣中,鋁簡單同氧化合,生成細密的三氧化二鋁薄膜(厚度約0.1-0.2μm),熔點高(約2050℃),遠遠鋁及鋁合金的熔點(約600℃擺布)。氧化鋁的密度3.95-4.10g/cm3,約為鋁的1.4倍,氧化鋁薄膜的外表易吸附水分,焊接時,它阻止根本金屬的熔合,很簡單構(gòu)成氣孔、夾渣、未熔合等缺點,引起焊縫功能降低。
(2)易發(fā)生氣孔。鋁和鋁合金焊接時發(fā)生氣孔的首要原因是氫,因為液態(tài)鋁可溶解很多的氫,而固態(tài)鋁幾乎不溶解氫,因而當熔池溫度疾速冷卻與凝結(jié)時,氫來不及逸出,簡單在焊縫中構(gòu)成氣孔。氫氣孔目前難于完全避免,氫的來歷很多,有電弧焊氣氛中的氫,鋁板、焊絲外表吸附空氣中的水分等。實踐,即便氬氣按GB/T4842標準需求,純度到達99.99%以上,但當水分含量到達20ppm時,也會呈現(xiàn)很多的細密氣孔,當空氣相對濕度80%時,焊縫就會顯著呈現(xiàn)氣孔。
(3)焊縫變形和構(gòu)成裂紋傾向大。鋁的線脹大系數(shù)和結(jié)晶縮短率約比鋼大兩倍,易發(fā)生較大的焊接變形的內(nèi)應(yīng)力,對剛性較大的構(gòu)造將促進熱裂紋的發(fā)生。
(4)鋁的導熱系數(shù)大(純鋁0.538卡/Cm.s.℃)。約為鋼的4倍,因而,焊接鋁和鋁合金時,比焊鋼要耗費更多的熱量。
(5)合金元素的蒸騰的燒損。鋁合金中含有低沸點的元素(如鎂、鋅、錳等),在高溫電弧效果下,很簡單蒸騰燒損,然后改動焊縫金屬的化學成分,使焊縫功能降低。
(6)高溫強度和塑性低。高溫時鋁的強度和塑性很低,損壞了焊縫金屬的成形,有時還簡單構(gòu)成焊縫金屬塌落和焊穿表象。
(7)無色彩改變。鋁及鋁合金從固態(tài)轉(zhuǎn)為液態(tài)時,無顯著的色彩改變,使操作者難以把握加熱溫度。
鋁合金是以鋁為基體元素和加入一種或多種合金元素組成的合金。一般采用交直流方波鎢極氬弧焊和脈沖MIG焊進行焊接,脈沖MIG焊又分為一脈一滴脈沖MIG焊和高速脈沖MIG焊。脈沖MIG焊采用焊絲分為:純鋁焊絲301;鋁硅焊絲4043;鋁鎂焊絲5356;保護氣采用高純度氬氣:99.99%Ar。
鋁合金具有重量輕、抗腐蝕、易成型等優(yōu)點;隨著新型硬鋁、超硬鋁等材料的出現(xiàn)使得這類材料的性能不斷提高,因而在航空、航天、高速列車、高速艦艇、汽車等工業(yè)制造領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。
由于鋁及其合金化學活潑性很強和自身的屬性,使得在焊接時較困難,對焊縫的質(zhì)量控制要求較高,主要為:
1、鋁及其合金,表面易形成氧化膜:Al2O3或MgO,且多具有難熔性質(zhì)(Al2O3熔點約為2050℃,MgO熔點約為2500℃)。
2、氧化膜(Al2O3或MgO)密度同鋁的密度極其接近,所以也容易成為焊縫金屬的夾雜物。
3、氧化膜(MgO)可以吸收較多的水分而形成焊縫氣孔。
4、鋁及其合金導熱性強,焊接時容易造成不熔合現(xiàn)象。
5、鋁及其合金的線膨脹系數(shù)大約為碳鋼的2倍;導熱性又強,比鋼約大一倍多;凝固時的體積收縮率較大,約為6.5%,而鐵為3.5%。焊接后容易產(chǎn)生變形、熱裂紋以及熱影響區(qū)的軟化、強度降低等問題。
針對以上問題,采用四川瑪瑞焊業(yè)發(fā)展有限公司高速脈沖MIG焊機可以很好的解決以上問題,同時獲得的焊接質(zhì)量。
高速脈沖MIG焊機焊接時電弧過度脈沖頻率為3kHz—5kHz,自動形成壓縮電弧,電弧電流密度大,從而使焊接時:
① 電弧更集中,小電流焊接時可以代替TIG焊
② 穿透力更強,不易造成未熔合
③ 攪拌力更大和更深,不易造成氣孔和夾渣
④ 高速脈沖對Al2O3破除效果好
⑤ 焊接速度更快,熱影響區(qū)小、變形小
另外,還得注意氣孔的形成原因和焊接參數(shù)匹配。焊縫氣孔的出現(xiàn)一般多為氫氣孔。氫氣孔的形成主要為:
1、弧柱氣氛中的水分: 弧柱空間總是或多或少存在一定數(shù)量的水分,尤其在潮濕季節(jié)或濕度大的地區(qū)進行焊接時,由弧柱氣氛中水分分解而來的氫,溶入過熱的熔融金屬中,可成為焊縫氣孔的原因。
2、焊絲、母材表面氧化膜的吸附水份:鋁合金焊絲、母材的表面氧化膜中含有不致密的MgO或Al2O3,焊接時,在熔透不足的情況下,母材坡口端部未除凈的氧化膜中所吸附的水分,常常是產(chǎn)生焊縫氣孔的主要原因。
3、保護氣體不純:保護氣體多為氬氣,氬氣中含有水份或雜質(zhì),焊接時造成焊縫氣孔。
一般說來,鋁及其合金焊接線能量越大,焊縫性能下降的趨勢也越大。對于熔合區(qū),除了防止晶粒粗化,還可能因晶界液化而產(chǎn)生顯微裂紋。所以,熔合區(qū)的變化主要是惡化塑性。因而焊接工藝參數(shù)應(yīng)選用既不造成未熔合又不過燒的合理參數(shù)才能確保鋁及其合金的焊接質(zhì)量。
鋁合金焊絲在焊接時容易出現(xiàn)哪些問題呢?出現(xiàn)這些問題的時候要怎么解決?現(xiàn)在由浙江宇光鋁材有限公司來分析整理一下這些問題:
(1)鋁在空氣中及焊接時極易氧化,生成的氧化鋁(Al2O3)熔點高、非常穩(wěn)定,不易去除。阻礙母材的熔化和熔合,氧化膜的比重大,不易浮出表面,易生成夾渣、未熔合、未焊透等缺欠。鋁材的表面氧化膜和吸附大量的水分,易使焊縫產(chǎn)生氣孔。焊接前應(yīng)采用化學或機械方法進行嚴格表面清理,清除其表面氧化膜。在焊接過程加強保護,防止其氧化。鎢極氬弧焊時,選用交流電源,通過“陰極清理”作用,去除氧化膜。氣焊時,采用去除氧化膜的焊劑。在厚板焊接時,可加大焊接熱量,例如,氦弧熱量大,利用氦氣或氬氦混合氣體保護,或者采用大規(guī)范的熔化極氣體保護焊,在直流正接情況下,可不需要“陰極清理”。
(2)鋁及鋁合金的熱導率和比熱容均約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍多。鋁的熱導率則是奧氏體不銹鋼的十幾倍。在焊接過程中,大量的熱量能被迅速傳導到基體金屬內(nèi)部,因而焊接鋁及鋁合金時,能量除消耗于熔化金屬熔池外,還要有更多的熱量無謂消耗于金屬其他部位,這種無用能量的消耗要比鋼的焊接更為顯著,為了獲得的焊接接頭,應(yīng)當盡量采用能量集中、功率大的能源,有時也可采用預(yù)熱等工藝措施。
(3)鋁及鋁合金的線膨脹系數(shù)約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍。鋁凝固時的體積收縮率較大,焊件的變形和應(yīng)力較大,因此,需采取預(yù)防焊接變形的措施。鋁焊接熔池凝固時容易產(chǎn)生縮孔、縮松、熱裂紋及較高的內(nèi)應(yīng)力。生產(chǎn)中可采用調(diào)整焊絲成分與焊接工藝的措施防止熱裂紋的產(chǎn)生。在耐蝕性允許的情況下,可采用鋁硅合金焊絲焊接除鋁鎂合金之外的鋁合金。在鋁硅合金中含硅0.5%時熱裂傾向較大,隨著硅含量增加,合金結(jié)晶溫度范圍變小,流動性顯著提高,收縮率下降,熱裂傾向也相應(yīng)減小。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗,當含硅5%~6%時可不產(chǎn)生熱裂,因而采用SAlSi條(硅含量4.5%~6%)焊絲會有更好的抗裂性。
(4)鋁對光、熱的反射能力較強,固、液轉(zhuǎn)態(tài)時,沒有明顯的色澤變化,焊接操作時判斷難。高溫鋁強度很低,支撐熔池困難,容易焊穿。
(5)鋁及鋁合金在液態(tài)能溶解大量的氫,固態(tài)幾乎不溶解氫。在焊接熔池凝固和快速冷卻的過程中,氫來不及溢出,極易形成氫氣孔。弧柱氣氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分,都是焊縫中氫氣的重要來源。因此,對氫的來源要嚴格控制,以防止氣孔的形成。
(6)合金元素易蒸發(fā)、燒損,使焊縫性能下降。
(7)母材基體金屬如為變形強化或固溶時效強化時,焊接熱會使熱影響區(qū)的強度下降。
鋁合金焊接保護措施
1、焊前用化學+機械的方法清除工件坡口及周圍部分和焊絲表面的氧化物,順序是先化學清洗,后機械打磨;
2、焊接過程中要采用合格的保護氣體進行保護;
3、在氣焊時,采用熔劑,在焊接過程中不斷用焊絲挑破熔池表面的氧化膜。
焊接難點
(1)極易氧化。在空氣中,鋁容易同氧化合,生成致密的三氧化二鋁薄膜(厚度約0.1-0.2μm),熔點高(約2050℃),遠遠超過鋁及鋁合金的熔點(約600℃左右)。氧化鋁的密度3.95-4.10g/cm3,約為鋁的1.4倍,氧化鋁薄膜的表面易吸附水分,焊接時,它阻礙基本金屬的熔合,極易形成氣孔、夾渣、未熔合等缺陷,引起焊縫性能下降。
(2)易產(chǎn)生氣孔。鋁和鋁合金焊接時產(chǎn)生氣孔的主要原因是氫,由于液態(tài)鋁可溶解大量的氫,而固態(tài)鋁幾乎不溶解氫,因此當熔池溫度快速冷卻與凝固時,氫來不及逸出,容易在焊縫中聚集形成氣孔。氫氣孔難于完全避免,氫的來源很多,有電弧焊氣氛中的氫,鋁板、焊絲表面氧化膜吸附空氣中的水分等。實踐,即使氬氣按GB/T4842標準要求,純度達到99.99% 以上,但當水分含量達到20ppm時,也會出現(xiàn)大量的致密氣孔,當空氣相對濕度超過80%時,如果不采取加熱等措施,焊縫就會明顯出現(xiàn)氣孔。同時,采用小電流慢速焊,加大焊縫冷卻時間,并利用焊絲電弧進行熔池攪動,可以較好的幫助氣體排出熔池。
(3)焊縫變形和形成裂紋傾向大。鋁的線膨脹系數(shù)和結(jié)晶收縮率約比鋼大兩倍,易產(chǎn)生較大的焊接變形的內(nèi)應(yīng)力,對剛性較大的結(jié)構(gòu)將促使熱裂紋的產(chǎn)生。
(4)鋁的導熱系數(shù)大(純鋁0.538卡/Cm.s.℃)。約為鋼的4倍,因此,焊接鋁和鋁合金時,比焊鋼要消耗更多的熱量。
(5)合金元素的蒸發(fā)的燒損。鋁合金中含有低沸點的元素(如鎂、鋅、錳等),在高溫電弧作用下,極易蒸發(fā)燒損,從而改變焊縫金屬的化學成分,使焊縫性能下降。
(6)高溫強度和塑性低。高溫時鋁的強度和塑性很低,破壞了焊縫金屬的成形,有時還容易造成焊縫金屬塌落和焊穿現(xiàn)象。
(7)無色彩變化。鋁及鋁合金從固態(tài)轉(zhuǎn)為液態(tài)時,無明顯的顏色變化,使操作者難以掌握加熱溫度
鋁焊絲如何選擇
為了得到性能良好的焊接接頭,應(yīng)從焊接構(gòu)件使用目的考慮,選擇適合于母材的鋁焊絲作填充材料。
(1)焊縫金屬的裂紋敏感性
選擇具有熔化溫度低于母材的填充金屬,可大大減小熱影響區(qū)中晶間裂紋傾向。故用合金含量母材的焊絲作填充金屬,通??煞乐购缚p金屬裂紋。如含0.6%硅的6061合金,如果用6061作填充金屬,裂紋敏感性很大,但用含5%硅的4043焊絲作填充金屬,熔化溫度比母材低,在冷卻過程中比母材具有更好的塑性以消除引起裂紋的收縮應(yīng)力,所以抗裂性良好。還應(yīng)注意避免產(chǎn)生對裂紋敏感的焊縫金屬成分,如在鋁合金焊縫中不希望有鎂與銅的組合,因此5000系列焊絲還應(yīng)用于焊接2000系列母材;面2219焊絲不應(yīng)用于5000系列的母材。
(2)接頭強度
焊接接頭的強度隨著焊絲的合金元素含量變化。即對于非熱處理合金的焊接接頭強度,按1000系、4000系和5000系的次序。在5000系中隨鎂、錳等含量增加,焊接接頭強度按5554、5654、5356、5183、5556的順序增加。
(3)接頭的加工性(塑性)
需要彎曲加工的焊接接頭,一般加工性受塑性的影響,而塑性隨著強度的而降低。特別是含3%鎂以上的母材(5154、5056、5082、5182、5083、5086)避免使用含硅的焊絲(4043、4047)。這種組合形成大量的Mg2Si,塑性下降。
(4)陽極氧化處理后的色差
為了提高耐蝕性,焊后常進行陽極氧化處理,若焊縫金屬的成分明顯不同于母材,或焊縫金屬的鑄造組織不同于母材的壓延組織,焊縫金屬在陽極氧化工藝處理后產(chǎn)生色差。例如含硅的4000系焊絲的焊縫陽極氧化處理后呈灰黑色,2000第、5000系和6000系母材呈銀白色。所以若外觀顏色匹配是重要指標時,選擇焊絲時考慮所形成焊縫組織的成分及組織。
(5)高溫下接頭的力學性能及耐蝕性
含3%鎂以上的5000系焊絲(5654、5356、5556、5183)應(yīng)避免在使用溫度65攝氏度以上的結(jié)構(gòu)中采用,因為這些合金對應(yīng)力腐蝕裂紋很敏感,在上述溫度和腐蝕環(huán)境中會發(fā)生應(yīng)力腐蝕龜裂。
銀焊絲和銀焊條是一種常用的焊接材料,具有以下特點:
1. 導電性好:銀具有良好的導電性能,可以提供的電流傳輸能力,并保持焊接點的穩(wěn)定性。
2. 熱導性好:銀的熱導性能較高,可以快速傳導熱量,有助于焊接過程的熱均勻分布,減少熱應(yīng)力和熱變形。
3. 高抗腐蝕性:銀具有良好的抗腐蝕性,可以在氧化環(huán)境下形成致密的氧化物保護層,有效防止氧化和腐蝕。
4. 焊接強度高:銀焊絲和銀焊條在焊接接頭上形成堅固的連接,具有較高的焊接強度和可靠性。
5. 易于操作:銀焊絲和銀焊條具有良好的可塑性和可調(diào)性,易于操作和控制焊接的質(zhì)量。
總的來說,銀焊絲和銀焊條具有導電性好、熱導性好、抗腐蝕性高、焊接強度高和易于操作等特點,廣泛應(yīng)用于電子、電器、儀器儀表等領(lǐng)域的焊接工藝中。
鑄鐵焊接可運用于比如重要設(shè)備的鑄鐵裂紋,比如鑄鐵的發(fā)動機缸體凍裂裂紋修復,還比如說油缸漏油等,還比如說一些安裝機座裂紋的斷裂修復,比如水泵,泵體。
一般像這種維修都會采用2種焊接方法焊接;
1、如果非重要的可以用普通的便宜的J506焊條預(yù)熱550度,然后緩冷。
2、如果是重要的設(shè)備檢修可以選用抗裂性能好的WEWELDING777鑄鐵焊條焊接,這個是冷焊工藝焊接,直接焊接即可。
鑄鐵焊接大致分為三種:冷焊,半熱焊和熱焊。焊接材料的選擇分為兩種:均質(zhì)焊接和異質(zhì)焊接。目前,中國可以提供數(shù)十種鑄鐵焊條,我們也可以根據(jù)鑄鐵焊條的特性,對焊接修補零件的要求,鑄鐵材料的性能以及焊接修補零件的重要性從而來進行選擇焊接焊條。
鑄鐵焊接有針孔主要是有如下原因:
1)鑄鐵母體表面油污比較多,長期經(jīng)過油浸,加上鑄鐵組織比較疏松容易有油,所以在焊接的時候時候受熱,油污燒損冒黑煙會夾雜到焊接熔池里面。
解決辦法:通過焊前預(yù)熱處理,減少長期油浸產(chǎn)生的影響,直到組織內(nèi)部的油污全部經(jīng)過高溫揮發(fā)和燒損。
2)鑄鐵焊條本身藥皮受潮在焊接過程種產(chǎn)生氣孔。
解決辦法:需要對焊條做預(yù)熱處理,經(jīng)過烘干筒烘干后使用。
3)鑄鐵焊條本身雜質(zhì)含量控制質(zhì)量問題,導致焊接過程種熔池有雜質(zhì)多,形成夾雜而產(chǎn)生的氣孔。
解決辦法:需要對鑄鐵焊條本身的質(zhì)量做的控制和選擇,可以選擇質(zhì)量好一些的鑄鐵焊條,比如國產(chǎn)的比較大一些的鑄鐵焊條廠生產(chǎn)的焊條,比如Z308的焊條,進口的則可以選擇有口碑的比如WEWELDING777鑄鐵焊條。
4)鑄鐵母體本身材質(zhì)的問題,因為每個鑄造廠鑄造的鑄鐵設(shè)備的材質(zhì)都是不一樣的,所以焊接的時候因為鑄鐵母體材質(zhì)雜質(zhì)的含量過多,通過熔池的時候雜質(zhì)返渣夾雜到熔池形成氣孔的幾率也是有。
解決辦法:只能夠通過先焊產(chǎn)生氣孔,再打磨,然后疊住個焊點焊接,這種處理雖慢,但是效果也是好的。
13年