鋁及鋁合金的理化性能及焊接特點
1 易氧化
鋁和氧的親和力很強。在常溫下,鋁表面就能被氧化成厚度約0.1~0.2 m致密的AL2O3薄膜。雖然這層氧化鋁薄膜比較致密,能防止金屬的繼續(xù)氧化,對自然防腐有利,但它給焊接帶來了困難,這是由于氧化鋁的熔點(2050℃)遠遠超過了鋁的熔點(600℃左右),比重約為鋁的1.4倍。在焊接過程中,會阻礙金屬之間的熔合,易形成夾渣,而且氧化鋁薄膜還吸附了較多的水份,焊接時會促使焊縫生成氣孔。
2 較大的導熱系數和比熱容
鋁的導熱系數約為鋼的四倍,因此,焊接鋁材管時,比鋼管焊接要消耗更多的熱量,為得到的焊接接頭,必需采用能量集中,功率大的熱源。
3 易形成氫氣孔
鋁及鋁合金的焊接氣孔主要氫氣孔。鋁在液態(tài)時能大量吸收和溶解氫,在熔融狀態(tài)下溶解度為0.0069ml/g,而在高溫凝固狀態(tài)下為0.00036 ml/g,前后相差近20倍。鋁的導熱系數很大,在相同的焊接工藝條件下,其冷卻速度為鋼的4~7倍,使金屬結晶加快,焊接熔池在快速冷卻過程中,氫的溶解度急劇下降,此時析出大量過飽和氣體,氫氣來不及析出在焊縫金屬中形成氣孔。因此,在焊接鋁材時,焊縫產生氣孔的傾向很大。
5A02 飛機油箱與導管,焊絲,鉚釘,船舶結構件。
5A03 中等強度焊接結構,冷沖壓零件,焊接容器,焊絲,可用來代替5A02合金。
5A05 焊接結構件,飛機蒙皮骨架。
5A06 焊接結構,冷模鍛零件,焊拉容器受力零件,飛機蒙皮骨部件。
5A12 焊接結構件,甲板。
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)制造領域得到了越來越廣泛的應用。
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(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象。
5、鋁及其合金的線膨脹系數大約為碳鋼的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匹配。焊縫氣孔的出現一般多為氫氣孔。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,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。因而焊接工藝參數應選用既不造成未熔合又不過燒的合理參數才能確保鋁及其合金的焊接質量。
1070純鋁焊絲,鋁含量≥99.5%,有的抗腐蝕性能,很高的導熱與導電性能,以及的可加工性能。對經陽極化處理 的材料,需要配色時十分理想,推薦用于焊接1000系列鋁合金。 典型化學成份:Si≤0.03、Cu≤0.002、Zn≤0.013、Fe≤0.18 、Mn≤0.003,AL余量用途廣泛用于鐵路機車、電力、化學、食 品等行業(yè)。 執(zhí)行GB10858-89標準鋁及鋁合金焊絲廣泛應用于鋁及鋁合金氬弧焊及氧 -乙炔氣焊時作填充材料。 焊絲的選擇,主要根據母材的種類,對接頭的抗裂性能、力學性能及抗腐蝕性能等方面的要求綜合考慮
鋁材具有的物理特性和力學性能,其密度低、強度高、熱導率高、電導率高,耐蝕能力強。鋁材廣泛用于容器、機械、電力、化工、航空、航天等焊接結構的產品上。
(一)鋁材的分類及牌號表示方法
1. 鋁材的分類
(1)按有無合金成分,鋁材分為純鋁及鋁合金。鋁合金按合金系列又分為Al-Mn合金、Al-Cu合金、Al-Si合金和Al-Mg合金等。
(2)按壓力加工能力,可分為變形鋁和非變形鋁(例如:鑄鋁)。
(3)按能否熱處理強化,鋁合金又分為非熱處理強化鋁和熱處理強化鋁。鋁沒有同素異構體,純鋁、鋁錳合金、鋁鎂合金等不可能通過熱處理相變來進步強度。但是,鋁銅和鋁鎂硅等合金可通過固溶時效析出強化相進步強度,稱為可熱處理強化鋁。不能通過固溶時效析出強化相進步強度的稱為不可熱處理強化鋁。
2. 牌號表示方法和狀態(tài)代號
(1)四位數字體系牌號命名方法 1997年1月1號,我國開始實施GB/T16474?996《變形鋁和鋁合號表示方法》標準。新的牌號表示方法采用變形鋁和鋁合金國際牌號注冊組織推薦的國際四位數字體系牌號命名方法,例如產業(yè)純鋁有1070、1060等,Al-Mn合金有3003等,Al-Mg合金有5052、5086等。
(2)四位字符體系牌號命名方法 1997年1月1號前,我國采用前蘇聯(lián)的牌號表示方法。一些老牌號的鋁及鋁合金化學成分與國際四位數字體系牌號不完全吻合,不能采用國際四位數字體系牌號代替,為保存國內現有的非國際四位數字體系牌號,不得不采用四位字符體系牌號命名方法,以便逐步與國際接軌。例如:老牌號LF21的化學成分與國際四位數字體系牌號3003不完全吻合,于是,四位字符體系表示的牌號為3A21。
四位數字體系和四位字符體系牌號個數字表示鋁及鋁合金的種別,其含義如下:
1)1XXX系列棗產業(yè)純鋁;
2)2XXX系列棗Al-Cu、Al-Cu-Mn合金,;
3)3XXX系列棗Al-Mn合金;
4)4XXX系列棗Al-Si合金;
5)5XXX系列棗Al-Mg合金;
6)6XXX系列棗Al-Mg-Si合金;
7)7XXX系列棗Al-Mg-Si-Cu合金;
8)8XXX系列棗其它。
容器規(guī)范采用的鋁及鋁合金 要求制造容器的材料具有良好的成形性和焊接性,JB/T4734-2002《鋁制焊接容器》中采用的鋁及鋁合金有:
產業(yè)純鋁 1A85、1050A、1060和1200。
Al-Cu合金 2014。
Al-Mn合金 3003和3004。
Al-Mg合金 5A02、5A03、5A05、5052、5052、5058和5086。
Al-Mg-Si合金 6A02、6061和6063。
典型牌號鋁及鋁合金化學成分和力學性能,可查閱相關標準。
鋁及鋁合金的焊接工藝
鋁及鋁合金的焊接特點
(1) 鋁在空氣中及焊接時極易氧化,天生的氧化鋁(Al2O3)熔點高、非常穩(wěn)定,不易往除。阻礙母材的熔化和熔合,氧化膜的比重大,不易浮出表面,易天生夾渣、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,易使焊縫產生氣孔。焊接前應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,往除氧化膜。氣焊時,采用往除氧化膜的焊劑。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明顯,為了獲得的焊接接頭,應當盡量采用能量集中、功率大的能源,有時也可采用預熱等工藝措施。
(3)鋁及鋁合金的線膨脹系數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,焊件的變形和應力較大,因此,需采取預防焊接變形的措施。鋁焊接熔池凝固時輕易產生縮孔、縮松、熱裂紋及較高的內應力。生產中可采用調整焊絲成分與焊接工藝的措施防止熱裂紋的產生。在耐蝕性答應的情況下,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,合金結晶溫度范圍變小,活動性明顯進步,收縮率下降,熱裂傾向也相應減小。根據生產經驗,當含硅5%~6%時可不產生熱裂,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、液轉態(tài)時,沒有明顯的光彩變化,焊接操縱時判定難。高溫鋁強度很低,支撐熔池困難,輕易焊穿。
(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?;≈鶜夥罩械乃帧⒑附硬牧霞澳覆谋砻嫜趸の降乃?,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。
(8) 鋁為面心立方晶格,沒有同素異構體,加熱與冷卻過程中沒有相變,焊縫晶粒易粗大,不能通過相變來細化晶粒。
鋁及鋁合金在現代工程技術所用的各種材料中占有舉足輕重的地位,它在世界年產量僅次于鋼鐵而居第二位,在有色金屬中則居位。如果說鋁合金初是在航空工業(yè)中嶄露頭角的話,那么近幾十年來,除航空工業(yè)外,在航天、汽車、船舶、橋梁、機械制造、電工、化學工業(yè)及低溫裝置中已大量應用鋁及鋁合金,以制造各種部件、油箱、耐蝕容器及導線等。目前鋁合金焊接結構中應用廣的是防銹鋁合金,即鋁鎂合金和鋁錳合金。
?保護氣體的選擇?
焊接時所用的保護氣體有惰性氣體氬氣(Ar)和氦氣(He),生產上普遍使用氬氣。用于焊接鋁及鋁合金的氬氣滿足下列純度(體積分數)要求:氬氣大于99.99%,氦氣小于0.04%,氧氣小于0.03%,水的質量分數小于0.07%。目前國內生產的氬氣,其純度一般能達到此要求,故在使用前不需再進行提純處理。
?鎢電極的選用?
氬弧焊用的鎢極材料有純鎢、釷鎢、鈰鎢、鋯鎢四種。純鎢極的熔點和沸點高,不容易熔化揮發(fā),但電子發(fā)射能力比釷鎢、鈰鎢要差。在純鎢中加入質量分數為1.0%~2.0%的氧化釷(Tho)電極稱為釷鎢極。它的電子發(fā)射能力強,允許的電流密度高,電弧燃燒穩(wěn)定。
?溶劑的選擇?
在氣焊、碳弧焊過程中,熔化的金屬表面極易氧化而形成氧化膜,為焊接質量,用熔劑去除氧化膜及其他雜質。氣焊、碳弧焊用的熔劑是各種鉀、鈉、鋰、鈣等元素的氯化物和氟化物粉末的混合物。
?焊絲的選用?
在鋁合金材料的焊接過程中,鋁合金用焊絲的選用至關重要,選取前應該了解以下內容:
?是否所有的鋁合金材料都可用作焊接填充合金?
?是否所有的鋁合金都可以焊接?
?應避免發(fā)生的缺陷有哪些?
?如何選擇焊接填充合金?
?選擇時應當考慮的標準是什么?
?鋁合金系列需要了解?
選擇什么樣的焊絲?
一種母材可以用多種鋁合金焊材完成焊接 ,如5083-5083的焊接:可用 5356,5183,5556 等焊絲。但是每一種焊絲得到的焊接接頭可能只能在某一個性能方面是佳的。選擇佳的焊絲時,主要應考慮焊接件的終使用性能。整體來說,主要考察以下幾個性能指標:
總之,選擇鋁合金焊絲過程中,只有在對鋁件焊接及其應用中的許多相關變量進行了充分分析后,才能選擇出合適的合金填料。
鋁及鋁合金焊接規(guī)程詳解
本規(guī)程規(guī)定了鋁及鋁合金焊接的基本要求,適用于鋁及的手工鎢極氬弧焊或氣焊或熔化極氬弧焊等焊接的鋁及鋁合金制單層容器、襯鋁容器的鋁焊接工藝。
一、焊接用材料:
1.焊接用氬氣純度≥99.99%,≤-55℃,并應符合GB/T4842或GB10624的規(guī)定。當瓶裝氬氣的壓力≤0.5Mpa時不宜使用。(氬氣內含氮量≥0.04%,否則焊縫表面上會產生淡或草綠色的氮化鎂及氣孔;含氧量≥0.03%,否則熔池表面上可發(fā)現密集的黑點、電弧不穩(wěn)和飛濺較大;含水量≥0.07%,熔池將沸騰并焊縫內產生氣孔)。
2.手工鎢極氬弧焊電極采用鈰鎢電極。電極直徑應根據焊接電流大小來選擇(使用時一般比焊接電流所要求的規(guī)格大一號的鎢極),電極端部應為半球形(制作半球形方法:用比焊接電流所要求的規(guī)格大一號的鎢極,將端部磨成錐形,垂直夾持電極,用比所用鎢極要求的電流大20~30A的電流在試板上起弧并維持幾秒鐘,鎢極端頭即呈半球形。如果鎢極被鋁污染,則重新打磨或更換鎢極;輕微污染時,可電流使電弧在試板燃燒一會,即能燒掉污染物):鈰鎢電極直徑mm
2
2.5
3.2
4.0
5.0
(正接時)焊接電流A
100~200
170~250
200~300
350~480
500~675
(反接時)焊接電流A
15~25
17~30
20~35
35~50
50~70
(交流時)焊接電流A
85~160
120~210
150~250
240~350
330~460
3.用MIG焊鋁合金時,由于鋁焊絲比較軟,為避免咬傷焊絲,送絲輪不允許用帶齒輪的送絲輪,不宜用推絲式;送絲軟管不準用彈簧管而是用聚四氟乙烯或尼龍制品,不然由于磨削而污染或堵塞軟管。MIG通常用直流反極性。
4.焊劑主要作用是去除氧化膜和其它一些雜質,使用時可用無水酒精調成糊狀或直接將焊劑粉放在坡口和兩側。當焊接角焊縫時應選用那些焊后容易清除熔渣的焊劑;鋁鎂合金用焊劑不宜含有鈉的組成物。
5.不同牌號的鋁材相焊時,當圖紙和工藝都沒有規(guī)定時,按耐腐蝕性能較好和強度級別較低的母材去選擇焊絲材料。在焊接鋁鎂合金或鋁錳合金等耐蝕鋁合金時,宜采用含鎂量或含錳時與母材相近或比母材稍高的焊絲。焊絲可從GB/T10585《鋁及鋁合金焊絲》選取,也可從GB/T3190《變形鋁及鋁合金化學成分》和GB/T3197《焊條用鋁及鋁合金線材》中選取。焊絲選用時可參考下面幾個表(表3和表4摘自《焊接手冊》):
D832鈷基焊條圖片
面議
產品名:鈷基焊條
山東上焊E309MoL-16不銹鋼焊條
面議
產品名:E309MoL焊條
a032焊條硬度
面議
產品名:焊條,經銷商電話,產品描述,圖片,簡介,焊接效果,適用范圍,批發(fā)價格,硬度,性能
鑄鐵焊條鈷基焊條使用方法
面議
產品名:鑄鐵焊條,鑄鐵焊條
耐磨焊條采購
面議
產品名:耐磨堆焊焊條,耐磨焊條
鈷基合金堆焊焊條生產廠家
面議
產品名:鈷基焊條
yd261耐磨焊絲材質說明
面議
產品名:耐磨焊絲,耐磨焊絲
常用紫銅焊絲牌號型號對照表
面議
產品名:銅焊絲