【正文】 極半自動(dòng)氬弧焊的點(diǎn)固焊縫應(yīng)設(shè)在坡口反面，點(diǎn)固焊縫的長(zhǎng)度為 40～60㎜，對(duì)于相同厚度的鋁錳、鋁鎂合金，焊接電流應(yīng)降低 20～ 30A，氬氣流量增大 10～ 15L/min。焊接薄、中等厚度板材時(shí)，可用純氦保護(hù)。 5）咬邊 產(chǎn)生原因 焊接電流太大，電弧電壓太高 ，焊炬擺幅不均勻，填絲太少，焊接速度太快。更新送氣管路，選擇合適的氣體流量，調(diào)整好鎢極伸出長(zhǎng)度；正確選擇焊接工藝參數(shù)。 鎢極脈沖惰性氣體保護(hù)焊擴(kuò)大了 TIG焊的應(yīng)用范圍，特別適用于焊接精密零件。 4）焊接速度 鋁合金 TIG 焊時(shí)，為了減小變形，應(yīng)采用較快的 焊接速度。 工藝參數(shù)是根據(jù)被焊材料和厚度，先確定鎢極直徑與形狀、焊絲直徑、保護(hù)氣體及流量、噴嘴孔徑、焊接電流、電弧電壓和焊接速度，再根據(jù)實(shí)際焊接效果調(diào)整有關(guān)參數(shù)，直至符合使用要求為止。雖然很少采用直流反接（電極接正極） TIG 焊方法來焊接鋁，但這種方法在連續(xù)焊或補(bǔ)焊薄壁熱交換器、管道厚在 ㎜以下的類似組件時(shí)有熔深淺、電弧容易控制、電弧有良好的凈化作用等優(yōu)點(diǎn)。交流 TIG 焊陰極具有去除氧化膜的清理作用，可以不用熔劑，避免了焊后殘留熔劑、熔渣對(duì)接頭 的腐蝕。室溫為 10～ 15℃時(shí)，溶液濃度 20%～ 25%，浸漬時(shí)間為 15min。 鋁合金氣焊應(yīng)盡量將接頭一次焊成，不堆敷第二層，因?yàn)槎逊蟮诙訒r(shí)會(huì)造成焊縫夾渣等。但焊鋁時(shí)，卻沒有這個(gè)方便條件。 （ 3）焊嘴和火焰的 選擇 鋁合金有強(qiáng)烈的氧化性和吸氣性。不含鋰的熔劑熔點(diǎn)高、黏度大、流動(dòng)性差，易產(chǎn)生焊縫夾渣，適用于厚大件的焊接。 氣焊熔劑（又稱氣劑）是氣焊時(shí)的助熔劑，主要作用是去除氣焊過程中生成在鋁表面的氧化膜，改善母材的潤(rùn)濕性能，促使獲得致密的焊縫組織等。軟化造成的強(qiáng)度降低并不嚴(yán)重，接頭強(qiáng)度約退火狀態(tài)基體金屬的 85%~98%，熱處理強(qiáng)化型鋁合金熱影響區(qū)的組織變化比較復(fù)雜，焊接接頭的軟化不但顯著地降低整個(gè)接頭的機(jī)械性能，并影響接頭與基體金屬不等強(qiáng)。 超聲波探傷還可對(duì)鋁合金點(diǎn)焊、滾焊焊接接頭進(jìn)行無損檢驗(yàn)。根據(jù) X射線探 傷法攝制、顯影后的底片黑度，并參考 JB1580— 75《鋁制焊接容器技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān) X射線探傷標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定產(chǎn)品的質(zhì)量等級(jí)采用三級(jí)評(píng)定方法， 1級(jí)焊縫為優(yōu)良品， 2級(jí)為合格品， 3 級(jí)為不合格品。為保證焊接質(zhì)量，必須嚴(yán)格檢查焊接結(jié)構(gòu)制造過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，及時(shí)防止各種缺陷的產(chǎn)生。機(jī)械拋光的目的是盡可能少的工序獲得所需要的表面質(zhì)量。 可熱處理強(qiáng)化的合金，常常用作建筑結(jié)構(gòu)零件，它們?cè)诤附右院螅３＿M(jìn)行陽極處理。在焊接期間仔細(xì)操作可以省許多焊接時(shí)間和精加 工勞動(dòng)。由于鋁合 金散熱迅速，焊接金屬的收縮一般是焊接變形的主要原因。但對(duì)厚度超過 5～ 8 ㎜的厚大鋁件焊前需進(jìn)行預(yù)熱，以防止變形和未焊透，減少氣孔等缺陷。表 是去除鋁合金表面氧化膜的化學(xué)清洗溶液配方和清洗工序流程。當(dāng)板厚＞ 75㎜時(shí)，推薦添加 50%～ 75%He的 Ar+He混合氣體。 表 鋁及鋁合金焊條的型號(hào)（牌號(hào)）、規(guī)格與用途 型號(hào) 牌號(hào) 藥皮類型 焊芯材質(zhì) 焊條規(guī)格 /㎜ 用途 E1100 L109 鹽基型 純鋁 ， 345～ 355 焊接純鋁板、純鋁容器 E4043 L209 鹽基型 鋁硅合金 ， 345～ 355 焊接鋁板、鋁硅鑄件、一般鋁合金、鍛鋁、 硬鋁（鋁鎂合金除外） E3003 L309 鹽基型 鋁錳合金 ， 345～ 355 焊接鋁錳合金、純鋁及其他鋁合金 表 鋁及鋁合金焊條的化學(xué)成分和力學(xué)性能 型號(hào) 牌號(hào) 藥皮類型 電源種類 焊芯化學(xué)成分 /% 熔敷金屬 抗拉強(qiáng)度 /MPa 焊接接頭 抗拉強(qiáng)度 /MPa E1100 L109 鹽基型 直流反接 Si+Fe≤ ,～ Mn≤ ,Be≤ Zn≤ ,其他總量≤ Al≥ ≥ 64 ≥ 80 E4043 L209 鹽基型 直流反接 ～ ,Fe≤ Cu≤ ,Mn≤ Zn≤ ,Mg≤ 其他總量≤ ,Al余量 ≥ 118 ≥ 95 E3003 L309 鹽基型 直流反接 Si≤ ,Fe≤ ～ ,～ Zn≤ ,其他總量≤ Al余量 ≥ 118 ≥ 95 （ 3）保護(hù)氣體 焊接鋁合金的惰性氣體有氬所和氦氣。此外，焊縫金屬避免鎂與銅的組合，因?yàn)?Al－ Mg－ Cu 有很高的裂紋敏感性。 目前，鋁合金常用的焊絲大多是與基體金屬成分相近的標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)焊絲。 鋁用焊接材料 （ 1）焊絲 采用氣焊、鎢極氬弧焊等焊接鋁合金時(shí)，需要加填充焊絲。 （ 5）電阻點(diǎn)焊、縫焊 可用來焊接厚度在 4㎜以下的鋁合金薄板。鎢極氬弧焊用于鋁合金是一種較完善的焊接方法，但鎢極氬弧焊設(shè)備較復(fù)雜，不宜在室外露天條件下操作。 2 鋁合金的焊接方法和材料選用 鋁合金的焊接方法 鋁合金的焊接 方法很多，各種方法有其不同的應(yīng)用場(chǎng)合。在焊接或釬焊過程中應(yīng)將氧化膜清除或破壞掉。kg1超硬鋁的塑性和焊接性差，接頭強(qiáng)度遠(yuǎn)低于母材。 Al－ Mn 合金和 Al－ Mg合金屬于防銹鋁合金，不能熱處理強(qiáng)化，但強(qiáng)度比純鋁高， 并且具有優(yōu)異的抗腐蝕性和良好的焊接性，是目前焊接結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最廣的鋁合金、超硬鋁、鍛鋁等。變形鋁合金是指經(jīng)不同的壓力加工方法制成的板、帶、管、型、條等半成品材料；鑄造鋁合金以合金鑄錠供應(yīng)。鋁合金分類示意見圖 11。 硬鋁 硬鋁的牌號(hào)是按銅的增加順序編排的。由于合金中鋅含量較多，形成晶間腐蝕及焊接熱裂紋的傾向較大。K 1 熱導(dǎo)率 （ 25℃ ） /W （ 2）熔焊時(shí)，鋁合金的焊接性首先體現(xiàn)在抗裂性上。除了傳統(tǒng)的熔焊、電阻焊、氣焊方法外，其他一些焊接方法（如等離子弧焊、電子束焊、真空擴(kuò)散焊等）也可以容易地將鋁合金焊接在一起。 （ 3）熔化極氬弧焊 自動(dòng)、半自動(dòng)熔化極氬弧焊的電弧功率大，熱量集中，熱量影響區(qū)小，生產(chǎn)效率比手工鎢極氬弧焊可 提高 2～ 3倍。對(duì)于質(zhì)量要求較高的產(chǎn)品可采用直流沖擊波點(diǎn)焊、縫焊機(jī)焊接。鋁及鋁合金焊絲分為同質(zhì)焊絲和異質(zhì)焊絲兩大類。在缺乏標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)焊絲時(shí)，可從基體金屬上切下狹條代用。 2）焊接接頭的力學(xué)性能 工業(yè)純鋁的強(qiáng)度最低， 4000 系列鋁合金居中， 5000系列鋁合金強(qiáng)度最高。氬氣的技術(shù)要求為 Ar＞ %,氧＜%，氫＜ %，水分＜ ，氮＜ %。 3 鋁合金焊接現(xiàn)場(chǎng)分析 鋁合金型材和鑄件在航空航天領(lǐng)域以及其他裝備制造業(yè)中得到了廣 泛應(yīng)用 ,由于其工作條件的特殊性 ,對(duì)于零件接頭性能和表面的質(zhì)量要求較高。 表 去除鋁表面氧化膜的化學(xué)處理方法 溶液 濃度 溫度 /℃ 容器材料 工藝 目的 硝酸 50%水 50%硝酸 18～ 24 不銹鋼 浸 15min，在冷水中漂洗，然后在熱水中漂洗，干燥 去除薄的氧化膜，供熔焊用 氫氧化鈉加硝酸 5%氫氧化鈉 95%水 70 低碳鋼 浸 10～ 60s，在冷水中漂洗 去除厚氧化膜，適用于所有焊接方法和釬焊方法 濃硝酸 18～ 24 不銹鋼 浸 30s，在冷水中漂洗 ，然后在熱水中漂洗，干燥 硫酸鉻酸 硫酸 CrO3 水 70～ 80 襯鋁的鋼罐 浸 2～ 3min，在冷水中漂洗，然后在熱水中 漂洗，干燥 去除因熱處理形成的氧化 膜 磷酸鉻酸 磷酸 CrO3 水 93 不銹鋼 浸 5～ 10min，在冷水中漂洗，然后在熱水中漂洗，干燥 去除陽極化處理鍍層 焊絲清洗后可在 150～ 200℃烘箱內(nèi)烘焙 ，然后存放在 100℃烘箱內(nèi)隨用隨取。通常預(yù)熱到 90℃足以保證在始焊處有足夠的熔深，預(yù)熱溫度不應(yīng)超過 150℃，含 %～ %鎂的鋁鎂合金的預(yù)熱溫度不應(yīng)超過 90℃。 焊接變形造成焊接結(jié)構(gòu)尺寸形狀超差，焊接結(jié)構(gòu)組裝配全困難，焊接變形過大或矯正無效，有可能使產(chǎn)品報(bào)廢，造成經(jīng)濟(jì)損失時(shí)，往往都是聯(lián)合采用，而非單獨(dú)采用。焊件的表面可以使用化學(xué)精加工處理，如化學(xué)腐蝕、化學(xué)光飾以及各種形式的化學(xué)轉(zhuǎn)換涂層。在這類合金中，焊接加熱會(huì)形成合金元素的析出，陽極化處理以后，熱影響區(qū)和焊縫之間會(huì)出現(xiàn)差異。然而，鋁合金金屬軟金屬，摩擦系數(shù)比較高，而且在研磨過程中如果發(fā)生過熱，有可能使焊件變形，甚至從電影界斷裂的現(xiàn)象。此外，焊接質(zhì)量還與新工藝的推廣應(yīng)用有關(guān)。 焊縫透視質(zhì)量的等級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)如下： 1）焊縫存在裂紋、未熔合或未焊透（雙面焊）時(shí)，應(yīng)評(píng)為 3級(jí)； 2）單面焊未焊透的深度超過壁厚的 15%板厚時(shí)應(yīng)評(píng)定為 2 級(jí)，超過 1/3 板厚時(shí)應(yīng)評(píng)為 3級(jí)； 3）單個(gè)缺陷尺寸在任何方向上的最大尺寸超過 1/5 板厚時(shí)應(yīng)評(píng)定為 2 級(jí)，超過 1/3 板厚時(shí)應(yīng)評(píng)為 3級(jí)； 對(duì)于探傷不合格的焊縫應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量分析，找出 原因，訂出措施方可返修。 （ 4）接頭機(jī)械性能試驗(yàn) 機(jī)械性能試驗(yàn)可用以評(píng)定焊接接頭的強(qiáng)度、塑性及檢驗(yàn)缺陷對(duì)接頭機(jī)械性能的影響。例如，經(jīng)淬火、自然時(shí)效的 LY1 LY11 硬鋁，其接頭強(qiáng)度只占基體金屬的 55%~70%，可見，軟化程度比非熱處理強(qiáng)化型鋁合金嚴(yán)重得多。氣焊鋁合金必須采用熔劑，一般是在焊前熔劑直接撒在被焊工件坡口上，或者沾在焊絲上加入熔池內(nèi)。對(duì)于搭接接頭、不熔透角焊縫和難以完 全清理掉殘留熔渣的焊縫，以及含鎂較高的鋁鎂合金選用熔劑時(shí)，不宜采用含鈉組成物的熔劑。氣焊時(shí)，為使鋁不被氧化，應(yīng)采用中性焰或微弱碳化焰（乙炔既過剩的碳化焰），使鋁熔池置于還原性氣氛的保護(hù)下而不被氧化。因?yàn)殇X合金從室溫加熱到熔化的過程中沒有顏色的明顯變化，給操作者帶來控制焊接溫度困難。 （ 6）焊后處理 氣焊焊縫表面的殘留焊劑和熔渣對(duì)鋁接頭的腐蝕，是鋁 接頭日后使用中引起損壞的原因之一。 3）將焊件置于流動(dòng)熱水（溫度為 40～ 50℃）的槽中浸漬 5～ 10min。接頭形式可以不受限制，焊縫成形良好、表面光亮。 （ 1）鎢極 鎢的熔點(diǎn)是 340℃，是熔點(diǎn)最高的金屬。 鋁合金 TIG 焊工藝參數(shù)的選用要點(diǎn)如下。手工 TIG 焊一般是焊工根據(jù)熔池大小、熔池形狀和兩側(cè)熔合情況隨時(shí)調(diào)整焊接速度，一般的焊接速度為 8～ 12m/h。在焊接時(shí)，高脈沖提供大電流值，這是在留間隙的根部焊接時(shí)為完成熔透所需的；低脈沖可冷卻熔池，這就可防止接頭根部燒穿。必要時(shí)，可以采取預(yù)熱工藝，焊接現(xiàn)場(chǎng)裝擋風(fēng)裝置，防止現(xiàn)場(chǎng)有風(fēng)流動(dòng)。 母材 板厚 /㎜ 鎢極直 徑 /㎜ 焊絲直 徑 /㎜ 電弧電 壓 /V 脈沖電 流 /A 基值電 流 /A 脈沖比 /% 氣體流量 /L焊前一般不預(yù)熱，板厚較大時(shí)，也只需預(yù)熱起弧部位。 脈沖 MIG 焊可以將熔池控制得很小，容易進(jìn)行全位置焊接，尤其焊接薄板、薄壁管的立焊縫、仰焊縫和全位置焊縫是一種較理想的焊接方法。鋁合自動(dòng) MIG 焊的工藝參數(shù)見表 ?；￠L(zhǎng)增大對(duì)焊縫成形不利，對(duì)防止氣孔也不利。因此 , 鋁合金的焊接要求采用能量密度大、焊接熱輸入小、焊接速度高的高效焊接方法。鋁合金攪拌摩擦焊焊縫是經(jīng)過塑性變形和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶而形成 , 焊縫區(qū)晶粒細(xì)化 , 無熔焊的樹枝晶 , 組織細(xì)密 , 熱影響區(qū)較熔化焊時(shí)窄 , 無合金元素?zé)龘p、裂紋和氣孔等缺陷 , 綜合性 能良好。其功率密度大、熱輸入總量低、同等熱輸入量熔深大、熱影響區(qū)小、焊接變形小、速度高、易于工業(yè)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn) ,特別對(duì)熱處理鋁合金有較大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。 (6) 激光可用光導(dǎo)纖維進(jìn)行遠(yuǎn)距離的傳輸 , 從而使工藝適應(yīng)性好 ,配合計(jì)算機(jī)和機(jī)械手 , 可實(shí)現(xiàn)焊接過程的自動(dòng)化與精密控制。同傳統(tǒng)電弧焊接鋁合金相比 , 電子束焊能量密度高3～ 4 個(gè)數(shù)量級(jí) , 與另外一種高能量密度焊接工藝 ——— 激光焊接相當(dāng)。 電子束可控性好 , 可以方便地進(jìn)行掃描、偏轉(zhuǎn)、跟蹤等 , 易于焊接過程的自動(dòng)化 , 并且通過電子束掃描熔池可以消除缺陷 , 提高接頭質(zhì)量。鋁合金電子束焊時(shí)對(duì)電子束流非常敏感 ,尤其是對(duì)于大厚度鋁合金板焊接時(shí) , 電子束流小時(shí)不能焊透 , 大時(shí)產(chǎn)生下塌 , 出現(xiàn)凹坑。電子束易受周圍環(huán)境電磁場(chǎng)的影響 , 設(shè)備比較復(fù)雜 , 費(fèi)用比較昂貴 , 所以還沒有達(dá)到大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。使用專用噴槍對(duì)缺陷部位先行加熱 ,待溫度適宜時(shí)開始送入合金粉末 ,熔融合金粉末以噴涂方式與工 件缺陷表面結(jié)合 ,焰流繼續(xù)加熱的結(jié)果使得填充物與工件呈堆焊方式連接。首先以較小的輸出功率進(jìn)行堆焊。具體方法是取與待焊鑄件同材質(zhì)的小圓棒加工成直徑比孔眼略大的圓柱體 ,再將其端部加工成頂角為 120176。的圓錐形坡口 ,接通保護(hù)氣、調(diào)整好流量 ,預(yù)置螺栓焊機(jī)焊接參數(shù) 。當(dāng)增加輸出功率進(jìn)行堆焊時(shí) ,火花比較多 ,堆焊的金屬呈現(xiàn)出明亮的金屬光澤。 采用激光熔覆方法優(yōu)于火焰噴焊和等離子噴焊激光熔覆采用高能密度束流——— 激光作為熱源 ,光斑直徑和位置以及能量密度可調(diào)、加熱面積小、加熱時(shí)間短 ,可以對(duì)局部微小缺陷進(jìn)行“點(diǎn)焊”熔覆。 采用補(bǔ)焊工藝實(shí)施鑄件缺陷補(bǔ)焊時(shí) ,除了以上提到的一般做法如焊前注意清理焊絲和工件待焊部位 ,選用合理的焊絲材料 ,選擇短弧和小角度焊絲加入方式進(jìn)行施焊等要點(diǎn)之外 ,在實(shí)踐中針對(duì)不同缺陷類型還有許多成功的經(jīng)驗(yàn)值得借鑒 ,如盡量選用小電流施焊 。鋁合金表面的氧化膜主要成分是 Al2O3 和 MgO ,容易吸收大量的水分是鋁合金焊縫中氣孔的主要來源?；貟唛g距決定晶粒細(xì)化的可控程度 , 凝固組織可由粗大的柱狀晶轉(zhuǎn)