【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 也有利于改善抗裂性 。焊接速度的提高 ， 促使增大焊接接頭 的應(yīng)力 ， 增大熱裂的傾向 。 因此 ， 增大焊接速度和焊接電流 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 都促使增大裂紋傾向 。 大部分鋁合金的裂紋傾向都比較大 ， 所以 ， 即使是采用合理的焊絲 ，在熔合比大時(shí) ， 裂紋傾向也必然增大 。 因此 ，增大焊接電流是不利的 ， 而且應(yīng)避免斷續(xù)焊接 。 (3) 特殊措施 ? 磁控電弧振蕩 振蕩改變柱狀晶方向 ， 使裂紋擴(kuò)展通道變得彎曲 ， 增加裂紋擴(kuò)展阻力 。 細(xì)化晶粒 ， 降低熱裂傾向 。 消除偏析 。 ? 電磁攪拌 細(xì)化晶粒 ， 降低熱裂傾向 ， 消除偏析 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 三 接頭軟化 非時(shí)效強(qiáng)化鋁合金 退火態(tài)焊接 → 等強(qiáng) 冷作硬化態(tài)焊接 → 軟化 (峰值溫度超過(guò)再結(jié)晶溫度 ) 時(shí)效強(qiáng)化鋁合金 → 過(guò)時(shí)效軟化 (焊接熱影響區(qū) ) 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 (1) 非時(shí)效強(qiáng)化鋁合金 HAZ的軟化 主要發(fā)生在焊前經(jīng)冷作硬化的合金上 。 經(jīng)冷作硬化的鋁合金 ， 熱影響區(qū)峰值溫度超過(guò)再結(jié)晶溫度 （ 200300℃ ） 的區(qū)域時(shí)就產(chǎn)生明顯的軟化現(xiàn)象 。 軟化主要原意是再結(jié)晶消除了原來(lái)冷作硬化效果 。 由于軟化后的硬度實(shí)際已低到退火狀態(tài)的硬度水平 ，因此 ， 焊前冷作硬化程度越高 ， 焊后軟化的程度越大 。 板件越薄 ， 這種影響越顯著 。 冷作硬化薄板鋁合金的強(qiáng)化效果 ， 焊后可能全部喪失 。 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 (2) 時(shí)效強(qiáng)化鋁合金 HAZ的軟化 主要是焊接熱影響區(qū) “ 過(guò)時(shí)效 ” 軟化 ， 這是熔焊條件下很難避免的 。 軟化程度決定于合金第二相的性質(zhì) ， 也與焊接熱循環(huán)有一定關(guān)系 。 第二相越易于脫溶析出并易于聚集長(zhǎng)大時(shí) ， 就越容易發(fā)生 “ 過(guò)時(shí)效 ” 。 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 圖 512 AlCuMg（ 2A12）合金焊接 熱影響區(qū)的硬度變化（手工 TIG） 圖 513 （焊前自然時(shí)效， MIG） Tm— 峰值溫度 4— 表示不同的焊后自然 時(shí)效時(shí)間 1— 3h 2— 4d 3— 30d 4— 90d 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 2 軟化的控制措施 采取的措施主要是制定符合特定材料的焊接工藝 。 對(duì)于焊后軟化不能恢復(fù)的鋁合金 ， 最好采用退火或在固溶狀態(tài)下焊接 ， 焊后在進(jìn)行熱處理；如不允許焊后熱處理 ， 則應(yīng)采用能量集中的焊接方法和小的焊接熱輸入 ， 以減小接頭強(qiáng)度的損失 。 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 1. 焊接方法 鋁及鋁合金具有較好的冷熱加工性能和焊接性 ， 可以采用常規(guī)的熔焊方法進(jìn)行焊接 。 常用的焊接方法有氬弧焊 （ TIG、 MIG） 、 等離子弧焊 、 電阻焊和電子束焊等 。 也可采用冷壓焊 、超聲波焊 、 釬焊等 。 熱功率大 、 能量集中和保護(hù)效果好的焊接方法對(duì)鋁及鋁合金的焊接較為合適 。 氣焊和電弧焊在鋁合金焊接中已逐漸被氬弧焊 （ TIG、 MIG） 取代 ， 僅用于修復(fù)和焊接不重要的焊接結(jié)構(gòu) 。 四、鋁及鋁合金的焊接工藝 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 鎢極氬弧焊 （ TIG焊 ） 適于焊接厚度小于 3mm的鋁及鋁合金薄板 ，工件變形明顯小于氣焊 。 交流 TIG焊具有去除氧化膜的清理作用 ， 不用熔劑 ， 避免了焊后熔劑殘?jiān)鼘?duì)接頭的腐蝕 ， 接頭形式不受限制 ，焊縫成形良好 、 表面光亮 。 氬氣流對(duì)焊接區(qū)的沖刷使接頭冷卻加快 ， 改善了接頭的組織性能 ， 適于全位置焊接 。 由于不用熔劑 ， 焊前清理要求比其他焊接方法嚴(yán)格 。 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 脈沖 TIG焊 擴(kuò)大了氬弧焊的應(yīng)用范圍 ， 特別適用于焊接鋁合金精密零件 。 增加脈沖可減小熱輸入 ， 有利于薄鋁件的焊接 。 交流脈沖 TIG焊有加熱速度快 、 高溫停留時(shí)間短 、 對(duì)熔池有攪拌作用 的特點(diǎn) ， 焊接薄板 、 硬鋁可得到滿(mǎn)意的結(jié)果 。 對(duì)仰焊 、 立焊 、 管子全位置焊 、 單面焊雙面成形等 ， 也 可得到較好的焊接效果 。 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 熔化極氬弧焊 （ MIG焊 ） 與 TIG焊相比 ， MIG焊可焊的鋁合金厚度明顯增大 ， 而且焊接效率高 ， 適合于自動(dòng)化生產(chǎn) 。 MIG焊用于焊接鋁及鋁合金時(shí)通常采用直流反極性 ， 焊接薄 、 中等厚度板材時(shí) ， 可用純 Ar作保護(hù)氣體；焊接厚大件時(shí) ， 采用 （ Ar+He） 混合氣體 ， 也可采用純 He保護(hù) 。 焊前一般不預(yù)熱 ， 板厚較大時(shí) ， 也只需預(yù)熱起弧部位 。 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 脈沖 MIG焊可以將熔池控制的很小 ， 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 。 脈沖 MIG焊 電源是直流脈沖 ， 脈沖 TIG焊的電源是交流脈沖 。 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 2. 焊接材料 鋁及鋁合金焊絲分為同質(zhì)焊絲和異質(zhì)焊絲兩大類(lèi) 。 選擇焊絲首先要考慮焊縫成分要求 ， 還要考慮抗裂性 、 力學(xué)性能 、 耐蝕性等 。 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 焊接鋁及鋁合金最適宜的是交流 TIG焊和交流脈沖 TIG焊 。 有時(shí)也采用直流反接 TIG焊方法來(lái)焊接鋁 ， 這種方法對(duì)連續(xù)焊或補(bǔ)焊壁厚 以下的鋁合金件仍有著熔深淺 、 電弧易控制等優(yōu)點(diǎn) 。 表 511為純鋁 、 鋁鎂合金手工 TIG焊的工藝參數(shù) 。 為了防止起弧處及收弧處產(chǎn)生裂紋等缺陷 ， 有時(shí)需要加引弧板和引出板 。 當(dāng)電弧穩(wěn)定燃燒 ， 鎢極端部被加熱到一定的溫度后 ， 才能將電弧移入焊接區(qū) 。 自動(dòng) TIG焊的工藝參數(shù)見(jiàn)表 512。 焊接參數(shù) 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 板厚 /mm 鎢極直徑 /mm 焊接電流 /A 焊絲直徑 /mm 氬氣流量 //L?min1 噴嘴孔徑 /mm 焊接層數(shù) 正面 /背面 預(yù)熱溫度 /℃ 備注 1 2 40~60 7~9 8 正 1 — 卷邊焊 2 2~3 90~120 2~ 8~12 8~12 對(duì)接焊 4 4 180~200 3 10~15 10~12 1~2/1 — 6 5 240~280 4 16~20 14~16 1~2/1 — 10 280~340 4~5 3~4/1~2 100~150 14 5~6 340~380 5~6 20~24 16~20 180~200 16~20 6 340~380 25~30 16~22 2~3/2~3 200~260 22~25 6~7 360~400 30~35 20~22 3~4/3~4 表 511 純鋁、鋁鎂合金手工 TIG焊的工藝參數(shù) 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 焊件厚度 /mm 焊件 層數(shù) 鎢極直徑 /mm 焊絲直徑 /mm 噴嘴直徑 /mm 氬氣流量 /L?min1 焊接電流 /A 送絲速度 /m?h1 1 1 ~2 8~10 5~6 120~160 — 2 3 ~2 12~14 180~220 65~70 4 1~2 5 2~3 10~14 14~18 240~280 70~75 6~8 2~3 5~6 3 14~18 18~24 75~80 8~12 6 3~4 300~340 80~85 表 512 自動(dòng) TIG焊的工藝參數(shù) 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 鋁及鋁合金交流脈沖 TIG焊的工藝參數(shù)見(jiàn)表 513。鋁及鋁合金 TIG焊的缺陷及防止措施見(jiàn)表 514。 母材 板厚 /mm 鎢極 直徑 /mm 焊絲 直徑 /mm 電弧 電壓 /V 脈沖 電流 /A 基值 電流 /A 脈寬比 (%) 氣體 流量 /L?min1 頻率 /Hz 5A03 3 14 80 45 33 5 15 95 50 2 5A06 2 2 10 83 44 2A12 13 140 52 36 8 表 513 鋁及鋁合金交流脈沖 TIG焊的工藝參數(shù) 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 根據(jù)焊件厚度選擇坡口尺寸 、 焊絲直徑和焊接電流等工藝參數(shù) 。 表 515為純鋁 、 鋁鎂合金和硬鋁自動(dòng) MIG焊的工藝參數(shù) 。 MIG焊熔深大 ， 厚度6mm鋁板對(duì)接焊時(shí)可不開(kāi)坡口 。 當(dāng)厚度較大時(shí)一般采用大鈍邊 ， 但需增大坡口角度以降低焊縫的余高 。 表 516為純鋁半自動(dòng) MIG焊的工藝參數(shù) 。 對(duì)于相同厚度的鋁錳 、 鋁鎂合金 ， 焊接電流應(yīng)降低 2030A， 氬氣流量增大 1015L/min。 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 板材 牌號(hào) 焊絲 型號(hào) (牌號(hào) ) 板材 厚度 /mm 坡口尺寸 焊絲 直徑 /mm 噴嘴 直徑 /mm 氬氣 流量 /L?min1 焊接 電流 /A 電弧電 壓 /V 焊接