【文章內(nèi)容簡介】 裝配，工件表面會重新氧化，特別是在潮濕的環(huán)境以及被酸堿蒸汽污染的環(huán)境中，氧化膜生長很快。 （ 3） 焊前預(yù)熱 焊前最好不進(jìn)行預(yù)熱，因為預(yù)熱可加大熱影響區(qū)的寬度，降低某些鋁合金焊接接頭的力學(xué)性能。但對厚度超過 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。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℃。 鋁合金焊接變形及控制 除了爐中釬焊、擴(kuò)散焊等極少部分焊接方法外，絕大部分熔焊、壓力焊和釬焊方法均采用熱能比較集中的“點熱源”，如高溫火焰、電弧或瞬間高密度、高強(qiáng)度電子束、激光束等，對工件上的加熱 點，快速加熱，使局部待焊母材或焊料迅速熔化，并凝結(jié)為一體，若干焊點組合起來，或一個個焊點連續(xù)起來就形成焊接接頭。因此焊接是一種局部加熱的工藝過程，對焊件這種不均勻的快速加熱與冷卻過程是產(chǎn)生焊接變形的根本原因。 由于鋁合金比許多其他焊接材料有較大的熱膨脹系數(shù)，所以在焊接過程中，隨著快速加熱和快速冷卻而帶來的膨脹和收縮發(fā)生時，必然出現(xiàn)不同形式的變形。鋁合金在焊后熱處理時期也會發(fā)生變形。當(dāng)在金屬局部區(qū)域加熱的時候，未加熱區(qū)域抵制了加熱區(qū)域的膨脹而產(chǎn)生了變形。冷卻時，由于周圍金屬的抑制，可能導(dǎo)致變形或翹曲。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。 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)品報廢，造成經(jīng)濟(jì)損失時，往往都是聯(lián)合采用，而非單獨(dú)采用。所以在具體選擇方法時，一定要根據(jù)焊件的結(jié)構(gòu)開關(guān)和尺寸，并分析其變形情況后決定。 焊后處理 （ 1） 清除殘渣 焊件焊完后，如果是使用氣焊或藥皮焊條焊，在對焊縫進(jìn)行外觀檢查和無損檢測之前，需要對焊縫及兩側(cè)的殘存熔劑和焊渣及時進(jìn)行清除，以防止焊渣和殘存焊劑腐蝕焊縫及其表面。避免造成不良后果。常用的焊后清理方法 如下： 1）在 60~80℃的熱水中刷洗； 2）放入重鉻酸鉀或質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 2%~3%的鉻酐溶液中沖洗； 3）再在 60~80℃的熱水中洗滌； 4）放入干燥箱中烘干或風(fēng)干。 為了檢驗存熔劑支隊的效果，可以在焊件的焊縫上滴上蒸餾水，然后再將蒸餾水收集起來，并滴入裝有 5%硝酸銀溶液的不試管中，如有白色沉淀，則表示 殘存熔劑尚未清除徹底。 （ 2）焊件的表面處理 通過適當(dāng)?shù)暮附庸に嚭驼_的操作技術(shù)，焊接后的鋁合金焊縫表面，具有均勻的波紋和光滑的外貌，一般很少要求再進(jìn)行機(jī)械加工修飾。在焊接期間仔細(xì)操作可以省許多焊接時間和精加 工勞動。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。陽極化處理，可以改善抗腐蝕和抗磨損性能，特別是和拋光及染色技術(shù)配合使用時，可獲得高質(zhì)量的裝飾表面。減小焊接熱影響區(qū)，可使陽極化處理不良的顏色變化減至最小。使用快速焊接工藝，如熔化極弧焊或閃光對焊，可最大限度地減少焊接熱影響區(qū)。因此閃光對焊的焊縫，陽極化處理質(zhì)量良好。 特別是對退火狀態(tài)下不能熱處理強(qiáng)化的合金的焊接件，陽極化處理后，金屬基體和焊接熱影響區(qū)之間的顏色反差最小。爐中和浸漬釬焊不是局部加熱的，所以金屬顏色的外觀是 非常均勻的。 可熱處理強(qiáng)化的合金，常常用作建筑結(jié)構(gòu)零件，它們在焊接以后，常常進(jìn)行陽極處理。在這類合金中，焊接加熱會形成合金元素的析出，陽極化處理以后，熱影響區(qū)和焊縫之間會出現(xiàn)差異。這些在焊接區(qū)附近的暈圈，使用快速焊接可使其減至最小，或者使用冷卻墊塊和壓板也可使暈圈減到很小，這些邊圈在焊接后，陽極化處理前，進(jìn)行固溶處理可以消除。 在化學(xué)處理的焊接件中，有時會遇到焊縫金屬和基體金屬的顏色顏色差別較大，這就必須仔細(xì)地選擇填充金屬的成分，特別是合金成分中含有硅時，就會對顏色的配比有影響。無論任何時候，在陽極化處理的 焊接區(qū)，不應(yīng)該看到有顏色的差異，所以為了避免顏色的失調(diào)，選用的填充合金，寧愿有較差的精加工特性，也應(yīng)該有較好的焊接特性。 如有必要可以對焊件進(jìn)行機(jī)械拋光。機(jī)械拋光即通過研磨、去行刺、滾光、拋光或砂光等物理方法改善鋁工件的表面。機(jī)械拋光的目的各不相同，從簡單的除氧化皮、去行刺到可以產(chǎn)生鏡面表面的高質(zhì)量磨光。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。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。這要求在拋光過程中有充分的潤滑，對金屬表固 的壓力應(yīng)降低到最低。機(jī)械拋光必須受制于材料的獨(dú)特性。常用的機(jī)械拋光有拋光、磨光、磨料噴擊、噴丸等。 此外，電鍍和有機(jī)涂層也是鋁合金焊件獲得良好表而質(zhì)量的一種有效方法。 鋁合金產(chǎn)品的焊縫質(zhì)量檢驗 焊接完成后的鋁合金產(chǎn)品，需要進(jìn)行焊縫質(zhì)量檢驗。鋁合金焊縫的質(zhì)量取決于焊接進(jìn)所用的焊絲、氣劑、氣體的質(zhì)量、接頭的裝配質(zhì)量、焊接順序、坡口的清理、施工條件技術(shù)水平高低和選用的焊接規(guī)范等因素。為保證焊接質(zhì)量，必須嚴(yán)格檢查焊接結(jié)構(gòu)制造過程中的各個環(huán)節(jié)，及時防止各種缺陷的產(chǎn)生。此外，焊接質(zhì)量還與新工藝的推廣應(yīng)用有關(guān)。 完工后的焊接部件及整個產(chǎn)品必須進(jìn)行全面的質(zhì)量檢驗。 焊縫的檢驗方法甚多，一般常用的有如下幾種： （ 1）外觀檢驗 這種檢驗方法是以肉眼觀察為主，有時也可用低倍放大鏡觀察。外觀檢驗的內(nèi)容主要為檢查咬邊、表面氣孔、裂紋、燒穿、焊瘤、弧坑等缺陷，以及焊縫的 外形尺寸。檢查范圍內(nèi) 100%焊縫。 （ 2） X 射線探傷 X 射線探傷是檢查鋁合金焊縫內(nèi)部最有效的方法，它能確定焊縫內(nèi)部的氣孔、夾渣、未焊透、內(nèi)部裂紋的位置和內(nèi)部飛濺物等缺陷。但走私在 ㎜以下的顯微氣孔、顯微裂紋和微小的未焊透等缺陷則不易用 X 射線探測到。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)評定產(chǎn)品的質(zhì)量等級采用三級評定方法， 1級焊縫為優(yōu)良品， 2級為合格品， 3 級為不合格品。 焊縫透視質(zhì)量的等級評定標(biāo)準(zhǔn)如下： 1）焊縫存在裂紋、未熔合或未焊透（雙面焊）時，應(yīng)評為 3級； 2）單面焊未焊透的深度超過壁厚的 15%板厚時應(yīng)評定為 2 級，超過 1/3 板厚時應(yīng)評為 3級； 3）單個缺陷尺寸在任何方向上的最大尺寸超過 1/5 板厚時應(yīng)評定為 2 級，超過 1/3 板厚時應(yīng)評為 3級； 對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。返修后必須重新做探傷檢驗。同一部位的返修次數(shù)一般不超過兩次，超過兩次的返修要經(jīng)制造主管部門批準(zhǔn)，且返修次數(shù)和部位應(yīng)在產(chǎn)品在產(chǎn)品質(zhì)量證明書中注明。 （ 3）超聲波探傷檢驗 近年來，對鋁合金的焊縫檢驗開始采用超聲波探傷技術(shù)，并在對接焊縫的探傷中取得了一些經(jīng)驗。它與 X 射線探傷法相比較具有下列優(yōu)點： 1）不需要如 X 射線探傷的貼片、沖洗底片等工序，因而縮短了檢驗時間； 2）對探測微裂紋和未焊透缺陷比 X射線探傷法靈敏； 3）探測距離比 X射線探傷法要大； 4）既經(jīng)濟(jì)又安全。 但用超聲波探傷法檢驗 時，要求鋁焊縫兩側(cè)必須光滑清潔，在陽光下操作時觀察示波屏的回聲脈沖比較困難。用這種方法判斷焊縫缺陷的可靠性和準(zhǔn)確性與操作者的技術(shù)水平、工作經(jīng)驗有很大關(guān)系 .鋁合金焊縫中缺陷的方向大多與焊縫表面垂直 ,因此 ,探傷時只利用帶角度的探頭將超聲波從基體金屬的表面以橫波形式射入焊縫 .具體操作方法可參考 JB1152— 81《鋼制壓力容器對接超聲波探傷》部頒標(biāo)準(zhǔn)。 超聲波探傷還可對鋁合金點焊、滾焊焊接接頭進(jìn)行無損檢驗。 （ 4）接頭機(jī)械性能試驗 機(jī)械性能試驗可用以評定焊接接頭的強(qiáng)度、塑性及檢驗缺陷對接頭機(jī)械性能的影響。試樣數(shù)量、 尺寸及檢驗方法參考 GB2649— 81《焊接接頭機(jī)械性能試驗取樣法》、 GB2651— 81《焊接接頭拉伸試驗法》、 GB2653— 81《焊接接頭彎曲主壓扁試驗法》、 GB2650— 81《焊接接頭沖擊試驗法》等國家標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)規(guī)定。常用的鋁合金接頭機(jī)械性能試驗項目接頭抗拉強(qiáng)度及冷彎試驗其結(jié)果應(yīng)滿足以下要求： 1）防銹鋁合金接頭抗拉強(qiáng)度≥ 90%σ b；為基體供貨狀態(tài)抗拉強(qiáng)度的下限。 2）冷彎角（彎軸直徑等于二倍板厚）：要求防銹鋁合金由供需雙方協(xié)議決定。 在切取抗拉、冷彎試樣前應(yīng)預(yù)先對試板進(jìn)行 X射線探傷檢驗。當(dāng)試板中存在較 嚴(yán)重的缺陷時，不允許切取機(jī)械性能試樣。 非熱處理強(qiáng)化型鋁合金焊接接頭的軟化是由于熱影響區(qū)金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上時，冷作硬化效果局部消失而引起的。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接頭的機(jī)械性能，并影響接頭與基體金屬不等強(qiáng)。例如，經(jīng)淬火、自然時效的 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。鋁鎂合金焊接接頭 的強(qiáng)度與基體金屬、焊絲中的鎂、錳含量有關(guān)，而尤為基體金屬中的鎂含量影響為顯著。 4 鋁合金焊接工藝 4． 1 鋁合金的氣焊 氧－乙炔 氣焊的熱效率低，焊接熱輸入不集中，焊接鋁及鋁合金時需采用熔劑，焊后又需清除殘渣，接頭質(zhì)量及性能也不高。因為氣焊設(shè)備簡單，無需電源，操作方便靈活，常用于焊接對質(zhì)量要求不高的鋁合金構(gòu)件，如厚度較薄的薄板及小零件，以及補(bǔ)焊鋁合金構(gòu)件和鋁鑄件。 （ 1）氣焊的接頭形式 氣焊鋁合金時，不宜采用搭接接頭和 T形接頭，這種接頭難以清理流入縫隙中的殘留熔劑和焊渣，應(yīng)盡可能采用對接接頭。為保證焊 件焊接時既焊透又不塌陷和燒穿，可以采用帶槽的墊板，墊板一般用不銹鋼或純銅等制成，帶墊板焊接可獲得良好的反面成形，提高焊接生產(chǎn)率。 （ 2）氣焊熔劑的選用 鋁合金氣焊時，為了使焊接過程順利進(jìn)行，保證焊縫質(zhì)量，氣焊時需要加熔劑來去除鋁表面的氧化膜及其他雜質(zhì)。 氣焊熔劑（又稱氣劑）是氣焊時的助熔劑，主要作用是去除氣焊過程中生成在鋁表面的氧化膜，改善母材的潤濕性能，促使獲得致密的焊縫組織等。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)。 鋁合金熔劑是鉀、鈉、鈣、鋰等元素的氯 人鹽，是粉碎后過篩并按一定比例配制的粉狀化合物。例如鋁冰晶石（ Na3AlF6）在 1000℃進(jìn)可以熔解氧化鋁，又如氯化鉀等可使難熔的氧化鋁轉(zhuǎn)變?yōu)橐兹鄣穆然X。這種熔劑的熔點低，流動性好，還能改善熔化金屬的流動性，使焊縫成形良好。 鋁合金氣焊熔劑有含 鋰熔劑和無鋰熔劑兩類。含鋰熔劑的氯化鋰能改善熔渣的物理性能、降低熔渣的熔點和黏度，能較好地去除氧化膜，適用于薄板和全位置焊接。但氯化鋰價格貴，而且吸濕性強(qiáng)。不含鋰的熔劑熔點高、黏度大、流動性差，易產(chǎn)生焊縫夾渣，適用于厚大件的焊接。對于搭接接頭、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，不宜采用含鈉組成物的熔劑。 將粉狀熔劑和蒸餾水調(diào)成糊狀（每 100g 熔劑約加入 50mL 蒸餾水）涂于焊件坡口和焊絲表面，涂層厚 ～ ㎜?；蛴米茻岬暮附z直接蘸熔劑干粉使用，這樣可減少熔池中水分的來源，減少氣孔。調(diào)制好的熔劑應(yīng)在 12h 內(nèi)用完。 鋁合金氣焊熔劑容易吸潮，所以應(yīng)該對其瓶裝密封，以防受潮失效。焊接時，應(yīng)先用潔凈水或蒸餾水將熔劑調(diào)成糊狀，然后把這涂在接頭上，或者浸涂在焊絲上。調(diào)好的糊狀熔劑最好隨調(diào)隨用，不要久放，以免變質(zhì)。 （ 3）焊嘴和火焰的 選擇 鋁合金有強(qiáng)烈的氧化性和吸氣性。氣焊時，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。嚴(yán)禁采用氧化焰，因為用氧化性較強(qiáng)的氧化焰會使鋁強(qiáng)烈氧化，阻礙焊接過程進(jìn)行；而乙炔過多，游離的氫可能溶入熔池，會促使縫產(chǎn)生氣孔，使焊縫疏松。 （ 4）定位焊縫 為防止焊件在焊接中產(chǎn)生尺寸和相對位置的變化，焊件焊前需要點固焊。由于鋁的線膨脹系數(shù)大、導(dǎo)熱速度快、氣焊加熱面積大，因此，定位焊縫較鋼件應(yīng)密一些。 定位焊用的填充焊絲與產(chǎn)品焊接時相同，定位焊接前應(yīng)在焊縫間隙內(nèi) 涂一層氣劑。定位焊的火焰功率比氣焊時稍大。 （ 5）氣焊操作 焊接鋼鐵材料時，可以從鋼材的顏色變化判斷加熱的溫度。但焊鋁時，卻沒有這個方便條件。因為鋁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。但可根據(jù)以下現(xiàn)象掌握施焊時機(jī)： 1）當(dāng)被加熱的工件表面由光亮白色變成暗淡的銀白色，表面氧化膜起皺，加熱處金屬有波動現(xiàn)象時，表明即將達(dá)到熔化溫度，可以施焊； 2）用蘸有熔劑的焊絲端頭及被加熱處，焊絲與母材能熔合時，即達(dá)到熔化溫度，可以施焊； 3）母材邊棱有倒下現(xiàn)象時，母材達(dá)到熔化溫度，可 以施焊。 氣焊薄板可采用左焊法，焊絲位于焊接火焰之前，這種焊法因火焰指向未焊的冷金屬，熱量散失一部分，有利于防止熔池過熱、熱影響區(qū)金屬晶粒長大和燒穿。母材厚度大于 5㎜可采用右焊法，此法焊絲在焊炬后面，火焰指向焊縫，熱量損失小，熔深大，加熱效率高。氣焊厚度小于 3 ㎜的薄件時，焊炬傾角為 20～40176。；氣焊厚件時，焊炬傾角為 40～ 80176。，焊絲與焊炬夾角為 80～ 100176。 鋁合金氣焊應(yīng)盡量將接頭一次焊成，不堆敷第二層，因為堆敷第二層時會造成焊縫夾渣等。 （ 6）焊后處理 氣焊焊縫表面的殘留焊劑和熔渣對鋁接頭的腐蝕，是鋁 接頭日后使用中引起