【正文】 將焊槍對準孔眼處扣動啟動扳機 ,焊機自動完成預定焊接過程焊后取下焊槍 ,用小錘敲掉高出部分后將表面磨平 ,補焊工作即可完成。 該工藝操作方便 ,補焊過程與普通的焊接操作相似 ,包括焊前準備、焊中和焊后清理 3個步驟。雖然進行電火花放電沉積堆 焊時在放電的瞬間能產(chǎn)生數(shù)千攝氏 度的高溫 ,使電極材料端部產(chǎn)生熔化和氣化 ,但是 ,由于放電的時間很短 ,為 ～ ms,放電的面積又很小 ,因此放電熱作用只發(fā)生在工件表面的微小區(qū)域。 利用電火花沉積原理制備的特種焊機可以施行補焊工藝 [10],其原理為選擇合適的堆焊電極夾緊在焊槍上 ,焊槍帶有氬氣保護通路 ,電極伸出噴嘴的長度可以控制在 10 mm以內(nèi) ,用電極的端部輕觸鑄件表面并移動即可實現(xiàn)沉積堆焊。其方法是在缺陷部位先行涂敷合金粉末 ,然后施行激光掃描、熔融覆蓋 ,其優(yōu)異特性恰好彌補了噴焊補焊對鋁合金的不適應。 特種補焊方法及其特點 采用火焰噴焊和等離子噴焊的工藝可以進行鑄件缺陷補焊。選用補焊時的焊絲合金成分高于母材 ,以便在補焊過程中補充燒損合金 ,使焊縫成分與母材保持一致 。 另外 , 電子束焊接要求在真空條件下進行 , 所以對鋁合金大型結(jié)構(gòu)件施焊困難。鋁合金表面氧化膜比重接近基體 , 容易進入焊縫產(chǎn)生夾雜、氣孔。對于已經(jīng)成核生長的晶體 , 如果電子束掃描間距過小在電子束掃描時產(chǎn)生重熔 , 但導致電子束回掃細化晶粒的作用減弱。對AlMg0. 4Si1. 2 合金進行掃描焊接與無掃描焊接相比 , 晶體主軸長度減少到無掃描焊接時的 1/ 5 。電子束焊接鋁合金在真空重熔時 , 焊縫中雜質(zhì)含量微乎其微 ,焊縫氣體含量降低接近一半 , 從而焊縫塑性、韌性大大提高。鋁合金焊縫金屬的抗裂性能隨 著焊接能量密度的增加和熱輸入的減少而增加。由于能量密度高 , 穿透能力強可對難以焊接的鋁合金厚板進行焊接。 YAG 激光一般功率比較小 , 鋁合金表面對 YAG激光束的吸收率相對 CO2 激光較大 , 可用光導纖維傳導 , 適應性強 , 工藝安排簡單等。 (5) 可對密閉透明物體內(nèi)部金屬材料進行焊接 。 激光焊接鋁合金有以下優(yōu)點 : (1) 能量密度高 , 熱輸入低 , 熱變形量小 ,熔化區(qū)和熱影響區(qū)窄而熔深大 。 鋁合金的激光焊接 鋁及鋁合金激光焊接技術 (Laser Welding)是近十幾年來發(fā)展起來的一項新技術 , 與傳統(tǒng)焊接工藝相比 , 它具有功能強、可靠性高、無需真空條件及效率高等特點。焊后的殘余應力和變形非常小 , 對于薄板鋁合金焊后基本不變形。馬丁航空航天公司用該項技術焊接了鋁合金儲存液氧的低溫容器火箭結(jié)構(gòu)件。由于攪拌摩擦焊過程中不存在金屬的熔化 , 是一種固態(tài)連接過程 , 故焊接時不存在熔焊的各種缺陷 ,可以焊接用熔焊方法難以焊接的有色金屬材料 , 如鋁及高強鋁合金、銅合金、鈦合金以及異種材料、復合材料焊接等。） 5A02（ LF2） 12 SAlMg2 3 1/1 ~188 92~130 25 SAlMg2 4 1/1 ~ 107~164 5A03（ LF3） 20 SAlMg2 3 1/1 233~234 239~240 34~35 40~46 20 SAlMg5 4 1/1 296~299 64~74 5A06（ LF6） 18 SAlMg5 4 1/1 314~330 32~72 5 鋁合金焊接新工藝 鋁合金由于重量輕、比強度高、耐腐蝕性能好、無磁性、成形性好及低溫性能好等特點而被廣泛地應用于各種焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品中 , 采用鋁合金代替鋼板材料焊接 , 結(jié)構(gòu)重量可減輕 50%以上。 （ 3）粗絲大電流 MIG 焊（ 400~1000A）在平焊厚板時具有熔深大、生產(chǎn)率高、變形小等優(yōu)點。 （ 1）噴射過渡焊接時，電弧電壓應稍低一點，使電弧略帶輕微爆破聲，此時熔滴形式屬于噴射過渡中的射滴過渡。min1 電流 /A 壓 /V 速度 /m表 MIG焊的工藝參數(shù)。純鋁、鋁鎂合金半自動脈沖 MIG 焊的工藝參數(shù)見表 。 熔化極半自動氬弧焊的點固焊縫應設在坡口反面，點固焊縫的長度為 40～60㎜，對于相同厚度的鋁錳、鋁鎂合金，焊接電流應降低 20～ 30A，氬氣流量增大 10～ 15L/min。熔化極半自動氬焊多采用平特性電源，焊絲直徑為 ～ ㎜。焊接薄、中等厚度板材時，可用純氦保護。 由于焊絲作為電極 ,可采用高密度電流 ,因而母材熔深大 ,填充金屬熔敷速度快 ,焊接生產(chǎn)率高 。 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。 3）未焊透 產(chǎn)生原因 焊接速度過快，弧長過大，焊件間隙、坡口角度、焊接電流均過小，鈍邊過大；工件坡口邊緣的毛 刺、底邊的污垢焊前沒有除凈；焊炬與焊絲傾角不正確。更新送氣管路，選擇合適的氣體流量，調(diào)整好鎢極伸出長度；正確選擇焊接工藝參數(shù)。交流鎢極脈沖氬弧焊對仰焊、立焊、管子全位置焊、單面焊雙面成形，可以 得到較好的焊接效果。 鎢極脈沖惰性氣體保護焊擴大了 TIG焊的應用范圍，特別適用于焊接精密零件。 交流電特點是負半波（工件為負）時，有陰極清理作用，正半波（工件為正）時，鎢極因發(fā)熱量低，不容易熔化。 4）焊接速度 鋁合金 TIG 焊時，為了減小變形，應采用較快的 焊接速度。噴嘴至工件的距離一般取 10 ㎜左右為宜。 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)實際焊接效果調(diào)整有關參數(shù)，直至符合使用要求為止。常用鎢極材料分純鎢、釷鎢及鈰鎢等。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)焊或補焊薄壁熱交換器、管道厚在 ㎜以下的類似組件時有熔深淺、電弧容易控制、電弧有良好的凈化作用等優(yōu)點。 焊接鋁合金較適宜的工藝方法是交流 TIG 焊和交流脈沖 TIG 焊，其次是直流反接 TIG 焊。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、熔渣對接頭 的腐蝕。 4． 2 鋁合金的鎢極氬弧焊（ TIG 焊） 也稱為鎢極惰性氣體保護電弧焊，是利用鎢極與工件之間形成電弧產(chǎn)生的大量熱量熔化待焊處，外加填充焊絲獲得牢固的焊接接頭。室溫為 10～ 15℃時，溶液濃度 20%～ 25%，浸漬時間為 15min。 1）焊后將焊件放入 40～ 50℃的熱水槽中浸漬，最好用流動的熱水，用硬毛刷刷焊縫及焊縫附近殘留熔劑、熔渣的地方，直至清除干凈。 鋁合金氣焊應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。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。但焊鋁時，卻沒有這個方便條件。由于鋁的線膨脹系數(shù)大、導熱速度快、氣焊加熱面積大，因此，定位焊縫較鋼件應密一些。 （ 3）焊嘴和火焰的 選擇 鋁合金有強烈的氧化性和吸氣性。調(diào)制好的熔劑應在 12h 內(nèi)用完。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。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。 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。因為氣焊設備簡單，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，以及補焊鋁合金構(gòu)件和鋁鑄件。軟化造成的強度降低并不嚴重，接頭強度約退火狀態(tài)基體金屬的 85%~98%，熱處理強化型鋁合金熱影響區(qū)的組織變化比較復雜，焊接接頭的軟化不但顯著地降低整個接頭的機械性能，并影響接頭與基體金屬不等強。 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。 超聲波探傷還可對鋁合金點焊、滾焊焊接接頭進行無損檢驗。 （ 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，并在對接焊縫的探傷中取得了一些經(jīng)驗。根據(jù) X射線探 傷法攝制、顯影后的底片黑度，并參考 JB1580— 75《鋁制焊接容器技術條件》標準中有關 X射線探傷標準評定產(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。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。為保證焊接質(zhì)量，必須嚴格檢查焊接結(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。常用的機械拋光有拋光、磨光、磨料噴擊、噴丸等。機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。無論任何時候，在陽極化處理的 焊接區(qū)，不應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，也應該有較好的焊接特性。 可熱處理強化的合金，常常用作建筑結(jié)構(gòu)零件，它們在焊接以后，常常進行陽極處理。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)。在焊接期間仔細操作可以省許多焊接時間和精加 工勞動。避免造成不良后果。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。 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。但對厚度超過 5～ 8 ㎜的厚大鋁件焊前需進行預熱，以防止變形和未焊透，減少氣孔等缺陷。 （ 2）機械清理 通常先用丙醇或汽油擦洗表面油污，然后可根據(jù)零件形狀采用切削方法，如使用風動或電動銑刀，也可使用刮刀等工具。表 是去除鋁合金表面氧化膜的化學清洗溶液配方和清洗工序流程。由于零件表面極易產(chǎn)生難熔氧化膜和低熔點共晶體 ,焊縫中會形成夾渣、產(chǎn)生熱裂紋使接頭性能變壞 [12]。當板厚＞ 75㎜時，推薦添加 50%～ 75%He的 Ar+He混合氣體。 鎢極氬弧焊時，交流加高頻焊接選用純氬氣，適用大厚度板；直流正極性焊接選用 Ar+He 或純 Ar。 表 鋁及鋁合金焊條的型號（牌號）、規(guī)格與用途 型號 牌號 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成分和力學性能 型號 牌號 藥皮類型 電源種類 焊芯化學成分 /% 熔敷金屬 抗拉強度 /MPa 焊接接頭 抗拉強度 /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）保護氣體 焊接鋁合金的惰性氣體有氬所和氦氣。例如，為了使容器具有良好的抗腐蝕能力或防止所儲存產(chǎn)品對其的污染，儲存過氧化氫的 焊接容器要求高純度的鋁合金。此外，焊縫金屬避免鎂與銅的組合，因為 Al－ Mg－ Cu 有很高的裂紋敏感性。 選用鋁合金焊絲應注意的問題如下。 目前，鋁合金常用的焊絲大多是與基體金屬成分相近的標準牌號焊絲。選擇熔化溫度低于母材的填充金屬，可大大減小熱影響區(qū)的晶間裂紋傾向。 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，需要加填充焊絲。與傳統(tǒng)熔焊方法相比，攪拌摩擦焊無飛濺、無煙塵，不需要添 加焊絲和保護氣體，接頭無氣孔、裂紋。 （ 5）電阻點焊、縫焊 可用來焊接厚度在 4㎜以下的鋁合金薄板。半自動熔化極氬弧焊適用于定位焊縫、斷續(xù)的短焊縫及 結(jié)構(gòu)形狀不規(guī)則的焊件，用半自動氬弧焊焊炬可方便靈活地進行焊接，但半自動焊的焊絲直徑較細，焊縫的氣孔敏感性較大。鎢極氬弧焊用于鋁合金是一種較完善的焊接方法，但鎢極氬弧焊設備較復雜，不宜在室外露天條件下操作。 表 鋁合金常用焊接方法的特點及適用范圍 焊接方法 特點 適用范圍 氣焊 熱功率低，焊件變形大，生產(chǎn)率低，易產(chǎn) 生夾渣、裂紋等缺陷 用于非重要場合的薄板對接焊及補焊等 手工電弧焊 接頭質(zhì)量差 用于鑄鋁件補焊及一般修理 鎢極氬弧焊 焊縫金屬致密，接頭強度高、塑性好，可 獲得優(yōu)質(zhì)接頭 應用廣泛，可焊接板厚 1～ 20㎜ 鎢極脈沖氬弧焊 焊接過程穩(wěn)定，熱輸入精確可調(diào)，焊件變 形量小，接頭質(zhì)量高 用于薄板、全位置焊接、裝配焊接及對熱敏 感性強的鍛鋁、硬鋁等高強度鋁合金 熔化極氬弧焊 電弧功率 大，焊接速度快 用于厚件的焊接，可焊厚度為 50㎜以下 熔化極脈沖氬弧焊 焊接變形小，抗氣孔和抗裂性好，工藝參 數(shù)調(diào)節(jié)廣泛 用于薄板或全位置焊，常用于厚度 2～ 12㎜的工件 等離子弧焊 熱量集中，焊接速度快，焊接變形和應力 小，工藝較復雜 用于對接焊要求比氬弧焊更高的場合 真空電子束焊 熔深大熱影響區(qū)小，焊接變形量小