【正文】 成熔池后，再給送焊絲，焊接方向采用左焊 法。根 據(jù)板厚選擇鎢極直徑、焊絲直徑；根據(jù)板厚 和焊接位置選擇焊接電流、氬氣流量等。當(dāng)熄弧 后，氬氣會自動延遲幾秒鐘停氣，以防止金 屬在高溫下產(chǎn)生氧化。 （ 2） 收弧。手工 鎢極氬弧焊通常采用引弧器進(jìn)行引弧。 。 由于鋁的比熱比鋼大一 倍、導(dǎo)熱 性比鋼大兩倍，所以為了防止焊縫區(qū)熱量的 大量流失，焊前可對焊件進(jìn)行預(yù)熱。機械清理先用有機溶劑（丙酮、松香水 或汽油）擦拭表面以除油，隨后用細(xì)銅絲刷 或不銹鋼絲刷刷去氧化膜。在焊前應(yīng)嚴(yán)格 清除焊件坡口及焊絲表面的氧化膜和油污， 清理的方法可采用化學(xué)清洗或機械清理。 （ 1） 焊前清理 。手操作是使用于需要短的焊道的不規(guī)則的形狀物件上焊 接，或需要在難以達(dá)到的（不易接近的）區(qū)域的焊接，手操作也適合全姿勢焊接 。手工電弧焊操作這是工人，自動焊操作者是人操控下的焊機。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。采用直流正接（電極接負(fù)極）時，熱量產(chǎn)生于工件表面 ，形成深熔透，對一定尺寸的電洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 極可采用更大的焊接電流。 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。氬氣流對焊接區(qū)的沖刷使接頭冷卻加快，改善了接頭的組織和性能，適于全位置焊接。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。 （ 3） 惰性氣體 (氬氣、氮氣 )較貴，和其他電弧焊手法 (如交流手工弧焊、埋弧焊、 CO2 氣體保護(hù)焊等 )比較，生產(chǎn)成本較高。 鎢極氬弧焊的不足之處： （ 1） 焊縫熔深淺，熔敷速度小，產(chǎn)生率較低。 （ 3） 熱源和填充焊絲可分別控制，因而熱輸入容 易調(diào)節(jié)，可進(jìn)行各種位置的焊接，也是實現(xiàn)單面焊雙面成形的理想方法。 鎢極氬弧焊具有以下優(yōu)點： （ 1） 氬氣能有效地隔絕周圍空氣，本身又不溶于金屬，不和金屬反應(yīng)，施焊過程中電弧還有自動清除熔池表面氧化膜的作用，因此，可成功地焊接易氧化、化學(xué)活潑性強的強的有色金屬、不銹鋼和各種合金。氬弧焊焊鋁是利用其“陰極霧化”的特點，自行去除氧化膜。在這種情況下，填充金屬的純度至少要相當(dāng)于母材 。 （ 3）焊接接頭的使用性能 填充金屬的選擇除取決于母材成分外，還與接頭的幾何形狀、運行中的抗腐蝕性要求以及對焊接件的外觀要求有關(guān)。 （ 2）焊接接頭的力學(xué)性能 工業(yè)純鋁的強度最低， 4000 系列鋁合金居中，5000 系列鋁合金強度最高。例如，焊接硅含量 %的 6061 合金時，選用同一合金作焊縫，裂紋敏感性很大，但用硅含量 5%的 ER4043 焊絲，由于其熔化溫度比 6061 合金低，在冷卻過程中有較高的塑性，所以抗裂性能良好。 （ 1）焊接接頭的裂紋敏感性 影響裂紋敏感性的直 接因素是母材與焊絲的匹配。鋁合金焊接用 E3003 鋁合金 焊條 鋁合金焊條型號、規(guī)格與用途見表 。鋁合金氬弧焊用 ER5183 Al 109 TAl 純鋁，耐蝕性好，但強度不高，純鋁焊接用 E1100 Al 209 TAlSi 鋁硅，抗裂性好，通用性大。鋁合金氣焊、氬弧焊用 ER3003 S 331 Mg5 Al Rem. 耐蝕，強度高。鋁合金氣焊、氬弧焊用。 表 鋁及鋁合金焊絲的型號（牌號）、成分 與用途 國標(biāo)牌號 主要成份 (%) 特性和用途 相當(dāng) AWS S 301 Al≥ 塑性好、耐蝕。為了得到良 好的焊接接頭，應(yīng)從焊接構(gòu)件使用要求考慮，選擇適合于母材的焊絲作為填充材料。 鋁用焊接材料 選擇 鋁合金焊絲 采用氣焊、鎢極氬弧焊等焊接鋁合金時，需要加填充焊絲?？梢詮脑龃蠹す夤β拭芏群吞岣咪X合金對激光能的吸收率這兩個方面采取措施解決這些問題。 激光焊接是一種高能密度的焊接工藝，焊接鋁合金可以有效防止傳統(tǒng)焊接工藝產(chǎn)生的缺陷，強度系數(shù)提高很大。進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)階段，在挪威已經(jīng)應(yīng)用此技術(shù)焊接快艇上長為 20 m 的結(jié)構(gòu)件，美國洛克希德 已經(jīng)成功地進(jìn)行了攪拌摩擦焊接的鋁合金包括 2020 系列（ Al Cu） 、 5000 系列（ Al Mg） 、 6000 系列（ Al Mg Si） 、 7000 系列（ Al Zn） 、 8000 系列（ Al Li） 等。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(fù)合材料焊接等。 攪拌摩擦焊 FSW（ Friction Stir Welding） 是由英國焊接研究所 TWI （ The Welding Institute） 1991 年提出的新的固態(tài)塑性連接工藝 。對于質(zhì)量要求較高的產(chǎn)品可采用直流沖擊波點焊、縫焊機焊接。 （ 2）熔化極脈沖氬弧焊 可采用的平均焊接電流小，參數(shù)調(diào)節(jié)范圍大，焊件的變形及熱影響 區(qū)小，生產(chǎn)率高，抗氣孔及抗裂性好，適用于厚度在 2～ 10 ㎜鋁合金薄板的全位置焊接。 （ 1）鎢極脈沖氬弧焊 用這種方法可明顯改善小電流焊接過程的穩(wěn)定性，便于通過調(diào)節(jié)各種工藝參洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 數(shù)來控制電弧功率和焊縫成形。例如，焊接厚度 30 ㎜的鋁板不必預(yù)熱，只焊接正、反兩層 就可獲得表面光滑、質(zhì)量優(yōu)良的焊縫。自動、半自動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。 (MIG) 由于鋁合金很容易氧化，所以不能夠使用二氧化碳做保護(hù)氣體， 而使用惰性氣體氬氣做保護(hù)氣體。 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 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(yīng)用廣泛，可焊接板厚 1～ 20㎜ 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 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(yīng)力小，工藝較復(fù)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，焊接變形量小接頭力學(xué)性能好 用于焊接尺寸較小的焊件 激光焊 焊接變形小，生產(chǎn)率高 用于需進(jìn)行精密焊接的焊件 攪拌摩擦焊 固態(tài)連接，可焊接難容涵的金屬 用于尺寸較大的焊件 (TIG) 這種方法是在氬氣保護(hù)下施焊，熱量比較集中，電弧燃燒穩(wěn)定，焊縫金屬致密， 焊接接頭的強度和塑性高，在工業(yè)中獲得起來越廣泛的應(yīng)用。 鋁合金常用焊接方法的特點及適用范圍見表 。 除了傳統(tǒng)的熔焊、電阻焊、氣焊方法外，其他一些焊接方法 也可以容易地將鋁合金焊接在一起。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 第 三 章 鋁及鋁合金的焊接工藝 鋁合金 的 焊接 難點 鋁合金焊接有幾大難點： （ 1） 鋁合金焊接接頭軟化嚴(yán)重，強度系數(shù)低，這也是阻礙鋁合金應(yīng)用的最大障礙； （ 2）鋁合金表面易產(chǎn)生難熔的氧化膜（ Al2O3 其熔點為 2060 ℃） ，這就需要采用大功率密度的焊接工藝； （ 3）鋁合金焊接容易產(chǎn)生氣孔； （ 4）鋁合金焊接易產(chǎn)生熱裂紋； （ 5）線膨脹系數(shù)大，易產(chǎn)生焊接變形； （ 6）鋁合金熱導(dǎo)率大（約為鋼的 4 倍） ，相同焊接速度下，熱輸入 要比焊接鋼材大 2～ 4 倍。熱處理強化鋁合金的接頭強度較小，只有母材金屬的 40%~50%。 （ 5） 接頭不等強度 鋁及鋁合金的熱影響區(qū)由于受焊接熱循環(huán)作用而發(fā)生軟化，強度降低，使接頭與母材金屬無法達(dá)到等強度。 氫在液態(tài)鋁中的溶解度為 ，而在 660℃ 凝固溫度時，氫的溶解度突然降至 ，使原來溶于液態(tài)鋁中的氫大量析出，形成氣泡。 （ 4） 容易形成氣孔 氮不溶于液態(tài)鋁，鋁也不含碳。 （ 3） 熱裂傾向大 鋁及鋁合金的線脹系數(shù)約為鋼的 2 倍，凝固時的體積收縮率達(dá) %。焊接過程中， Al2O3薄膜會阻礙熔化金屬之間良好結(jié)合，形成夾渣，并且還會吸附水分， 在焊縫中產(chǎn)生氣孔。鋁合金在飛機制造 中是主要的結(jié)構(gòu)材料，它約占骨架質(zhì)量的 55%，而且大部分關(guān)鍵軸承部件，如渦輪發(fā)動機軸向壓縮機葉片、機翼、骨架、外殼、尾翼等是由鋁合金制造的。 m 備 注 （原 牌號 ） 3A21 5A03 5A06 2A12 2A16 6A02 2A10 7A04 1009 880 921 921 880 795 836 — 防 銹 鋁 LF21 防 銹 鋁 LF3 防 銹 鋁 LF6 硬 鋁 LY12 硬 鋁 LY16 鍛 鋁 LD2 鍛 鋁 LD10 超 硬 鋁 LC4 防銹銅器（鋁錳合金、鋁鎂合金）主要用于要求高的塑性的焊接性、在液體洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 或氣體介質(zhì)中工作的低載荷零件，如油箱、汽油或潤滑油導(dǎo)管、各種液體容器和其他用深拉制作的小負(fù)荷零件等。 m1 kg1 類 別 新 牌 號 舊 牌 號 類 別 新 牌 號 舊 牌 號 防 銹鋁 合金 — 5A02 5A03 5A05 5A06 5B05 5083 5056 3A21 3003 LF1 LF2 LF3 LF5 LF6 LF10 LF4 LF51 LF21 — 鍛 鋁 合 金 6A02 2A50 2B50 2A70 2A80 2A90 2A14 6061 6063 LD2 LD5 LD6 LD7 LD8 LD9 LD10 LD30 LD31 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 硬 鋁合 金 2A01 2A02 — 2A04 2A06 2B11 2B12 2A10 2A11 2A12 2A13 2A16 2A17 LY1 LY2 LY3 LY4 LY6 LY8 LY9 LY10 LY11 LY12 LY13 LY16 LY17 超 硬 鋁 合 金 7A03 7A04 — 7A09 7A10 7003 LC3 LC4 LC5 LC9 LC10 LC12 鋁合金的性能 鋁合金的物理性能見表 合 金 密 度 /g具有中等強度和良好的抗蝕性，在工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。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 。 超硬鋁 合金中鋅、鎂、銅的平均總含量可達(dá) %～ %，在當(dāng)前航空航天工業(yè)中仍是強度最高和應(yīng)用最多的一種輕合金材料。 退火狀態(tài)下硬鋁的抗拉強度為 160～ 220MPa，經(jīng)過淬火及時效后抗拉強度增加至 312～ 460MPa。 Mn 也是硬鋁的主要成分，主要洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 作用是消除鐵對抗蝕性的不利的影響，還能細(xì)化晶粒、加速時效硬化。 硬鋁 硬鋁的牌號是按銅的增加順序編排的。 表 鋁合金的分類及性能特點 分類 合 金 名 稱 合 金 系 性 能 特 點 示 例 變形鋁合金 非 熱處 理強 化防銹鋁 AlMn 抗 蝕 性、壓 力 加 工 性 與 焊 接 性 能好，但 強 度 較 低 3A21 AlMg 5A05 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 鋁 合金 熱 處理 強化 鋁合 金 硬 鋁 AlCuMg 力 學(xué) 性 能 高 2A11,2A12 超 硬 鋁 AlCuMgZn 硬 度 強 度 最 高 7A04,7A09 鍛 鋁 AlMgSiCu 鍛 造 性 能 好 耐 熱 性 能 好 2A14,2A50 AlCuMgFeNi 2A70,2A80 鑄造鋁合金 簡 單