【正文】 以上時(shí)，溶液濃度 15%～ 25%，浸漬時(shí)間為 10～ 15min。 2）將焊件浸入硝酸溶液中。焊后清理工序如下。 （ 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損壞的原因之一。焊絲與焊炬夾角為 80～ 100176。氣焊厚度小于 3 ㎜的薄件時(shí)，焊炬傾角為 20～40176。 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。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。 （ 5）氣焊操作 焊接鋼鐵材料時(shí)，可以從鋼材的顏色變化判斷加熱的溫度。 定位焊用的填充焊絲與產(chǎn)品焊接時(shí)相同，定位焊接前應(yīng)在焊縫間隙內(nèi) 涂一層氣劑。 （ 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(diǎn)固焊。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。調(diào)好的糊狀熔劑最好隨調(diào)隨用，不要久放，以免變質(zhì)。 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。或用灼熱的焊絲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。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(shí)，不宜采用含鈉組成物的熔劑。但氯化鋰價(jià)格貴，而且吸濕性強(qiáng)。 鋁合金氣焊熔劑有含 鋰熔劑和無鋰熔劑兩類。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。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)。 （ 2）氣焊熔劑的選用 鋁合金氣焊時(shí)，為了使焊接過程順利進(jìn)行，保證焊縫質(zhì)量，氣焊時(shí)需要加熔劑來去除鋁表面的氧化膜及其他雜質(zhì)。 （ 1）氣焊的接頭形式 氣焊鋁合金時(shí)，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。 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(shí)需采用熔劑，焊后又需清除殘?jiān)?，接頭質(zhì)量及性能也不高。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。 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(shí)，冷作硬化效果局部消失而引起的。 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(yàn)。常用的鋁合金接頭機(jī)械性能試驗(yàn)項(xiàng)目接頭抗拉強(qiáng)度及冷彎試驗(yàn)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。 （ 4）接頭機(jī)械性能試驗(yàn) 機(jī)械性能試驗(yàn)可用以評定焊接接頭的強(qiáng)度、塑性及檢驗(yàn)缺陷對接頭機(jī)械性能的影響。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(yàn)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(shí)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)。它與 X 射線探傷法相比較具有下列優(yōu)點(diǎn)： 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(yàn)時(shí)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。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。 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(shí)，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(shí)應(yīng)評定為 2 級，超過 1/3 板厚時(shí)應(yīng)評為 3級； 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)評定為 2 級，超過 1/3 板厚時(shí)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。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。檢查范圍內(nèi) 100%焊縫。 焊縫的檢驗(yàn)方法甚多，一般常用的有如下幾種： （ 1）外觀檢驗(yàn) 這種檢驗(yàn)方法是以肉眼觀察為主，有時(shí)也可用低倍放大鏡觀察。此外，焊接質(zhì)量還與新工藝的推廣應(yīng)用有關(guān)。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。 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。機(jī)械拋光必須受制于材料的獨(dú)特性。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。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。 如有必要可以對焊件進(jìn)行機(jī)械拋光。 在化學(xué)處理的焊接件中，有時(shí)會(huì)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(shí)，就會(huì)對顏色的配比有影響。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。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。因此閃光對焊的焊縫，陽極化處理質(zhì)量良好。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。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。 （ 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。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。 焊后處理 （ 1） 清除殘?jiān)? 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(shí)進(jìn)行清除，以防止焊渣和殘存焊劑腐蝕焊縫及其表面。 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。冷卻時(shí)，由于周圍金屬的抑制，可能導(dǎo)致變形或翹曲。鋁合金在焊后熱處理時(shí)期也會(huì)發(fā)生變形。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。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℃。 （ 3） 焊前預(yù)熱 焊前最好不進(jìn)行預(yù)熱，因?yàn)轭A(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。對較薄的氧化膜可采用不銹鋼的鋼絲刷清理表面，不宜采用紗布、砂紙或砂輪打磨。 大型焊件受酸洗槽尺寸限制，難 于實(shí)現(xiàn)整體清理，可在接頭兩側(cè)各 30 ㎜的表面區(qū)域用火焰加熱至 100℃左右，涂擦室溫的 NaOH 溶液，并加以擦洗，時(shí)間略長于浸洗時(shí)間，除凈焊接區(qū)的氧化膜后，用清水沖洗干凈，再中和、光化后，用火焰烘干。 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。小型工件可采用浸洗法。為保證焊接和補(bǔ)焊質(zhì)量、避免焊接缺陷 ,應(yīng)選取合理的焊接方法和工藝措施。用大電流焊接時(shí) ,焊縫及近縫區(qū)金屬易產(chǎn)生過熱和晶粒長大 ,容易產(chǎn)生裂紋、氣孔等缺陷。 3 鋁合金焊接現(xiàn)場分析 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 ,對于零件接頭性能和表面的質(zhì)量要求較高。當(dāng)板厚為 50～ 75 ㎜時(shí)，宜采用添加 10%～35%或 50%He的 Ar+He混合氣體。 熔化極氬弧焊時(shí)，當(dāng)板厚＜ 25 ㎜時(shí)，采用純 Ar。氧＞ %，則使鎢極燒損加劇，超過 %使焊縫表面無光澤或發(fā)黑。氬氣的技術(shù)要求為 Ar＞ %,氧＜%，氫＜ %，水分＜ ，氮＜ %。鋁合金焊條的化學(xué)成分和力學(xué)性能見表 。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(yùn)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(qiáng)度最低， 4000 系列鋁合金居中， 5000系列鋁合金強(qiáng)度最高。例如，焊接硅含量 %的 6061 合金時(shí)，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。為了細(xì)化縫晶粒、提高焊縫的抗裂性及力學(xué)性能，通常在絲中加入少量的 Ti、 V、 Zr等合金元素作為變質(zhì)劑。在缺乏標(biāo)準(zhǔn)牌號焊絲時(shí)，可從基體金屬上切下狹條代用。用合金含量高于母材的焊絲作為填充金屬，通?？煞乐购缚p金屬的裂紋傾向。對于非熱處理合金的焊接接頭強(qiáng)度，按 1000 系、 4000系、 5000 系的次序增大。 選擇焊絲首先要考慮焊縫成分要求，還要考慮產(chǎn)品的力學(xué)性能、耐蝕性能，結(jié)構(gòu)的剛性、顏色及抗 裂性等。鋁及鋁合金焊絲分為同質(zhì)焊絲和異質(zhì)焊絲兩大類。由于鋁及鋁合金熔點(diǎn)低，更適于采用攪拌摩擦焊。與普通摩擦相比，它不受軸類零件的限制，可焊接直焊縫。 （ 6）攪拌摩擦焊 攪拌摩擦焊是一種可用于各種合金板焊接的固態(tài)連接技術(shù)。對于質(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。 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。 （ 4）脈沖氬弧焊 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。 （ 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。 （ 2）鎢極氬弧焊 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(qiáng)度和塑性高，在工業(yè)中獲得起來越廣泛的應(yīng)用。用氣焊焊接較厚的鋁 焊件時(shí)需預(yù)熱，焊后的焊縫金屬不但晶粒粗大、組織疏松，而且容易產(chǎn)生氧化鋁夾雜、氣孔及裂縫等缺陷。應(yīng)根據(jù)鋁及鋁合金的牌號、焊件厚度、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以及對焊 接性的要求等選擇。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?？珊附拥匿X合金材料范圍逐步擴(kuò)大，現(xiàn)在不僅可以成功地焊接非熱處理強(qiáng)化的鋁合金，而且解決了傳統(tǒng)的航空航天和軍工等行業(yè)，逐步擴(kuò)大到國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)和人民生活的各個(gè)領(lǐng)域。 對鋁合金進(jìn)行焊接，可以用多種不同的焊接方法，表 所列的為部分鋁合金的相對焊接性。 （ 3）鋁合金的固態(tài)和液態(tài)色澤不易區(qū)別，焊接操作時(shí)難以控制熔池溫度。 （ 2）熔焊時(shí)，鋁合金的焊接性首先體現(xiàn)在抗裂性上。 鋁合金的焊接性特點(diǎn) 鋁合金熔化焊時(shí)有如下困難和特點(diǎn)： （ 1）鋁和氧的親和力很大，因此在鋁及鋁合金表面總有一層難熔的氧化鋁 膜遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鋁的熔點(diǎn)，這層氧化膜不溶于金屬并且妨礙被熔融填充金屬潤濕。鋁合金被廣泛應(yīng)用航空航天、建筑、汽車、機(jī)械制造、電工、化學(xué)工業(yè)、商業(yè)等領(lǐng)域。K 1 線脹系數(shù) （ 20～ 100℃ ） /106K1 電阻率 （ 20℃ ） /106ΩK 1 熱導(dǎo)率 （ 25℃ ） /Wcm1 比熱容 （ 100℃ ） /J 表 鋁合金的新舊牌號對照 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 L