【正文】 好 很好 很好 很差 1～ 10 ～ 25 填絲或不填絲，厚板需預(yù)熱，交 流電源 MIG焊（手工、自動） 很好 很好 很好 較差 ≥8 ≥4 焊絲為電極，厚板需預(yù)熱和保溫， 直流反接 脈沖 MIG焊（手工、自動） 很好 很好 很好 較差 ≥2 ～ 8 適用于薄板焊接 氣焊 很好 很差 較差 很差 ～ 10 ～ 25 適用于薄板焊接 焊條電弧焊 較好 很差 較差 很差 3～ 8 — 直流反接，需預(yù)熱，操作性差 電阻焊（點(diǎn)焊、縫焊） 較好 很好 很好 較好 ～ 3 ～ 4 需要電流大 等離子弧焊 很好 很好 很好 較差 1～ 10 — 焊縫晶粒小，抗氣孔性能好 電子束焊 很好 很好 很好 較好 3～ 75 ≥3 焊接質(zhì)量好，適用于厚件 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了鋁合 金焊接技術(shù)的進(jìn)步。 2 鋁合金的焊接方法和材料選用 鋁合金的焊接方法 鋁合金的焊接 方法很多，各種方法有其不同的應(yīng)用場合。 鋁合金常用焊接方法的特點(diǎn)及適用范圍見表 。 表 鋁合金常用焊接方法的特點(diǎn)及適用范圍 焊接方法 特點(diǎn) 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(bǔ)焊等 手工電弧焊 接頭質(zhì)量差 用于鑄鋁件補(bǔ)焊及一般修理 鎢極氬弧焊 焊縫金屬致密，接頭強(qiáng)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㎜ 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(qiáng)的鍛鋁、硬鋁等高強(qiáng)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 （ 1）氣焊 氧－乙炔氣焊火焰的熱功率低，熱量較分散，因此焊件變形大、生產(chǎn)率低。這種方法只用于厚度范圍在～ 10 ㎜的不重要鋁結(jié)構(gòu)件和鑄件的焊補(bǔ)上。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(shè)備較復(fù)雜，不宜在室外露天條件下操作?？梢院附雍穸仍?50㎜以下的純鋁及鋁合金板。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(jìn)行焊接，但半自動焊的焊絲直徑較細(xì)，焊縫的氣孔敏感性較大。焊件變形小、熱影響區(qū)小，特別適用于薄板、全位置焊接等場合以及對熱敏感性強(qiáng)的鍛鋁 、硬鋁、超硬鋁等的焊接。 （ 5）電阻點(diǎn)焊、縫焊 可用來焊接厚度在 4㎜以下的鋁合金薄板。焊接時(shí)需要用較復(fù)雜的設(shè)備，焊接電流大、生產(chǎn)率較高，特別適用于大批量生產(chǎn)的零、部件。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(hù)氣體，接頭無氣孔、裂紋。這種焊接方法還有一系列其它優(yōu)點(diǎn)，如接頭的力學(xué)性能好、節(jié)能、無污染、焊前準(zhǔn)備要求低等。 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(shí)，需要加填充焊絲。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。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。含鎂 3%以上的 5000 系的焊絲，應(yīng)避免在使用溫度 65℃以上的結(jié)構(gòu)中采用，因?yàn)檫@些合金對應(yīng)力腐蝕裂紋很敏感，在上述溫度和腐蝕環(huán)境中會發(fā)生應(yīng)力腐蝕龜裂。 目前，鋁合金常用的焊絲大多是與基體金屬成分相近的標(biāo)準(zhǔn)牌號焊絲。較為通用的焊絲是 HS311，這種焊絲的液態(tài)金屬流動性好，凝固時(shí)的收縮率小，具體優(yōu)良的抗裂性能。 選用鋁合金焊絲應(yīng)注意的問題如下。選用熔化溫度低于母材的焊縫金屬，可以減小焊縫金屬和熱影響區(qū)的裂紋敏感性。此外，焊縫金屬避免鎂與銅的組合，因?yàn)?Al－ Mg－ Cu 有很高的裂紋敏感性。鋁硅焊絲雖然有較高的抗裂性能，但含硅焊絲的塑性較差，所以對焊后需要塑性變形加工的接頭來說，應(yīng)避免選用含硅焊絲。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。 （ 2）焊條 鋁合金焊條型號、規(guī)格與用途見表 。 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(xué)成分和力學(xué)性能 型號 牌號 藥皮類型 電源種類 焊芯化學(xué)成分 /% 熔敷金屬 抗拉強(qiáng)度 /MPa 焊接接頭 抗拉強(qiáng)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(hù)氣體 焊接鋁合金的惰性氣體有氬所和氦氣。氧、氮增多，均惡化陰極霧化作用。 鎢極氬弧焊時(shí)，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。當(dāng)板厚為 25～ 50 ㎜時(shí)，采用添加 10%～ 35%Ar 的 Ar+He 混合氣體。當(dāng)板厚＞ 75㎜時(shí)，推薦添加 50%～ 75%He的 Ar+He混合氣體。在對接頭進(jìn)行焊接和發(fā)生表面缺陷進(jìn)行補(bǔ)焊時(shí) ,由于該類合金線膨脹系數(shù)大、導(dǎo)熱性強(qiáng) ,焊接過程中易引起較大的熱應(yīng)力。由于零件表面極易產(chǎn)生難熔氧化膜和低熔點(diǎn)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]。 焊前準(zhǔn)備 （ 1）化學(xué)清理 化學(xué)清理效率高，質(zhì)量穩(wěn)定，適用于清理焊絲以及尺寸 不大、批量生產(chǎn)的工件。表 是去除鋁合金表面氧化膜的化學(xué)清洗溶液配方和清洗工序流程。清洗過的焊件不準(zhǔn)隨意亂放，應(yīng)立即進(jìn)行裝配、焊接，一般不要超過24h 的，焊前采用機(jī)械方法清理后再進(jìn)行裝配、焊接。 （ 2）機(jī)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(fēng)動或電動銑刀，也可使用刮刀等工具。 工件和焊絲清洗后有及時(shí)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。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。 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(diǎn)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(diǎn)，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(diǎn)組合起來，或一個(gè)個(gè)焊點(diǎn)連續(xù)起來就形成焊接接頭。 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(shí)，必然出現(xiàn)不同形式的變形。當(dāng)在金屬局部區(qū)域加熱的時(shí)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。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。所以在具體選擇方法時(shí)，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。避免造成不良后果。 為了檢驗(yàn)存熔劑支隊(duì)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。在焊接期間仔細(xì)操作可以省許多焊接時(shí)間和精加 工勞動。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(shí)，可獲得高質(zhì)量的裝飾表面。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)。 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。 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。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。無論任何時(shí)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。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)械拋光的目的是盡可能少的工序獲得所需要的表面質(zhì)量。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。常用的機(jī)械拋光有拋光、磨光、磨料噴擊、噴丸等。 鋁合金產(chǎn)品的焊縫質(zhì)量檢驗(yàn) 焊接完成后的鋁合金產(chǎn)品，需要進(jìn)行焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)。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(gè)環(huán)節(jié)，及時(shí)防止各種缺陷的產(chǎn)生。 完工后的焊接部件及整個(gè)產(chǎn)品必須進(jìn)行全面的質(zhì)量檢驗(yàn)。外觀檢驗(yàn)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。 （ 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。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。返修后必須重新做探傷檢驗(yàn)。 （ 3）超聲波探傷檢驗(yàn) 近年來，對鋁合金的焊縫檢驗(yàn)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(yàn)。 但用超聲波探傷法檢驗(yàn) 時(shí)，要求鋁焊縫兩側(cè)必須光滑清潔，在陽光下操作時(shí)觀察示波屏的回聲脈沖比較困難。 超聲波探傷還可對鋁合金點(diǎn)焊、滾焊焊接接頭進(jìn)行無損檢驗(yàn)。試樣數(shù)量、 尺寸及檢驗(yàn)方法參考 GB2649— 81《焊接接頭機(jī)械性能試驗(yàn)取樣法》、 GB2651— 81《焊接接頭拉伸試驗(yàn)法》、 GB2653— 81《焊接接頭彎曲主壓扁試驗(yàn)法》、 GB2650— 81《焊接接頭沖擊試驗(yàn)法》等國家標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)規(guī)定。 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。當(dāng)試板中存在較 嚴(yán)重的缺陷時(shí)，不允許切取機(jī)械性能試樣。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(gè)接頭的機(jī)械性能，并影響接頭與基體金屬不等強(qiáng)。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。因?yàn)闅夂冈O(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。為保證焊 件焊接時(shí)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。 氣焊熔劑（又稱氣劑）是氣焊時(shí)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。 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。這種熔劑的熔點(diǎn)低，流動性好，還能改善熔化金屬的流動性，使焊縫成形良好。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(diǎn)和黏度，能較好地去除氧化膜，適用于薄板和全位置焊接。不含鋰的熔劑熔點(diǎn)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。 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 ～ ㎜。調(diào)制好的熔劑應(yīng)在 12h 內(nèi)用完。焊接時(shí)，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。 （ 3）焊嘴和火焰的 選擇 鋁合金有強(qiáng)烈的氧化性和吸氣性。嚴(yán)禁采用氧化焰，因?yàn)橛醚趸暂^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。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。定位焊的火焰功率比氣焊時(shí)稍大。但焊鋁時(shí)，卻沒有這個(gè)方便條件。但可根據(jù)以下現(xiàn)象掌握施焊時(shí)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(shí)，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(shí)，即達(dá)到熔化溫度，可以施焊； 3）母材邊棱有倒下現(xiàn)象時(shí)，母材達(dá)到熔化溫度，可 以施焊。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，