铝合金是以铝为基体元素和加入一种或多种合金元素组成的合金。一般采用交直流方波钨极氩弧焊和脉冲MIG焊进行焊接,脉冲MIG焊又分为一脉一滴脉冲MIG焊和高速脉冲MIG焊。脉冲MIG焊采用焊丝分为:纯铝焊丝301;铝硅焊丝4043;铝镁焊丝5356;保护气采用高纯度氩气:99.99%Ar。
铝合金具有重量轻、抗腐蚀、易成型等优点;随着新型硬铝、超硬铝等材料的出现使得这类材料的性能不断提高,因而在航空、航天、高速列车、高速舰艇、汽车等工业制造领域得到了越来越广泛的应用。
由于铝及其合金化学活泼性很强和自身的属性,使得在焊接时较困难,对焊缝的质量控制要求较高,主要为:
1、铝及其合金,表面易形成氧化膜:Al2O3或MgO,且多具有难熔性质(Al2O3熔点约为2050℃,MgO熔点约为2500℃)。
2、氧化膜(Al2O3或MgO)密度同铝的密度极其接近,所以也容易成为焊缝金属的夹杂物。
3、氧化膜(MgO)可以吸收较多的水分而形成焊缝气孔。
4、铝及其合金导热性强,焊接时容易造成不熔合现象。
5、铝及其合金的线膨胀系数大约为碳钢的2倍;导热性又强,比钢约大一倍多;凝固时的体积收缩率较大,约为6.5%,而铁为3.5%。焊接后容易产生变形、热裂纹以及热影响区的软化、强度降低等问题。
针对以上问题,采用四川玛瑞焊业发展有限公司高速脉冲MIG焊机可以很好的解决以上问题,同时获得的焊接质量。
高速脉冲MIG焊机焊接时电弧过度脉冲频率为3kHz—5kHz,自动形成压缩电弧,电弧电流密度大,从而使焊接时:
① 电弧更集中,小电流焊接时可以代替TIG焊
② 穿透力更强,不易造成未熔合
③ 搅拌力更大和更深,不易造成气孔和夹渣
④ 高速脉冲对Al2O3破除效果好
⑤ 焊接速度更快,热影响区小、变形小
另外,还得注意气孔的形成原因和焊接参数匹配。焊缝气孔的出现一般多为氢气孔。氢气孔的形成主要为:
1、弧柱气氛中的水分: 弧柱空间总是或多或少存在一定数量的水分,尤其在潮湿季节或湿度大的地区进行焊接时,由弧柱气氛中水分分解而来的氢,溶入过热的熔融金属中,可成为焊缝气孔的原因。
2、焊丝、母材表面氧化膜的吸附水份:铝合金焊丝、母材的表面氧化膜中含有不致密的MgO或Al2O3,焊接时,在熔透不足的情况下,母材坡口端部未除净的氧化膜中所吸附的水分,常常是产生焊缝气孔的主要原因。
3、保护气体不纯:保护气体多为氩气,氩气中含有水份或杂质,焊接时造成焊缝气孔。
一般说来,铝及其合金焊接线能量越大,焊缝性能下降的趋势也越大。对于熔合区,除了防止晶粒粗化,还可能因晶界液化而产生显微裂纹。所以,熔合区的变化主要是恶化塑性。因而焊接工艺参数应选用既不造成未熔合又不过烧的合理参数才能确保铝及其合金的焊接质量。
1070纯铝焊丝,铝含量≥99.5%,有的抗腐蚀性能,很高的导热与导电性能,以及的可加工性能。对经阳极化处理 的材料,需要配色时十分理想,推荐用于焊接1000系列铝合金。 典型化学成份:Si≤0.03、Cu≤0.002、Zn≤0.013、Fe≤0.18 、Mn≤0.003,AL余量用途广泛用于铁路机车、电力、化学、食 品等行业。 执行GB10858-89标准铝及铝合金焊丝广泛应用于铝及铝合金氩弧焊及氧 -乙炔气焊时作填充材料。 焊丝的选择,主要根据母材的种类,对接头的抗裂性能、力学性能及抗腐蚀性能等方面的要求综合考虑
铝材具有的物理特性和力学性能,其密度低、强度高、热导率高、电导率高,耐蚀能力强。铝材广泛用于容器、机械、电力、化工、航空、航天等焊接结构的产品上。
(一)铝材的分类及牌号表示方法
1. 铝材的分类
(1)按有无合金成分,铝材分为纯铝及铝合金。铝合金按合金系列又分为Al-Mn合金、Al-Cu合金、Al-Si合金和Al-Mg合金等。
(2)按压力加工能力,可分为变形铝和非变形铝(例如:铸铝)。
(3)按能否热处理强化,铝合金又分为非热处理强化铝和热处理强化铝。铝没有同素异构体,纯铝、铝锰合金、铝镁合金等不可能通过热处理相变来进步强度。但是,铝铜和铝镁硅等合金可通过固溶时效析出强化相进步强度,称为可热处理强化铝。不能通过固溶时效析出强化相进步强度的称为不可热处理强化铝。
2. 牌号表示方法和状态代号
(1)四位数字体系牌号命名方法 1997年1月1号,我国开始实施GB/T16474?996《变形铝和铝合号表示方法》标准。新的牌号表示方法采用变形铝和铝合金国际牌号注册组织推荐的国际四位数字体系牌号命名方法,例如产业纯铝有1070、1060等,Al-Mn合金有3003等,Al-Mg合金有5052、5086等。
(2)四位字符体系牌号命名方法 1997年1月1号前,我国采用前苏联的牌号表示方法。一些老牌号的铝及铝合金化学成分与国际四位数字体系牌号不完全吻合,不能采用国际四位数字体系牌号代替,为保存国内现有的非国际四位数字体系牌号,不得不采用四位字符体系牌号命名方法,以便逐步与国际接轨。例如:老牌号LF21的化学成分与国际四位数字体系牌号3003不完全吻合,于是,四位字符体系表示的牌号为3A21。
四位数字体系和四位字符体系牌号个数字表示铝及铝合金的种别,其含义如下:
1)1XXX系列枣产业纯铝;
2)2XXX系列枣Al-Cu、Al-Cu-Mn合金,;
3)3XXX系列枣Al-Mn合金;
4)4XXX系列枣Al-Si合金;
5)5XXX系列枣Al-Mg合金;
6)6XXX系列枣Al-Mg-Si合金;
7)7XXX系列枣Al-Mg-Si-Cu合金;
8)8XXX系列枣其它。
铝及铝合金在现代工程技术所用的各种材料中占有举足轻重的地位,它在世界年产量仅次于钢铁而居第二位,在有色金属中则居位。如果说铝合金初是在航空工业中崭露头角的话,那么近几十年来,除航空工业外,在航天、汽车、船舶、桥梁、机械制造、电工、化学工业及低温装置中已大量应用铝及铝合金,以制造各种部件、油箱、耐蚀容器及导线等。目前铝合金焊接结构中应用广的是防锈铝合金,即铝镁合金和铝锰合金。
▷保护气体的选择◁
焊接时所用的保护气体有惰性气体氩气(Ar)和氦气(He),生产上普遍使用氩气。用于焊接铝及铝合金的氩气满足下列纯度(体积分数)要求:氩气大于99.99%,氦气小于0.04%,氧气小于0.03%,水的质量分数小于0.07%。目前国内生产的氩气,其纯度一般能达到此要求,故在使用前不需再进行提纯处理。
▷钨电极的选用◁
氩弧焊用的钨极材料有纯钨、钍钨、铈钨、锆钨四种。纯钨极的熔点和沸点高,不容易熔化挥发,但电子发射能力比钍钨、铈钨要差。在纯钨中加入质量分数为1.0%~2.0%的氧化钍(Tho)电极称为钍钨极。它的电子发射能力强,允许的电流密度高,电弧燃烧稳定。
▷溶剂的选择◁
在气焊、碳弧焊过程中,熔化的金属表面极易氧化而形成氧化膜,为焊接质量,用熔剂去除氧化膜及其他杂质。气焊、碳弧焊用的熔剂是各种钾、钠、锂、钙等元素的氯化物和氟化物粉末的混合物。
▷焊丝的选用◁
在铝合金材料的焊接过程中,铝合金用焊丝的选用至关重要,选取前应该了解以下内容:
•是否所有的铝合金材料都可用作焊接填充合金?
•是否所有的铝合金都可以焊接?
•应避免发生的缺陷有哪些?
•如何选择焊接填充合金?
•选择时应当考虑的标准是什么?
▷铝合金系列需要了解◁
选择什么样的焊丝?
一种母材可以用多种铝合金焊材完成焊接 ,如5083-5083的焊接:可用 5356,5183,5556 等焊丝。但是每一种焊丝得到的焊接接头可能只能在某一个性能方面是佳的。选择佳的焊丝时,主要应考虑焊接件的终使用性能。整体来说,主要考察以下几个性能指标:
总之,选择铝合金焊丝过程中,只有在对铝件焊接及其应用中的许多相关变量进行了充分分析后,才能选择出合适的合金填料。
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