表1 同牌号铝焊接用焊丝
同牌号母材牌号
焊 丝
同牌号母材牌号
焊 丝
1060
SAL-3
5052
SAlMg-1
1050A
SAL-3
5A02
SAlMg-1
5A03
SAlMg-2
1200
SAL-1
5083
SAlMg-3
3003
SAlMn
5A05
SAlMg-5
3004
SAlMn
6061
SAlMg-1
SAlMg-5
SAlSi-1
表2 异种铝焊丝焊接用焊丝
异种母材
焊 丝
纯铝+铝锰合金
SAlMn
纯铝、铝锰合金+5052、5A02
SAlMg-1、SAlMg-5
纯铝、铝锰合金+5A03
SAlMg-2
纯铝、铝锰合金+5083、5086
SAlMg-3
纯铝、铝锰合金+5A06、5A05
SAlMg-5
表3 针对不同的材料和性能要求选择焊丝
材 料
按不同性能要求推荐的焊丝
要求高强度
要求高延性
要求焊后阳极化后颜色匹配
要求高强度
要求焊接时裂纹倾向低
1100
SAlSi-1
SAl-1
SAl-1
SAl-1
SAlSi-1
2A16
SAlCu
SAlCu
SAlCu
SAlCu
SAlCu
3A21
SAlMn
SAl-1
SAl-1
SAl-1
SAlSi-1
5A02
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMg-5
5A05
LF14
LF14
SAlMg-5
SAlMg-5
LF14
5083
ER5183
ER5356
ER5356
ER5356
ER5183
5086
ER5356
ER5356
ER5356
ER5356
ER5356
6A02
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlSi-1
SAlSi-1
6063
ER5356
ER5356
ER5356
SAlSi-1
SAlSi-1
7005
ER5356
ER5356
ER5356
ER5356
X5180
7039
ER5356
ER5356
ER5356
ER5356
X5180
注:ER铝焊丝为美国标准ANSI/AWS A5.10。
表4 一般用途焊接时焊丝选用
母材之一
母材之二
7005
6A02
6061
6063
5083
5086
5A05
5A06
5A03
5A02
3A21
3003
2A16
2B16
2A12
2A
与母材配用的焊丝
SAlMg-5
SAlSi-1
ER5356
SAlMg-5
LF14
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMn
-
-
SAl-1
SAl-2
SAl-3
2A12
2A14
-
-
-
-
-
-
-
-
SAlSi-1
BJ-380A
2A16
2B16
-
-
-
-
-
-
-
SAlCu
3A21
3003
SAlMg-5
SAlSi-1
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlSi-1
SAlMn
SAlMg-3
5A02
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMg-5
LF14
SAlMg-5
SAlMg-5
5A03
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMg-5
LF14
SAlMg-5
5A05
5A06
SAlMg-5
LF14
SAlMg-5
SAlMg-5
LF14
SAlMg-5
LF14
5083
5086
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMg-5
6A02
6061
6063
SAlMg-5
SAlSi-1
SAlSi-1
7005
X5180
铝及铝合金焊丝广泛应用于铝合金氩弧焊及气焊。焊丝选用主要根据母材的种类、接头的抗裂性能、机械性能、抗腐蚀性能及经阳极化处理后焊缝与母材的色彩协调等方面的要求综合考虑。一般来说,焊接铝及铝合金都采用与母材相同或相近牌号的焊丝,这样可以获得较好的耐蚀性;但焊接热裂倾向大的热处理强化合金时,选择焊丝时则主要考虑抗裂性。铝镁合金焊接时,为弥补焊接过程中镁的烧损,应避开焊缝易出现裂纹的镁含量临界点(2%),一般采用含镁量比基材高1%~2%的焊丝。另外,采用含Mg量高的铝合金焊丝焊接高Zn铝合金时可提高焊缝的抗裂性。以6005A型材为例,其镁含量为0.65%、硅含量为0.70%,采用ER5356铝合金焊丝可以满足上述要求。依据美国ALCOTEC铝焊接研究所提供的技术资料,并参照德国、日本等国文献报道,焊接7005铝合金型材时可选用的焊丝牌号有ER5356、ER5183,接头综合性能均较高;二者比较,ER5356接头强度稍差,但延伸率较大。综合国外铝合金车辆的成功制造经验,选择ER5356焊丝焊接7005基材较好
目前国内研制的用铝合金焊丝线坯的生产主要采用立式半连续铸造-挤压法,其特点是产品质量好、性能稳定,所用设备也可用于生产其它铝合金线材(如铆钉线等),但设备投资较大,工序多,占地面积大,工模具消耗和能耗较高,生产过程中的几何废料也高,产品成品率相对较低;国外铝合金焊丝线坯的生产多采用连铸连轧法,设备投资适中,产品单重大、成材率高(90%以上)、质量相对稳定;水平连铸连拉法的特点是设备投资少,线材的成品率高(90%以上),在纯铝焊丝线坯的生产中优势明显,有取代其它工艺的趋势,但这种方法目前还有一些工艺问题有待解决。
铝及铝合金焊丝可用于线轴或纵向切口的 MIG或 TIG的焊接加工,按其成分可分为纯
铝、铝硅和铝镁焊丝,通过一定方法加工成盘状(卷状)或棒状(直条状)供货,广泛应用于建筑、装饰和设备、冶金、管道、纺纱器具、船舶、钻井装备、火车、汽车、储存罐和压力容器等行业的焊接加工等行业。
铝焊丝如何选择
为了得到性能良好的焊接接头,应从焊接构件使用目的考虑,选择适合于母材的铝焊丝作填充材料。
(1)焊缝金属的裂纹敏感性
选择具有熔化温度低于母材的填充金属,可大大减小热影响区中晶间裂纹倾向。故用合金含量母材的焊丝作填充金属,通常可防止焊缝金属裂纹。如含0.6%硅的6061合金,如果用6061作填充金属,裂纹敏感性很大,但用含5%硅的4043焊丝作填充金属,熔化温度比母材低,在冷却过程中比母材具有更好的塑性以消除引起裂纹的收缩应力,所以抗裂性良好。还应注意避免产生对裂纹敏感的焊缝金属成分,如在铝合金焊缝中不希望有镁与铜的组合,因此5000系列焊丝还应用于焊接2000系列母材;面2219焊丝不应用于5000系列的母材。
(2)接头强度
焊接接头的强度随着焊丝的合金元素含量变化。即对于非热处理合金的焊接接头强度,按1000系、4000系和5000系的次序。在5000系中随镁、锰等含量增加,焊接接头强度按5554、5654、5356、5183、5556的顺序增加。
(3)接头的加工性(塑性)
需要弯曲加工的焊接接头,一般加工性受塑性的影响,而塑性随着强度的而降低。特别是含3%镁以上的母材(5154、5056、5082、5182、5083、5086)避免使用含硅的焊丝(4043、4047)。这种组合形成大量的Mg2Si,塑性下降。
(4)阳极氧化处理后的色差
为了提高耐蚀性,焊后常进行阳极氧化处理,若焊缝金属的成分明显不同于母材,或焊缝金属的铸造组织不同于母材的压延组织,焊缝金属在阳极氧化工艺处理后产生色差。例如含硅的4000系焊丝的焊缝阳极氧化处理后呈灰黑色,2000第、5000系和6000系母材呈银白色。所以若外观颜色匹配是重要指标时,选择焊丝时考虑所形成焊缝组织的成分及组织。
(5)高温下接头的力学性能及耐蚀性
含3%镁以上的5000系焊丝(5654、5356、5556、5183)应避免在使用温度65摄氏度以上的结构中采用,因为这些合金对应力腐蚀裂纹很敏感,在上述温度和腐蚀环境中会发生应力腐蚀龟裂。