气孔产生原因:铝焊接气孔主要是氢进入焊接熔池而形成的。氢来源有:材料、焊丝、保护气体、送丝机构、焊工的手套和环境湿度太高等,如焊丝被污染、材料及焊丝本身的氧化膜、送丝机构上有油污或汗渍等。预防措施:
6.1.1材料及焊丝内的含氢量≤0.4mL /100g;
6.1.2 被焊件表面应去除油污及氧化膜,存放时间不超过4h。表面清理后应用干燥、洁净、不起毛的物件覆盖坡口及两侧;
6.1.3 焊丝尽量使用抛光焊丝,不然处理方法同上;
6.1.4 保护气体内杂质含量:H2≤0.001%;O2≤0.02%;N2≤0.1%;H2O≤0.02%;
6.1.5保护气体管路:一般采用不锈钢管或铜管,软管采用塑料管而不能用橡胶等易吸水的软管;焊前应检查冷却水管道,确保不会漏水;当环境湿度很大时,应对保护气体进行加热对管路进行吹扫;
6.1.6 送丝机构:不得有油污,送丝管采用聚四氟乙烯管或尼龙,并焊前清理管内污染和冷凝水;
6.1.7现场环境:温度不宜超过25℃,相对湿度不超过50%,保持环境清洁;
6.1.8焊工:工作服装尽量是白色的,以便能及时发现和清理污染。焊时注意汗水和油渍不要再次污染焊件;
6.1.9 在焊前都应在试板上试焊,以便检查保护气体和管路是否合格。
6.1.10 焊接工艺上预防措施:用双面焊代替单面焊;每道焊缝薄时比厚时有利于气孔逸出;大直径焊丝有利于减少气孔;焊前预热、焊后缓冷;降低电弧电压、电流、降低焊接速度,有利于减少气孔。
6.2 裂纹产生原因:材料焊接性较差;选择焊丝时没考虑抗裂性;结构的拘束度过大。预防措施:
6.2.1 对焊接性较差的铝材在焊接前应考虑其抗裂性而不能只考虑强度;必要时可考虑对焊件进行退火后焊接,焊后再淬火时效。
6.2.2 选择抗裂纹性好的焊丝,如含Si等低熔点元素的焊丝。
6.2.3 尽量减少焊接接头的拘束度,合理安排焊接顺序,让焊缝能够有横向收缩余量,以减小焊接应力。没有必要定位焊的就不要焊定位焊,能双面定位焊的就不要单面定位焊。
6.2.4 尽量面焊为双面焊。
探伤要求:
1.封头拼缝焊后应进行RT,成形后再按规定RT或PT。
2.A、B类焊缝一般进行RT。
3.容器上的C、D类焊接接头进行PT。
4.铝材表面补焊焊缝进行PT。
5.铝卡具和拉筋的临时固定连接焊缝拆除后的焊痕等进行PT。
6.其他图样要求探伤的部位。
焊前准备:
1.铝材坡口加工应采用机械方法(含剪切),如采用等离子火焰方法加工应从变色部分机械加工去掉不少于3mm,加工后的坡口表面应平整、光滑,不得有裂纹、分层、夹杂、毛刺、飞边和氧化色。坡口表面应呈银白色的金属光泽;必要时对坡口及两侧不少于50 mm范围内进行PT。
2.焊丝、坡口表面及其两侧不少于50 mm范围内进行表面清理(包括去表面氧化膜、鳞片、污染和不合格的氧化色)。打磨可用φ0.15~0.2不锈钢丝盘刷、金属磨头(即电动铣刀)、手工盘铣机、锉刀(应是铝弧形锉刀)、刮刀和(沾的白布应干净,不要使用棉布或棉纱,以避免擦拭时带出毛绒),但应注意这些工具在使用前应被清理干净,清理时也应注意不要把氧化膜以压入母材内,因此清理时不要太用力;但不准用砂轮或普通砂纸打磨,因为铝材很软而导致砂粒留在铝材里,焊后就易产生气孔和夹渣等缺陷。
3.对于外委热加工的部件,如封头等,原则上在进厂后应对铝材表面进行PT,必要时对不能确定的部位进行RT。
4.焊丝表面可用不锈钢丝刷或干净的油砂纸擦洗;对表面氧化皮较厚的焊丝在焊前打磨后还需要化学清理。化学清理:用70℃、5%~10%的NaOH溶液浸泡0.5~3min左右后用清水冲洗,接着用15%左右的HNO3溶液在常温下浸泡约1~2min后用温水冲洗,再用手持式吹风机(不能用空气压缩机,因为空气中有水和油)吹干再放入烘箱中100℃烘干即可使用。对铝材也可参考此法。
5.清理干净的焊丝和焊件应保持清洁和干燥,不得用手触摸和口吹焊接部位,焊工一般戴白色的焊工手套,不要因为怕麻烦而戴脏手套;焊前严禁污染,否则应重新进行清理,局部污染可局部重新清理;好用白纸覆盖在坡口用两侧。一般机械清理后应立即焊接,如清理后4h之内未焊,焊前就应重新清理。
6.焊件装配应准确,如果装配不良时,应考虑换部件,而不得强行组对,以避免造成过大的应力。在正式焊接前应对坡口尺寸进行检查,合格后方可施焊。
7.定位焊选用的焊丝及采取的工艺措施与焊接工艺相同。
8.焊件组对时在应力集中处(如焊缝交叉处和工件上的转角处等)尽量避免进行定位焊,定位焊缝长度和间距可按下表:(mm)
母材厚度
定位焊间距
每段定位焊缝长度
<3
3~6
>6
接管或法兰
40~50
50~60
50~80
2~4点
4~6
5~10
10~12
每点3~8
9.定位焊缝不得有裂纹、气孔、夹渣等缺陷,否则清除重焊。重焊应在附近区域进行,而不要在原处点焊;对接焊缝间隙在工艺没规定时,可按2~4mm。
10.对于会熔入焊缝的定位焊缝焊透和清除其表面的氧化层(只允许银白色),并使焊缝两端平滑过渡以便于接弧,否则就应修整。在冷态零件上施焊时,电弧应在始焊稍作停留一下,待母材边缘开始熔化时,再及时加丝焊接,以始焊点焊透。
11.焊接纵缝时,在焊件两端放置引弧板和退弧板,引弧板和退弧板采用与被焊件相同牌号和厚度的铝材。焊接环缝时尽量避免产生弧坑。
12.焊接过程中定位焊点开裂,造成板边错位或间隙变化,应立即停止焊接,经修复后才能继续施焊。
13.在焊接过程中,应先钢丝刷清理上层焊缝表面的黑灰和氧化物。焊时注意处理火口,即收弧处。引弧可在离焊接始端10~20mm,再迅速回始端焊接,层采用直线焊接,为了获得良好的成形,其它层焊时可以横向摆动,并在两侧稍停一下,以便熔合。
14.铝焊接变形和焊时易产生塌陷,因此在焊前应有针对性地制作夹具和垫板。采用夹具时一般零件正都需要夹紧,并且夹具的刚性和夹紧力大小要适中,因为过小取不到控制变形作用,过大则焊缝拘束度太强易导致焊缝开裂,夹紧力按350Kg/100mm为宜。软性铝材夹具可为碳钢或不锈钢,可以减缓散热;强化铝材可用铝材制造夹具,这样可以加强散热。纵缝夹具可用琴键式,环缝可用液压胀形夹具。纵缝装配时可适当间隙,以便焊后有收缩余地;环缝(包括圆形凸缘、法兰等)则留些反向错边或扳边,因为焊后凸缘会塌陷变形。垫板材料一般为不锈钢或碳钢,对要求不高的铝材焊接可用石墨制作垫板。选择垫板材料还应考虑对焊缝冷却速度的影响。当铝板较厚或垫板装配间隙较大时,可用粘土泥封住间隙,焊后去掉即可。垫板尺寸可按下图:
材料及尺寸
A
B
C
不锈钢或碳钢
石 墨
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
铝焊丝焊接铝箱技术
(1)选择铝焊丝
一般选用301纯铝焊丝及311铝硅焊丝。
(2)选取焊接方法和参数
一般以左焊法进行,焊炬和工件成60°角。焊接厚度15mm以上时,以右焊法进行,焊炬和工件成90°角。
(3)焊前准备
采用化学或机械方法,严格清理焊缝坡口两侧的表面氧化膜。
机械清理可采用风动或电动铣刀,还可采用刮刀、锉刀等工具,对于较薄的氧化膜也可用0.25mm的铜丝刷打磨清除氧化膜。
清理好后立即施焊,如果放置时间超过4h,应重新清理。
(4)铝箱中铝及铝合金材料特点
铝是银白色的轻金属,具有良好的塑性、较高的导电性和导热性,同时还具有抗氧化和抗腐蚀的能力。铝极易氧化产生三氧化二铝薄膜,在焊缝中容易产生夹杂物,从而破坏金属的连续性和均匀性,降低其机械性能和耐腐蚀性能。
(5)铝箱中铝及铝合金材料铝合金材料的焊接难点
极易氧化。在空气中,铝容易同氧化合,生成致密的三氧化二铝薄膜(厚度约0.1-0.2μm),熔点高(约2050℃),远远超过铝及铝合金的熔点(约600℃左右)。氧化铝的密度3.95-4.10g/cm3,约为铝的1.4倍,氧化铝薄膜的表面易吸附水分,焊接时,它阻碍基本金属的熔合,极易形成气孔、夹渣、未熔合等缺陷,引起焊缝性能下降。
镍基合金焊丝焊接注意事项:
1、焊接处须油污、铁锈、水份等表面杂质。
2、焊接时,采用小线能量,建议采用较低的道间温度。
3、所使用的氩气的纯度要在以上且气体的流量控制要适当,通常焊接电流在100-200A时,气体流量约为10-15L/min。
4、施焊时有适当的设施,否则保护气体易受风的影响而致气体保护不良。使焊道劣化而发生气孔。
5、适当选择喷嘴及控制钨电的恰当伸岀长度。
纯镍焊丝特点
1、具有可焊性,较高的导电性,适宜的线膨胀系数。
2、高温下强度较好,电阻率较低 。
3、熔点高、耐蚀、机械性能好,在热冷状态下都有较好的压力加工性,易除气,适用于无线电、电光源、机械制造、化学工业,是真空电子器件中重要的结构材料。 纯镍丝根据材质可分为N4和N6。