鋁及鋁合金MIG焊接工藝

1、鋁及鋁合金MIG焊接工藝1鋁及鋁合金的焊接特點鋁在空氣中及焊接時極易氧化，生成的氧化鋁(A12O3)熔點高、非常穩(wěn)定，不易去除;阻礙母 材的熔化和熔合，氧化膜的比重大，不易浮出表面，易生成夾渣、未熔合、未焊透等缺欠；鋁材的 表面氧化膜和吸附大量的水分，易使焊縫產(chǎn)生氣孔；焊接前應(yīng)采用化學(xué)或機(jī)械方法進(jìn)行嚴(yán)格表 面清理，清除其表面氧化膜；在焊接過程加強(qiáng)保護(hù)，防止其氧化；鴇極量弧焊時，選用交流電源，通 過陰極清理”作用，去除氧化膜；氣焊時，采用去除氧化膜的焊劑；在厚板焊接時，可加大焊接熱 量，例如，氮弧熱量大，利用氮氣或氮氮混合氣體保護(hù)，或者采用大規(guī)范的熔化極氣體保護(hù)焊，在 直流正接情況下，可不需要陰

2、極清理”；(2)鋁及鋁合金的熱導(dǎo)率和比熱容均約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍多；鋁的熱導(dǎo)率則是奧氏體不銹鋼的十幾倍；在焊接過程中，大量的熱量能被迅速傳導(dǎo)到基體金屬內(nèi)部，因而焊接鋁及鋁合 金時，能量除消耗于熔化金屬熔池外，還要有更多的熱量無謂消耗于金屬其他部位，這種無用能量的消耗要比鋼的焊接更為顯著，為了獲得高質(zhì)量的焊接接頭，應(yīng)當(dāng)盡量采用能量集中、功率大 的能源，有時也可采用預(yù)熱等工藝措施；(3)鋁及鋁合金的線膨脹系數(shù)約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍；鋁凝固時的體積收縮率較大，焊件的變形和應(yīng)力較大，因此，需采取預(yù)防焊接變形的措施；鋁焊接熔池凝固時容易產(chǎn)生縮孔、縮松、 熱裂紋及較高的內(nèi)應(yīng)力；生產(chǎn)中可采用調(diào)整焊

3、絲成分與焊接工藝的措施防止熱裂紋的產(chǎn)生；在耐蝕性允許的情況下，可采用鋁硅合金焊絲焊接除鋁鎂合金之外的鋁合金；在鋁硅合金中含硅0.5%時熱裂傾向較大，隨著硅含量增加，合金結(jié)晶溫度范圍變小，流動性顯著提高，收縮率下降, 熱裂傾向也相應(yīng)減小；根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，當(dāng)含硅5%6%時可不產(chǎn)生熱裂，因而采用SAlSi條(硅 含量4.5%6%)焊絲會有更好的抗裂性；(4)鋁對光、熱的反射能力較強(qiáng)，固、液轉(zhuǎn)態(tài)時，沒有明顯的色澤變化，焊接操作時判斷難；高溫 鋁強(qiáng)度很低，支撐熔池困難，容易焊穿；(5)鋁及鋁合金在液態(tài)能溶解大量的氫，固態(tài)幾乎不溶解氫；在焊接熔池凝固和快速冷卻的過程 中,氫來不及溢出，極易形成氫氣孔；弧柱氣

4、氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水 分,都是焊縫中氫氣的重要來源；因此，對氫的來源要嚴(yán)格控制，以防止氣孔的形成；(6)合金元素易蒸發(fā)、燒損，使焊縫性能下降；母材基體金屬如為變形強(qiáng)化或固溶時效強(qiáng)化時，焊接熱會使熱影響區(qū)的強(qiáng)度下降；(8)鋁為面心立方品格，沒有同素異構(gòu)體，加熱與冷卻過程中沒有相變，焊縫晶粒易粗大，不能通 過相變來細(xì)化晶粒；2鋁合金焊接的難點鋁合金由于重量輕、比強(qiáng)度高、耐腐蝕性能好、無磁性、成形性好及低溫性能好等特點而被廣泛地應(yīng)用于各種焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品中，采用鋁合金代替鋼板材料焊接，結(jié)構(gòu)重量可減輕50 %以上; 鋁合金焊接有幾大難點：鋁合金焊接接頭軟化嚴(yán)重，強(qiáng)度系數(shù)低，這也是阻

5、礙鋁合金應(yīng)用的最大障礙；鋁合金表面易產(chǎn)生難熔的氧化膜(Al2O3其熔點為2060 C)，這就需要采用大功率密度的 焊接工藝；鋁合金焊接容易產(chǎn)生氣孔；鋁合金焊接易產(chǎn)生熱裂紋；線膨脹系數(shù)大，易產(chǎn)生焊接變形；鋁合金熱導(dǎo)率大(約為鋼的4倍)，相同焊接速度下，熱輸 入要比焊接鋼材大24倍;因此，鋁合金的焊接要求采用能量密度大、 焊接熱輸入小、焊接速 度高的高效焊接方法；3鋁合金MIG焊對焊接設(shè)備的要求：直流CV焊接電源或脈沖電源送絲機(jī)構(gòu)及推拉式焊槍鋁焊接用導(dǎo)電嘴（孔徑比碳鋼用稍大）連接電纜100% Ar及流量計（也有Ar+He混合氣） 4焊接材料大多數(shù)的鋁金材料是可以用氣體金屬電弧焊或鴇極氣體電弧焊來進(jìn)

6、行焊接，不同的焊接材料選用如下：本國牌號純鋁絲301鋁鈕合金絲321鋁鎂合金絲331鋁硅合金絲311根據(jù)焊接工件材料牌號，選用相同焊絲材料牌號進(jìn)行焊接，可以獲得優(yōu)良的焊接質(zhì)量5母材和焊絲的清理鋁及鋁合金焊件在焊前應(yīng)對其表面進(jìn)行清理；目的是去除氧化膜和油污，以防止在焊縫中產(chǎn)生氣孔和夾渣；生產(chǎn)中常用的清理方法有清理油污和去氧化膜兩道工序；1）油污的清理對工件表面的油污，可以用汽油、四氯化碳、三氯乙烯和丙酮等擦拭，擦拭時宜采用清潔白布蘸 上溶劑清理，注意不得用棉紗；2）氧化膜的清理表面氧化膜利用上述溶劑清理是無效的，只能采用化學(xué)清洗和機(jī)械清理；a.化學(xué)清洗是使用堿和酸清洗工件表面，該法既可去除氧化膜

7、，還可以除油污，具體工藝過程如 下：體積分?jǐn)?shù)為6%10%的氫氧化鈉溶液，在70c左右浸泡0.5min-水洗-體積分?jǐn)?shù)為15%的硝 酸在常溫下浸泡1min進(jìn)行中和處理-水洗-溫水洗-干燥；洗好后的表面為無光澤的銀白色；b.機(jī)械清理可以采用風(fēng)動或電動銃刀，還可以采用刮刀、錘刀等工具；對于較薄的氧化膜也可采 用不銹鋼絲刷或細(xì)鋼絲刷子刷，直到露出金屬光澤；清理后最好立即施焊，如果停放時間超過4h,應(yīng)重新清理；對于焊絲清理更為重要；焊絲的供應(yīng)狀態(tài)應(yīng)是清理干凈和經(jīng)光亮處理的盤絲焊絲，通常采用塑料袋密封包裝；每當(dāng)開封后應(yīng)盡快用完；否則污染的焊絲難以再用；6焊前準(zhǔn)備工作：工件清潔，焊接部位處必須打磨干凈，以去

8、除氧化膜，可用砂輪機(jī)安裝銅絲輪或不銹鋼絲輪 打磨焊接處邊緣部位，約為1015mm范圍，至光潔金屬為止；6. 2確保送絲穩(wěn)定，減少送絲阻力，是焊接穩(wěn)定的關(guān)鍵問題；焊接送絲較管采用聚四氟乙稀尼龍軟管，使送絲滑動順暢，且有一定硬度耐磨；送絲機(jī)采用雙主動輪送絲，且必須安導(dǎo)絲管（前主動輪與焊槍接頭處）管中心與送絲輪槽對中且對準(zhǔn)送絲輪上切點，安裝精確，（可克服焊絲頂彎現(xiàn)象）；采用U型槽送絲輪，稍壓緊即可；專機(jī)自動焊接，應(yīng)使用直槍，減少焊槍R角送絲阻力；由于鋁絲導(dǎo)電性良好，使用焊絲1.2mm時應(yīng)使用1.6mm導(dǎo)電咀,（配用銘結(jié)銅導(dǎo)電咀）;保護(hù)氣體采用隋性氣體氧氣，為使保護(hù)效果良好，應(yīng)采用純量99.99%氣體

9、，也可采用混合氣 體保護(hù)；a.氧氣+ (13)%二氧化碳，可簡化焊絲及焊件表面清理，獲及無氣孔，強(qiáng)度和塑性好的焊縫，焊縫 外觀光順平滑；b.氧氣+2%氧氣，特別有利于清除氣孔；7焊接規(guī)范：直流反極性接法，即工件接 ”極,焊槍接 十”極，陰極破碎區(qū)大；可選擇較低的電弧電壓，采用 亞射流過渡”焊接，焊接過程中發(fā)出輕微的 啪啪”聲,此時焊 接過程穩(wěn)定，焊縫熔深大，焊縫成型美觀；焊接工件較厚也可以采用 射流過渡”焊接焊絲直徑1.2mm焊接電流250280A電弧電 壓2224V氣體流量 2528升/分根據(jù)工件不同厚度具體焊接規(guī)范如表：不同工件厚度選用焊絲直徑不同，氣流也不同，即板越厚,焊絲直徑越大，焊接

10、效率越高，氣體流量也越大；板厚(mm)焊絲直徑 (mm)噴咀直徑(mm)焊接電流(A)電弧電壓(V)狙氣濡里 升/分焊接層數(shù) 正/反351.220160170181918201/1671.220180190192018201/18220P190240 ；22 2420 231/11012220280300252628 301/114162.520r 320350 1282930 321/118222.52038042032 3635 401/1注:應(yīng)配置50升/分流量計當(dāng)板厚10mm以上時應(yīng)考慮用砂輪機(jī)磨出 V型槽，槽深約3 4mm即可進(jìn)行焊接8焊接操作技術(shù)：引弧焊絲伸出長度距工件1015mm

11、,對準(zhǔn)焊接處引弧焊接左向焊法，從左向右焊接，焊槍與工件后傾夾角角7080保持距離、保持夾角、勻速前進(jìn)焊接；立角焊可以下向焊法和上向焊法；鋁焊接次I速較快，當(dāng)氣體流量不純或流量不大焊縫出現(xiàn)發(fā)黑和焊接兩邊處發(fā)黑現(xiàn)象，此時應(yīng)加大氣體流量，或減慢焊速，則焊縫時銀白色，并在兩邊有發(fā)亮氣體保護(hù)線；工件焊接時應(yīng)進(jìn)到抽風(fēng)處理；焊槍軟管彎曲，焊接時其彎曲直徑應(yīng)1.5米保持軟管送絲順暢；焊接工件不得吹風(fēng)焊接當(dāng)穿堂風(fēng)過大時，應(yīng)加擋板進(jìn)行焊接；送絲機(jī)應(yīng)隨時移動不同工種的焊接位置，保持送絲順暢；焊接工件前應(yīng)進(jìn)行規(guī)范調(diào)試，可用模擬工藝板進(jìn)行，調(diào)試準(zhǔn)確后，方可進(jìn)行焊接；每天工作完畢后，應(yīng)關(guān)氣瓶機(jī)和關(guān)機(jī)，剩余鋁焊絲應(yīng)用塑料膠

12、袋包扎，防止氧化；噴咀使用一定時期應(yīng)進(jìn)行清潔一次，清除飛濺粘附物，保持通氣順暢；9焊接鋁合金的注意事項：(1)焊接鋁合金前先要清理鋁合金表面，不能有油污，塵埃等存在，可以用丙酮清洗鋁合金焊接處 的表面，厚板鋁合金要用鋼絲刷清理，之后再加丙酮清洗；焊絲的選擇要盡量接近母材，選擇鋁硅或鋁鎂焊絲要根據(jù)焊縫要求決定；另外 鋁鎂焊絲只能焊接鋁鎂材料，而鋁硅焊絲既可以焊接鋁硅也可以焊接鋁鎂材料(3)在板材較厚時有必要對板材進(jìn)行預(yù)熱，以防止由于預(yù)熱不夠造成焊不透，在收弧時要以小電 流收弧填坑；(4)最好用雙脈沖(5)進(jìn)行鴇極氮弧焊時要采用交直流量弧焊機(jī)，焊接電流在正負(fù)間切換，當(dāng)鴇極處于正極用來清 理鋁材表面

13、氧化模，處于負(fù)極時進(jìn)行焊接(6)焊接規(guī)范要根據(jù)板材厚度和焊縫要求設(shè)定(7)MIG焊接要用鋁專用送絲輪，使用特氟龍導(dǎo)絲管，不產(chǎn)生鋁屑(8)焊槍電纜長度不要過長，鋁焊絲較軟，焊槍電纜過長會影響送絲穩(wěn)定10 MIG焊常見缺陷及預(yù)防措施鋁及鋁合金MIG焊時,焊接接頭常見的缺陷主要有焊縫成形差、裂紋、氣孔、燒穿，未焊透、未熔合、夾渣等；焊縫成形差焊縫成形差主要表現(xiàn)在焊縫波紋不美觀，且不光亮；焊縫彎曲不直，寬窄不一，接頭太多；焊縫 中心突起，兩邊平坦或凹陷；焊縫滿溢等；a產(chǎn)生原因焊接規(guī)范選擇不當(dāng)；焊槍角度不正確；焊工操作不熟練；導(dǎo)電嘴孔徑太大；焊接電弧沒有嚴(yán)格對準(zhǔn)坡口中心；焊絲、焊件及保護(hù)氣體中含有水分；

14、b防止措施反復(fù)調(diào)試選擇合適的焊接規(guī)范；保持焊槍合適的傾角；加強(qiáng)焊工技能培訓(xùn)；選擇合適的導(dǎo)電嘴徑；力求使焊接電弧與坡口嚴(yán)格對中；焊前仔細(xì)清理焊絲、焊件；保證保護(hù)氣體的純度 ；裂紋鋁及鋁合金焊縫中的裂紋是在焊縫金屬結(jié)晶過程中產(chǎn)生的 ，稱為熱裂紋，又稱結(jié)晶裂紋；其形式 有縱向裂紋、橫向裂紋(往往擴(kuò)展到基體金屬 )，還有根部裂紋、弧坑裂紋等等；裂紋將使結(jié)構(gòu) 強(qiáng)度降低，甚至引起整個結(jié)構(gòu)的突然破壞，因此是完全不允許的；a產(chǎn)生原因縫隙的深寬比過大；焊縫末端的弧坑冷卻快；焊絲成分與母材不匹配；操作技術(shù)不正確；b防止措施適當(dāng)提高電弧電壓或減小焊接電流，以加寬焊道而減小熔深；適當(dāng)?shù)靥顫M弧坑并采用衰減措施減小冷卻速

15、度；保證焊絲與母材合理匹配；選擇合適的焊接參數(shù)、焊接順序，適當(dāng)增加焊接速度，需要預(yù)熱的要采取預(yù)熱措施；氣孔在鋁及鋁合金 MIG焊中，氣孔是最常見的一種缺陷；要徹底清除焊縫中的氣孔是很難辦到的 只能是最大限度地減小其含量；按其種類,鋁焊縫中的氣孔主要有表面氣孔、 彌散氣孔、局部密 集氣孔、單個大氣孔、根部鏈狀氣孔、柱狀氣孔等；氣孔不但會降低焊縫的致密性，減小接頭的 承載面積，而且使接頭的強(qiáng)度、塑性降低，特別是冷彎角和沖擊韌性降低更多，必須加以防止； a產(chǎn)生原因氣體保護(hù)不良，保護(hù)氣體不純；焊絲、焊件被污染；大氣中的絕對濕度過大；耐磨焊條電弧不穩(wěn)，電弧過長；焊絲伸出長度過長、噴嘴與焊件之間的距離過大

16、；焊絲直徑與坡口形式選擇不當(dāng)；在同一部位重復(fù)起弧，接頭數(shù)太多；b防止措施保證氣體質(zhì)量，適當(dāng)增加保護(hù)氣體流量，以排除焊接區(qū)的全部空氣，消除氣體噴嘴處飛濺物，使 保護(hù)氣流均勻，焊接區(qū)要有防止空氣流動措施，防止空氣侵入焊接區(qū)，保護(hù)氣體流量過大，要適當(dāng) 適當(dāng)減少流量；焊前仔細(xì)清理焊絲、焊件表面的油、污、銹、垢和氧化膜，采用含脫氧劑較高的焊絲；合理選擇焊接場所；適當(dāng)減少電弧長度；保持噴嘴與焊件之間的合理距離范圍；盡量選擇較粗的焊絲，同時增加工件坡口的鈍邊厚度，一方面可以允許允許使用大電流，也使 焊縫金屬中焊絲比例下降，這對降低孔率是行之有效的；盡量不要在同一部位重復(fù)起弧，老板娘重復(fù)起弧時要對起弧處進(jìn)行打

17、磨或刮除清理；一道焊 縫一旦起弧后要盡量焊長些，不要隨意斷弧，以減少接頭量，在接頭處需要有一定的焊縫重疊區(qū) 域；燒穿a產(chǎn)生原因熱輸入量過大；坡口加工不當(dāng)，焊件裝配間隙過大；點固焊時焊點間距過大，焊接過程中產(chǎn)生較大的變形量；操作姿勢不正確；b防止措施當(dāng)減小焊接電流、電弧電壓，提高焊接速度；加大鈍邊尺寸，減小根部間隙；適當(dāng)減小點固焊時焊點間距；焊接過程中，手握焊槍姿勢要正確，操作要熟練；未焊透a產(chǎn)生原因焊接速度過快，電弧過長；坡口加工不當(dāng)，裝配間隙過?。缓附蛹夹g(shù)較低，操作姿勢掌握不當(dāng)；焊接規(guī)范過小；焊接電流不穩(wěn)定；b防止措施適當(dāng)減慢焊接速度，壓低電??；適當(dāng)減小鈍邊或增加要部間隙；使焊槍角度保證焊接時獲得最大熔深，電弧始終保持在焊接熔池的前沿，要有正確的姿勢；增加焊接電流及電弧電壓，保證母材足夠的熱輸入獲得量；增加穩(wěn)壓電源