鋁合金的焊機(jī)論文

1、目 錄1 緒 論12 鋁及鋁合金32.1鋁合金的特性32.2鋁及鋁合金的性能分析32.3鋁及鋁合金的分類42.4鋁合金的牌號(hào)的編制方法53 鋁及鋁合金的焊接83.1鋁合金的焊接性特點(diǎn)83.2鋁及鋁合金焊接方法的選擇93.3鋁及鋁合金焊接材料的選擇103.4 焊前準(zhǔn)備及焊后清理113.5鋁及鋁合金焊接缺陷產(chǎn)生原因及防止措施124 鋁及鋁合金焊接工藝144.1鎢極氬弧焊144.2熔化極氬弧焊154.3氣焊155 實(shí)例分析175.1焊接材料分析175.2焊接方法的選擇175.3焊接設(shè)備的選擇185.4焊接材料的選擇185.5確定焊接工藝參數(shù)195.6坡口的準(zhǔn)備205.7焊前準(zhǔn)備205.8定位焊205

2、.9焊接操作205.10焊后檢查216 結(jié) 論22致 謝23參考文獻(xiàn)24河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文1 緒 論 鋁是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的重要有色金屬之一。鋁及鋁合金具有密度小、重量輕、熱容量大、熔化潛熱高、強(qiáng)度高及良好的耐蝕性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，以及在低溫下能保持良好的力學(xué)性能等優(yōu)點(diǎn)。鋁及鋁合金在航空航天、國防、汽車、電工、化工、交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)中被廣泛應(yīng)用，這也極大地推動(dòng)了鋁合金焊接技術(shù)的發(fā)展，因此，提高鋁合金焊接的生產(chǎn)率和焊接質(zhì)量，減少焊接缺陷存在的高效焊接方法已成為實(shí)際生產(chǎn)的迫切要求。鋁合金其主要成分是鋁，而鋁的密度較低，熔點(diǎn)低、熱傳導(dǎo)性能好、熱膨脹系數(shù)大，同時(shí)其具有很強(qiáng)的化學(xué)活潑性，易氧化，

3、且氧化物的熔點(diǎn)很高。在與其他組元形成合金后依然保持這些特性，因此鋁合金在焊接過程中存在著一系列的問題，如：氧化、裂紋、氣孔、接頭力學(xué)性能下降、熱影響區(qū)變寬等。為了提高鋁合金焊接接頭的質(zhì)量，近年來涌現(xiàn)出了許多新的鋁合金焊接方法，如：鎢極氬弧焊（TIG）、激光焊（LBW）、電子束焊（EBW）、攪拌摩擦焊（FSW）等。1.鎢極氬弧焊（TIG） 鎢極氬弧焊是目前廣泛采用的焊接鋁合金的方法。它是一種以鎢棒為一個(gè)電極，以焊件為另一個(gè)電極，用惰性氣體保護(hù)兩電極之間的電弧、熔池及母材熱影響區(qū)而實(shí)現(xiàn)電弧焊接作業(yè)的一種方法，根據(jù)電流性質(zhì)分為直流氬弧焊和交流氬弧焊。其優(yōu)點(diǎn)是焊縫成型良好、鎢極電弧穩(wěn)定、設(shè)備簡(jiǎn)單、價(jià)格

4、便宜等。但存在如單道熔深較淺、生產(chǎn)效率低；氬氣和氦氣價(jià)格較高，不利于降低生產(chǎn)成本等一些問題。2.電子束焊接（EBW） 電子束焊接是指在真空環(huán)境中，使用會(huì)聚的高速電子流轟擊焊件連接部位，使需焊接部位產(chǎn)生熱能，從而使被焊金屬融合的一種焊接方法。其突出特點(diǎn)是功率密度高、穿透力強(qiáng)、精確、快速、可控、保護(hù)效果好。對(duì)于鋁合金使用電子束焊接方法，可大大減小熱影響區(qū)，提高焊接接頭強(qiáng)度，避免熱裂紋等缺陷的產(chǎn)生。3.激光焊接（LBW） 鋁及鋁合金激光焊接技術(shù)(LaserWelding)是近年來發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)。它是以高能量密度的激光作為加熱熱源，對(duì)金屬需焊接部位進(jìn)行加熱使其熔化形成焊接接頭。其優(yōu)點(diǎn)是：能量密度

5、高，熱輸入量小，焊接變形小，能得到窄的熔化區(qū)和熱影響區(qū)以及熔深大的焊縫；冷卻速度快，焊縫組織微細(xì)，故焊接接頭性能良好；焊接速度快、功能多、適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高，且不需要真空裝置。雖然用激光焊接鋁合金具有很多優(yōu)點(diǎn)，但是由于這種工藝還不成熟，焊接時(shí)存在著一些問題：鋁合金對(duì)激光能的吸收很低；合金元素?zé)龘p嚴(yán)重；易產(chǎn)生氣孔；熱裂紋敏感性大?？梢詮脑龃蠹す夤β拭芏群吞岣咪X合金對(duì)激光能的吸收率這兩個(gè)方面采取措施解決這些問題。4.攪拌摩擦焊（FSW） 攪拌摩擦焊技術(shù)（FSW）是自激光焊接技術(shù)以后的又一項(xiàng)革命性的連接技術(shù)。與傳統(tǒng)的熔焊相比，攪拌摩擦焊擁有無需填絲、無弧光、無飛濺、無需焊前熱處理、無需氣體保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)

6、，因而應(yīng)用前景廣泛。迄今為止，攪拌摩擦焊可以實(shí)現(xiàn)所有牌號(hào)的鋁合金焊接，甚至以前所謂的不可焊鋁合金材料都能焊接，如應(yīng)用于航空、航天領(lǐng)域的2000系列(A1-Cu)、5000系列(A1-Mg)、6000系列(A1-Mg-Si)、7000系列(A1-Zn)、8000系列(A1-Li)高強(qiáng)鋁合金，也可以利用這種先進(jìn)的焊接方法得到高質(zhì)量的連接。因此攪拌摩擦焊有著廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景。攪拌摩擦焊已經(jīng)在鋁合金上實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；I(yè)應(yīng)用，國內(nèi)外許多學(xué)者針對(duì)不同鋁合金進(jìn)行了一系列的攪拌摩擦焊工藝研究、接頭微觀組織、接頭耐蝕性能及力學(xué)性能研究。采用攪拌摩擦焊方法焊接鋁合金，焊核區(qū)的組織與母材相比，晶粒得到了細(xì)化，接頭強(qiáng)

7、度可達(dá)到母材的78%，抗彎強(qiáng)度達(dá)到母材的76%，顯示出了良好的機(jī)械性能。作為革命性的綠色焊接技術(shù)，攪拌摩擦焊技術(shù)的出現(xiàn)對(duì)鋁合金連接技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的沖擊和推動(dòng)。該技術(shù)可以取代傳統(tǒng)的電阻電焊和鉚焊，在國際上已經(jīng)成功應(yīng)用于航空航天、船舶、高速列車制造等領(lǐng)域。隨著焊接設(shè)備和攪拌頭的發(fā)展，可應(yīng)用FSW連接的材料會(huì)更加廣泛，同時(shí)可優(yōu)化接頭性能，降低生產(chǎn)成本，而且可以很容易地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。 2 鋁及鋁合金2.1 鋁合金的特性 鋁合金密度低，但強(qiáng)度比較高，接近或超過優(yōu)質(zhì)鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性，工業(yè)上廣泛使用，使用量?jī)H次于鋼。一些鋁合金可以采用熱處理獲得良好的機(jī)械

8、性能，物理性能和抗腐蝕性能。硬鋁合金屬Al-Cu-Mg系，一般含有少量的Mn?？蔁崽幚韽?qiáng)化，其特點(diǎn)是：硬度大，但塑性鉸差。超硬鋁屬Al-Cu-Mg-Zn系，可熱處理強(qiáng)化，是室溫下強(qiáng)度最高的鋁合金，但耐蝕性差，高溫軟化快。鍛鋁合金主要是Al-Zn-Mn-Si系合金，雖然加入元素種類多，但是含量少，因而具有優(yōu)良的熱塑性，適宜鍛造，故又稱鍛造鋁合金。2.2 鋁及鋁合金的性能分析 1.鋁在空氣和氧化性水溶液介質(zhì)中，其表面較易產(chǎn)生致密的氧化鋁鈍化膜，它在一些氧化性介質(zhì)中具有良好的耐蝕性。在高溫濃硝酸中，純鋁的耐蝕性優(yōu)于不銹鋼。鋁材常作為耐蝕容器材料。對(duì)一些腐蝕性不太強(qiáng)，但要求防鐵污染的介質(zhì)，如化纖生產(chǎn)等

9、，鋁有較好的耐蝕性，而且沒有鐵污染物料，因此，鋁材常作為防鐵污染的容器材料。其他有色金屬容器也能防鐵污染，但鋁材的經(jīng)濟(jì)性較好。 2.鋁是面心立方晶格，沒有同素異構(gòu)體，低溫下不存在像鐵素體鋼那樣的脆性轉(zhuǎn)變，鋁容器的最低設(shè)計(jì)溫度可達(dá)-269。鋁材常作為制作低溫容器的材料。鋁鎂合金中的鎂含量較高時(shí)，會(huì)以金屬間化合物Mg2Al3和Mg5Al8在晶間析出，使鋁鎂合金在某些介質(zhì)中產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕敏感性，只有在65以下使用才不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，因此含鎂量超過了3的鋁鎂合金，規(guī)定其設(shè)計(jì)溫度不超過65。析出相過多也會(huì)降低沖擊韌性，因此含鎂量超過3的鋁鎂合金及其焊接接頭應(yīng)檢驗(yàn)沖擊韌性。其他鋁和鋁容器，包括低溫鋁容器均不

10、要求進(jìn)行沖擊韌性檢驗(yàn)。3.由于鋁鎂硅合金固溶時(shí)效狀態(tài)強(qiáng)度高，塑性也較好，焊接性好，焊接接頭在焊后狀態(tài)仍能保持較高的強(qiáng)度，因而常用作容器用高強(qiáng)度鋁合金。鋁，特別是純鋁的規(guī)定非比例伸長應(yīng)力很低，在小的載荷下即會(huì)產(chǎn)生塑性變形。鋁容器在使用與運(yùn)輸時(shí)，應(yīng)注意防止碰撞劇烈振動(dòng)發(fā)生塑性變形。 4.為了得到好的塑性，純鋁、鋁錳合金和鋁鎂合金的變形鋁材都只在退火狀態(tài)或熱作狀態(tài)使用，不采用冷作狀態(tài)。熱作狀態(tài)鋁的焊接接頭，焊接熱對(duì)熱影響區(qū)有退火作用，因而其許用應(yīng)力也只取退火狀態(tài)鋁材的許用應(yīng)力。只有鋁鎂硅合金和鋁銅合金的鋁材才采用固溶時(shí)效狀態(tài)，以保證其高強(qiáng)度。 2.壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定 制造容器的材料要具有良好的成

11、形性能和焊接性，JB/T4734-2002鋁制焊接容器中采用的鋁及鋁合金有： 工業(yè)純鋁1A85、1050A、1060和1200。Al-Cu合金2014。Al-Mn合金3003和3004。Al-Mg合金5A02、5A03、5A05、5052、5052、5058和5086。Al-Mg-Si合金6A02、6061和6063。 由于該儲(chǔ)罐是在常溫常壓下工作，不受動(dòng)載荷作用，即歸屬于固定式壓力容器，故對(duì)其強(qiáng)度要求并不高。又因?yàn)樗怯脕硌b濃硝酸的，其耐腐蝕性要求很高。從強(qiáng)度方面考慮，工業(yè)純鋁的幾個(gè)牌號(hào)均可滿足使用（1A85、1050A、1060和1200），但1060的耐腐蝕性是優(yōu)于其它幾個(gè)牌號(hào)的。同時(shí)它

12、的焊接性也很好，是儲(chǔ)罐類產(chǎn)品的常用材料，故本產(chǎn)品全部零部件均采用1060（L2）工業(yè)純鋁。2.3 鋁及鋁合金的分類 鋁及鋁合金的分類方法，可以按實(shí)際使用的不同需要，有多種分類方法。2.3.1按材料的基本加工方法分 可以分為“鑄造鋁合金”和“變形鋁合金”二大類。這是最常見的，也是最基本的分類方法。2.3.2 按材料的性能特性分在實(shí)際使用中，加工及使用人員往往關(guān)心的不是材料的合金體系(組別)，而是材料的用途和基本特性。變形鋁合金按用途可劃分為：純鋁、防銹鋁、硬鋁、超硬鋁、特殊鋁，這就是過去鋁和鋁合金的牌號(hào)表示方法所采用的分類方法；變形鋁合金還可以按材料的熱處理特性分為：非熱處理強(qiáng)化鋁合金和可熱處理

13、強(qiáng)化鋁合金。 鋁沒有同素異構(gòu)體，純鋁、鋁錳合金、鋁鎂合金等不可能通過熱處理相變來提高強(qiáng)度。但是，鋁銅和鋁鎂硅等合金可通過固溶時(shí)效析出強(qiáng)化相提高強(qiáng)度，稱為可熱處理強(qiáng)化鋁合金。不能通過固溶時(shí)效析出強(qiáng)化相提高強(qiáng)度的稱為不可熱處理強(qiáng)化鋁合金。 2.3.3按材料的合金系（組別）劃分鋁合金按合金系列又分為Al-Mn合金、Al-Cu合金、Al-Si合金和Al-Mg合金等.這是材料學(xué)科上常用的分類方法，也是新的鋁和鋁合金標(biāo)準(zhǔn)所采用的分類方法?，F(xiàn)行的鋁和鋁合金的牌號(hào)的表示方法就是根據(jù)材料的合金體系來劃分的(見表2-1、表2-2)。它也是國際上通行的分類方法。要注意鑄造鋁合金和變形鋁合金的合金系分類是不一樣， 表

14、2-1是鑄造鋁及鋁合金，表2-2是變形鋁及鋁合金。在表2-1、表2-2中把按材料的合金體系(組別)分類的材料牌號(hào)、材料代號(hào)放在同一個(gè)表格中，以便于對(duì)照、比較。2.3.4其它分類方法 除了上面三種基本分類方法外，還有一些其它的分類方法，例如：按材料的品種分，按材料的狀態(tài)分可以用在一些特定的場(chǎng)合。表2-1 鋁及鋁合金的牌號(hào)類別合金系（組別）新牌號(hào)合金代號(hào)備注鑄造鋁及鋁合金純鋁ZAIXXXZLXXX詳見GB/T8063-1994,鑄造鋁合金代號(hào)相當(dāng)于過去的老牌號(hào)Al-SiZAISiZL1XXAl-CuZAICuZL2XXAl-MgZAIMgZL3XXAl-ZnZAIZnZL4XX注：摘自GBT806

15、31994標(biāo)準(zhǔn)表2-2 鋁及鋁合金的牌號(hào)類別合金系（組別）新牌號(hào)舊牌號(hào)備注變形鋁及鋁合金純鋁1AXXLX（工業(yè)純鋁）詳見GB/T16474-1996,變形鋁合金沒有合金代號(hào)。AL-Cu2AXX;2BXXLYXX（硬鋁）LDXX（鍛鋁）AL-Mn3XXX;3XXLFXX（防銹鋁）AL-Si4AXX;40XXLTXX（特殊鋁）AL-Mg5AXXLFXX（防銹鋁）AL-Mg-Si6AXX;6BXXLDXX（鍛鋁）AL-Zn(Mg-Cu)7AXXLCXX超硬鋁）其他8AXX-備用9AXX-注： 摘自GBT164741996標(biāo)準(zhǔn)2.4 鋁合金的牌號(hào)的編制方法 鋁合金按化學(xué)成分和制造工藝可以分為“鑄造鋁合

16、金”和“變形鋁合金”二大類。鑄造鋁合金和變形鋁合金分別有著各自獨(dú)立的材料牌號(hào)表示方法標(biāo)準(zhǔn)，比較系統(tǒng)、完整。2.4.1鑄造鋁合金的牌號(hào) 鑄造鋁合金按自己獨(dú)立的牌號(hào)表示方法標(biāo)準(zhǔn)，即GBT 8063 1994 鑄造有色金屬及其合金牌號(hào)表示方法，進(jìn)行牌號(hào)命名，它突破了GBT3401976規(guī)定的框框，是和國際標(biāo)準(zhǔn)相接軌的國家標(biāo)準(zhǔn)。 1.鑄造鋁合金的牌號(hào)表示方法 根據(jù)GBT 8063 1994的規(guī)定，鑄造鋁合金的牌號(hào)是用字母“z”和元素符號(hào)“AI” 的組合“ZAI”當(dāng)頭(見表2-1)，“ZAI”示漢字“鑄鋁”。純鋁是在ZAI后面跟表示材料鋁含量的三位數(shù)字(即純度)；鋁合金是在ZAI后面再跟主要合金元素符號(hào)

17、加代表該元素百分含量的數(shù)字(園整后的平均值)，來組成材料牌號(hào)。這種牌號(hào)表示方法和合金鋼的牌號(hào)表示方法有點(diǎn)相象。牌號(hào)末尾如果帶字母“A”，是表示優(yōu)質(zhì)、改型合金。 鑄造鋁及鋁合金共有五個(gè)材料組別，它們分別是：純鋁、AISi、AICu、AIMg、AIZn系，其牌號(hào)的一般式如表2-1所示。 2.鑄造鋁合金的代號(hào) 從表2中可以看到，鑄造鋁合金的牌號(hào)一般比較長，存在不便于使用和記憶的缺點(diǎn)。而老的鑄鋁牌號(hào)便于使用和記憶，但又不和國際標(biāo)準(zhǔn)接軌。因此，在新GBT 11731995中，把老的牌號(hào)統(tǒng)一改稱為合金“代號(hào)”，使用在一些非正式的場(chǎng)合下，還是很方便的。鑄造鋁合金的代號(hào)是用字母“ZL”加三位數(shù)字組成。其中字母

18、“zL”表示漢字“鑄鋁”；三位數(shù)字中的第一位數(shù)字代表合金的合金系，第二、三位是順序號(hào)，末尾帶字“A”時(shí)也是表示優(yōu)質(zhì)合金。 3.壓鑄鋁合金的牌號(hào)和代號(hào)壓鑄鋁合金的牌號(hào)是用字母“YZ” 當(dāng)頭，“YZ”表示漢字“壓鑄”。其后面跟合金牌號(hào)，即GBT 8063 1994所規(guī)定的鑄造鋁合金牌號(hào)，它由AI和主要化學(xué)元素符號(hào)加代表該元素的百分含量(園整后的平均值)組成。 壓鑄鋁合金的代號(hào)是用字母“YL”當(dāng)頭，后面加三位數(shù)字組成?！癥L”表示漢字“壓鋁” ，后面的三位數(shù)字和鑄造鋁合金代號(hào)中的三位數(shù)字一樣。2.4.2變形鋁合金的牌號(hào) 和鑄造鋁合金一樣，變形鋁合金有自己獨(dú)立的牌號(hào)表示方法標(biāo)準(zhǔn)，即GBT 164741

19、996變形鋁合金牌號(hào)表示方法，這也是和國際標(biāo)準(zhǔn)相接軌的國家標(biāo)準(zhǔn)。國際標(biāo)準(zhǔn)采用的是四位數(shù)字體系牌號(hào)(沒有字母、符號(hào))，而我國現(xiàn)在采用的是四位字符體系牌號(hào)，二者之間略有差別。 1.變形鋁合金牌號(hào)表示方法 變形鋁合金采用的是四位字符體系牌號(hào)，其牌號(hào)的一般格式為：XAXX。四位字符體系牌號(hào)中的第一、三、四位為數(shù)字，第二位為英文大寫字母（見表2-2），它們的含義分別是：第一位數(shù)字代表材料的合金系(合金的組別)；第二位大寫字母表示是原始材料(字母用A)，或改型材料(字母用BY)，注意，第二位大寫字母A不是代表“鋁” ；第3、 四位數(shù)字是材料的標(biāo)識(shí)(對(duì)純鋁是材料的純度)，為了便于使用，在新牌號(hào)命名時(shí)，一般都

20、把第三、四位數(shù)字和原來舊的鋁合金牌號(hào)的數(shù)字盡量一致，或保持一定的繼承關(guān)系。如5A06對(duì)應(yīng)于舊牌號(hào)LF6，2A12對(duì)應(yīng)于舊牌號(hào)LY12。變形鋁及鋁合金共有九個(gè)材料組別，它們分別是： 純鋁、AL-Cu、AL-Mn、AL-Si、AL-Mg、AL-Mg-Si、AL-Zn系、其它、備用組別，其牌號(hào)分別用數(shù)字19當(dāng)頭，材料牌號(hào)的一般式見表2-2所示。2.使用新的變形鋁合金牌號(hào)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)要注意的幾個(gè)問題（1)新的變形鋁合金牌號(hào)表示方法中，只有材料的牌號(hào)，沒有其它標(biāo)準(zhǔn)中有的：材料“代號(hào)” 、材料“名稱”等。但是， 它有材料的狀態(tài)“代號(hào)”。我們不要把變形鋁合金的老牌號(hào)當(dāng)成材料的“代號(hào)” (只有鑄鋁材料是把材料的老牌

21、號(hào)規(guī)定為材料的“代號(hào)”).（2)新的變形鋁合金牌號(hào)表示方法是采用的按材料合金體系來分類的，而老的變形鋁合金牌號(hào)表示方法是按材料的基本特性來分類的，它和材料的合金系(組別)之間有一定的關(guān)系，二者在大的類別上的關(guān)系是：防鋁銹(LFXX)：包括現(xiàn)在的AL-Mn、AL-Mg二個(gè)系列的合金； 硬鋁(LYXX)：包括現(xiàn)在的AL-Cu系列合金的一部分； 鍛鋁(LDXX)：包括現(xiàn)在的AL-Mg-Si系列合金和AL-Cu系列合金的一部分；超硬鋁(LCXX)：包括現(xiàn)在的AL-Zn(Mg-Cu)系列合金。 3 鋁及鋁合金的焊接鋁及鋁合金的焊接要比低碳鋼困難，其焊接特點(diǎn)與鋼也不同，這主要與其本的物理和化學(xué)性能有關(guān)（表

22、3-1）。具體表現(xiàn)在以下幾方面：表3-1 鋁合金的物理性能鋁合金牌號(hào)密度/g.cm-3比熱容（100）/J.kg-1.-1導(dǎo)率（25）/W.m-1.-1線膨脹系數(shù)（20100）×10-6/-1電阻率×10-6/.cm新舊3A21LF212.731009180.023.23.455A03LF32.67880146.523.54.962A12LY122.78921117.222.75.792A16LY162.84880138.222.66.106A02LD22.70795175.823.53.707A04LC42.85159.123.14.203.1 鋁合金的焊接性特點(diǎn) 1.鋁

23、在空氣中及焊接時(shí)極易氧化，生成的氧化鋁（Al2O3）熔點(diǎn)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。鎢極氬弧焊時(shí)，選用交流電源，通過“陰極清理”作用，去除氧化膜。氣焊時(shí)，采用去除氧化膜的焊劑。在厚板焊接時(shí)，可加大焊接熱量，例如，氦弧熱量大，利用氦氣或氬氦混合氣體保護(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

24、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(shí)，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(shí)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(shí)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(shí)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，

25、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(shí)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(dòng)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(yàn)，當(dāng)含硅56時(shí)可不產(chǎn)生熱裂，因而采用SAlSi (硅含量4.56)焊絲會(huì)有更好的抗裂性。 4.鋁對(duì)光、熱的反射能力較強(qiáng)，固、液轉(zhuǎn)態(tài)時(shí)，沒有明顯的色澤變化，焊接操作時(shí)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?；≈鶜夥罩械乃帧⒑附硬牧霞澳覆谋砻嫜趸の降乃?，都是焊縫中氫氣的重要來源。因此，

26、對(duì)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。 7.母材基體金屬如為變形強(qiáng)化或固溶時(shí)效強(qiáng)化時(shí)，焊接熱會(huì)使熱影響區(qū)的強(qiáng)度下降。 8.鋁為面心立方晶格，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。3.2 鋁及鋁合金焊接方法的選擇鋁及鋁合金的導(dǎo)熱性強(qiáng)，比熱容和線膨脹系數(shù)大，所以在焊接時(shí)消耗的熱功率大，并需要采用熱量集中的熱源。否則，將會(huì)造成未焊透或者因加熱不集中而變形嚴(yán)重。目前，鋁及鋁合金焊接應(yīng)用最多的方法是氬弧焊及電阻焊，其次還有釬焊。 1.氣焊氣焊是一種較古老的焊接方法，雖然它有火焰能量低、熱量分散、焊接效率低 等缺點(diǎn)，

27、但它設(shè)備簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)方便，特別適用于一些薄件的焊接。所以目前在小批生產(chǎn)及維修焊接中應(yīng)用礽較為廣泛。氣焊一般用于薄板的焊接。因其焊接接頭晶粒粗大，容易產(chǎn)生夾渣、裂紋等缺陷，故只能用于焊接質(zhì)量要求不太高的焊接結(jié)構(gòu)件。 2.焊條電弧焊焊條電弧焊熱量比較集中，焊接速度較快，但用于鋁及鋁合金焊接時(shí)飛濺嚴(yán)重，電弧不穩(wěn)定，焊接質(zhì)量也很差。因此在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用較少，僅用于板厚大于4mm且要求不高的工件焊補(bǔ)及修復(fù)中。 3.鎢極氬弧焊（TIG) 焊接鋁及鋁合金時(shí)，從“陰極清理“作用和鎢極許用電流方面考慮，一般采用交流鎢極氬弧焊。由于是在氬氣的良好保護(hù)下施焊，熔池可免受氧、氫等有害氣體的影響。氬弧焊電弧穩(wěn)定、熱量集中

28、、其焊縫組織致密、成形美觀、強(qiáng)度和塑性高，并且工件變形小。但是，因受到鎢極許用電流的限制，電弧的熔透力較小，故一般多用于板厚在6mm以下薄板件的焊接。 4.熔化極氬弧焊（MIG)熔化極氬弧焊電弧功率大，熱量集中、熱影響區(qū)小、生產(chǎn)效率可比鎢極氬弧焊提高三倍以上，因此適用于厚板結(jié)構(gòu)的焊接。它可焊接50mm以下的鋁及鋁合金板材，焊接30mm厚的鋁板可不預(yù)熱。半自動(dòng)熔化極氬弧焊，主要適用于定位焊、斷續(xù)小焊縫及結(jié)構(gòu)形狀不規(guī)則工件的焊接。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。對(duì)于質(zhì)量要求較高的產(chǎn)品可采用直流沖擊波點(diǎn)焊、縫焊機(jī)焊接。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

29、大批量生產(chǎn)的零、部件。6.攪拌摩擦焊攪拌摩擦焊是一種可用于各種合金板焊接的固態(tài)連接技術(shù)。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。與普通摩擦相比，它不受軸類零件的限。3.3 鋁及鋁合金焊接材料的選擇鋁及鋁合金的焊接材料，主要指填充焊絲、氣焊熔劑及焊條。1.填充焊絲 鋁及鋁合金焊絲的選用除考慮良好的焊接工藝性能外，按容器要求應(yīng)使對(duì)接接頭的抗拉強(qiáng)度、塑性(通過彎曲試驗(yàn))達(dá)到規(guī)定要求，對(duì)含鎂量超過3的鋁鎂合金應(yīng)滿足沖擊韌性的要求，對(duì)有耐蝕要求的容器，焊接接頭的耐蝕性還應(yīng)達(dá)到或接近母材的水平。因而焊絲的選用主要按照下列原則：（1） 純鋁焊絲的純度一般不低

30、于母材；（2）鋁合金焊絲的化學(xué)成分一般與母材相應(yīng)或相近； （3）鋁合金焊絲中的耐蝕元素(鎂、錳、硅等)的含量一般不低于母材；（4） 異種鋁材焊接時(shí)應(yīng)按耐蝕較高、強(qiáng)度高的母材選擇焊絲；（5） 不要求耐蝕性的高強(qiáng)度鋁合金(熱處理強(qiáng)化鋁合金)可采用異種成分的焊絲，如抗裂性好的鋁硅合金焊絲SAlSi一1等(注意強(qiáng)度可能低于母材)。 2.氣焊熔劑 氣焊時(shí)，要使用氣焊熔劑以去除焊接時(shí)的氧化膜及其它雜質(zhì)，改善熔池金屬的流動(dòng)性。 氣焊焊劑一般是由含有鉀、鈉、鋰、鈣等元素的氯化物和氟化物組成，如KCl、BaCl、LiCl等。這些鹽與氧化鋁反應(yīng)可生成易于揮發(fā)的AlCl3或AlF3。生成物AlCl3的沸點(diǎn)只有180

31、，在高溫下很容易揮發(fā)，同時(shí)生成的Li2O對(duì)氧化鋁還有物理溶解作用。氣焊熔劑一般有含鋰和不含鋰兩類。含鋰的熔劑熔點(diǎn)較低，所形成的熔渣熔點(diǎn)、粘度都較低，焊后清理容易；其缺點(diǎn)主要是鋰鹽價(jià)格昂貴，吸潮性也較強(qiáng)。不含鋰的氣焊熔劑價(jià)格便宜，但熔點(diǎn)較高，渣粘度較大，所以容易使焊縫形成夾渣缺陷，適用于在較高溫度下焊接時(shí)使用。焊鋁常用的氣焊熔劑牌號(hào)為“氣焊401”。3.焊條 鋁及鋁合金焊接用焊條，其藥皮組成與氣焊熔劑相似，一般由氯化物和氟化物組成。藥皮在焊接中除造渣保護(hù)熔池外，更主要的是在焊接時(shí)與熔池表面的氧化膜起物理、化學(xué)作用，以便清除。鋁焊條藥皮極易吸潮，應(yīng)妥善保存。使用前，應(yīng)在150左右溫度下焙烘1小時(shí)左

32、右。施焊時(shí)一般要采用直流電源，并用反接法。鋁氣焊熔劑及電焊條藥皮對(duì)鋁及鋁合金接頭有腐蝕作用，焊后必須認(rèn)真清理。 3.4 焊前準(zhǔn)備及焊后清理1. 焊前準(zhǔn)備（1）焊前清理 鋁及鋁合金表面覆蓋的氧化膜，不僅妨礙與液體金屬的熔合，還含有一定的結(jié)晶水（如AL2O3 ·H2O,AL2O3·2H2O等），是形成氣孔的原因之一。另外，在基本金屬與焊絲的表面，有時(shí)還會(huì)粘附油類和其他污物，這些都應(yīng)予以清除。清除質(zhì)量直接影響焊接工藝與接頭質(zhì)量，如焊縫氣孔產(chǎn)生的傾向和力學(xué)性能等。常采用化學(xué)清洗和機(jī)械清理兩種方法。 1）化學(xué)清洗 化學(xué)清洗效率高，質(zhì)量穩(wěn)定，適用于清理焊絲及尺寸不大、成批生產(chǎn)的工件。可

33、用浸洗法和擦洗法兩種?？捎帽⑵?、煤油等有機(jī)溶劑表面去油，用4070的510NaOH溶液堿洗3 min7 min(純鋁時(shí)間稍長但不超過20 min)，流動(dòng)清水沖洗，接著用室溫至60的30HNO3溶液酸洗1 min3 min，流動(dòng)清水沖洗，風(fēng)干或低溫干燥。 2）機(jī)械清理 在工件尺寸較大、生產(chǎn)周期較長、多層焊或化學(xué)清洗后又沾污時(shí)，常采用機(jī)械清理。先用丙酮、汽油等有機(jī)溶劑擦試表面以除油，隨后直接用直徑為0.15mm0.2mm的銅絲刷或不銹鋼絲刷子刷，刷到露出金屬光澤為止。一般不宜用砂輪或普通砂紙打磨，以免砂粒留在金屬表面，焊接時(shí)進(jìn)入熔池產(chǎn)生夾渣等缺陷。另外也可用刮刀、銼刀等清理待焊表面。工件和焊

34、絲經(jīng)過清洗和清理后，在存放過程中會(huì)重新產(chǎn)生氧化膜，特別是在潮濕環(huán)境下，在被酸、堿等蒸氣污染的環(huán)境中，氧化膜成長得更快。因此，工件和焊絲清洗和清理后到焊接前的存放時(shí)間應(yīng)盡量縮短，在氣候潮濕的情況下，一般應(yīng)在清理后4 h內(nèi)施焊。清理后如存放時(shí)間過長(如超過24 h)應(yīng)當(dāng)重新處理。（2）焊前預(yù)熱 薄、小鋁件一般不用預(yù)熱，厚度10 mm15 mm時(shí)可進(jìn)行焊前預(yù)熱，根據(jù)不同類型的鋁合金預(yù)熱溫度可為100200，可用氧一乙炔焰、電爐或噴燈等加熱。預(yù)熱可使焊件減小變形、減少氣孔等缺陷。 2.焊后清理焊后留在焊縫及附近的殘存焊劑和焊渣等會(huì)破壞鋁表面的鈍化膜，有時(shí)還會(huì)腐蝕鋁件，應(yīng)清理干凈。形狀簡(jiǎn)單、要求一般的工

35、件可以用熱水沖刷或蒸氣吹刷等簡(jiǎn)單方法清理。要求高而形狀復(fù)雜的鋁件，在熱水中用硬毛刷刷洗后，再在6080左右、濃度為23的鉻酐水溶液或重鉻酸鉀溶液中浸洗5 min10 min，并用硬毛刷洗刷，然后在熱水中沖刷洗滌，用烘箱烘干，或用熱空氣吹干，也可自然干燥。3.5鋁及鋁合金焊接缺陷產(chǎn)生原因及防止措施 1.氣孔 產(chǎn)生原因：氬氣純度低或氬氣管路內(nèi)有水分、漏氣等；焊絲或母材坡口附近焊前未清理干凈或清理后又被污物、水分等沾污；焊接電流和焊速過大或過??；熔池保護(hù)欠佳，電弧不穩(wěn)，電弧過長，鎢極伸出過長等。防止措施：保證氬氣的管路無水分，無漏氣現(xiàn)象，選擇認(rèn)真清理焊絲、焊件，清理后及時(shí)焊接，并防止再次污染。更新送

36、氣管路，選擇合適的氣體流量，調(diào)整好鎢極伸出長度；正確選擇焊接工藝參數(shù)。必要時(shí)，可以采取預(yù)熱工藝，焊接現(xiàn)場(chǎng)裝擋風(fēng)裝置，防止現(xiàn)場(chǎng)有風(fēng)流動(dòng)。 2.裂紋 產(chǎn)生原因：焊絲合金成分選擇不當(dāng)；當(dāng)焊縫中的鎂含量小于3%，或鐵、硅雜質(zhì)含量超出規(guī)定時(shí)，裂紋傾向增大；焊絲的熔化溫度偏高時(shí)，會(huì)引起熱影響區(qū)液化裂紋；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，焊縫過于集中或受熱區(qū)溫度過高，造成接頭拘束應(yīng)力過大；高濁停留時(shí)間長，組織過熱；弧坑沒填滿，出現(xiàn)弧坑裂紋等。防止措施：所選焊絲的成分與母材要匹配；加入引弧板或采用電流衰減裝置填滿弧坑；正確設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)，合理布置焊縫，使焊縫盡量避開應(yīng)力集中處，選擇合適的焊接順序；減小焊接電流或適當(dāng)增加焊接速度。

37、 3.未焊透 產(chǎn)生原因：焊接速度過快，弧長過大，焊件間隙、坡口角度、焊接電流均過小，鈍邊過大；工件坡口邊緣的毛刺、底邊的污垢焊前沒有除凈；焊炬與焊絲傾角不正確。防止措施：正確選擇間隙、鈍邊、坡口角度和焊接工藝參數(shù)；加強(qiáng)氧化膜、熔劑、熔渣和油污的清理；提高操作技能等。 4.焊縫夾鎢 產(chǎn)生原因：接觸引弧所致；鎢極末端形狀與焊接電流選擇得不合理，使尖端脫落；填絲觸及到熱鎢極尖端和錯(cuò)用了氧化性氣體。 防止措施：采用高頻高壓脈沖引弧；根據(jù)選用的電流，采用合理的鎢極尖端形狀；減小焊接電流，增加鎢極直徑，縮短鎢極伸出長度；更新惰性氣體；提高操作技能，勿使填絲與鎢極接觸等。 5.咬邊 產(chǎn)生原因：焊接電流太大，

38、電弧電壓太高，焊炬擺幅不均勻，填絲太少，焊接速度太快。防止措施：減小焊接電流與電弧電壓，保持焊炬擺幅均勻，適當(dāng)增加送絲速度或降低焊接速度。 4 鋁及鋁合金焊接工藝 幾乎各種焊接方法都可以用于焊接鋁及鋁合金，但是鋁及鋁合金對(duì)各種焊接方法的適應(yīng)性不同，各種焊接方法有其各自的應(yīng)用場(chǎng)合。氣焊和焊條電弧焊方法，設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便。氣焊可用于對(duì)焊接質(zhì)量要求不高的鋁薄板及鑄件的補(bǔ)焊。焊條電弧焊可用于鋁合金鑄件的補(bǔ)焊。惰性氣體保護(hù)焊（TIG或MIG）方法是應(yīng)用最廣泛的鋁及鋁合金焊接方法。鋁及鋁合金薄板可采用鎢極交流氬弧焊或鎢極脈沖氬弧焊。鋁及鋁合金厚板可采用鎢極氦弧焊、氬氦混合鎢極氣體保護(hù)焊、熔化極氣體保護(hù)焊

39、、脈沖熔化極氣體保護(hù)焊。熔化極氣體保護(hù)焊、脈沖熔化極氣體保護(hù)焊應(yīng)用越來越廣泛（氬氣或/氦混合氣）。4.1鎢極氬弧焊鎢極氬弧焊也稱為鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊，是利用鎢極與工件之間形成電弧產(chǎn)生的大量熱量熔化待焊處，外加填充焊絲獲得牢固的焊接接頭。焊接時(shí)氬氣從焊槍的噴嘴中連續(xù)噴出，在電弧周圍形成保護(hù)層隔絕空氣，防止鎢極、熔池及鄰近熱影響區(qū)和周圍空氣反應(yīng)，從而獲得優(yōu)質(zhì)的焊縫。鎢極氬弧焊焊接鋁及鋁合金時(shí)，從“陰極清理“作用和鎢極許用電流方面考慮，一般采用交流鎢極氬弧焊。由于是在氬氣的良好保護(hù)下施焊，熔池可免受氧、氫等有害氣體的影響。烏極氬弧焊方法電弧穩(wěn)定、熱量集中、其焊縫組織致密、成形美觀、強(qiáng)度和塑性高，

40、并且工件變形小，且不存在焊后殘留溶劑腐蝕問題，適用于0.520mm厚的板、管焊接及鑄件補(bǔ)焊。鋁及鋁合金焊接一般采用交流電源，以利于“陰極清理”作用來減小氧化膜的危害。當(dāng)焊件厚度大于5mm、體積大的鑄件焊補(bǔ)，或者焊接工作環(huán)境溫度低于10時(shí)，焊前應(yīng)整體或局部（用氧乙炔焰或電?。╊A(yù)熱，預(yù)熱溫度一般為150250。表4-1 鋁和鋁合金手工鎢極氬弧焊工藝參數(shù)板厚/mm坡口形式焊絲直徑/mm鎢極直徑/mm噴嘴直徑/mm焊接電流/A氬氣流量/L·min-1焊接層數(shù)(正/反）形狀間隙/mm鈍邊/mm1I0.521.52.01.55750804611.5I0.522.01.557701004612I0

41、.522.03.0267901204613I0.523.0371212015061014I0.523.04.037121201506101/15V1324.034121412015091212/16V1324.0412141802409122/18V2424.05.045121422030091223/110V2424.05.0451214260320121534/1212V2424.05.0561416280340121534/1216V2425.061620340380162045/1220V2425.061620340380162056/12 自動(dòng)鎢極氬弧焊主要用于焊接厚度為112mm規(guī)

42、則的環(huán)縫和縱縫。它所選用的焊接工藝參數(shù)如焊接電流、噴嘴直徑、氬氣流量等都比手工鎢極氬弧焊高。4.2熔化極氬弧焊熔化極氬弧焊采用射流過渡時(shí)，電弧挺度好，便于全位置焊接且熔深大，焊接的厚度范圍廣。熔化極氬弧焊一般用于板厚大于6mm工件的焊接，此時(shí)大多采用純氬或氬氮混合氣體保護(hù)。應(yīng)用直流反接噴射過渡的方法時(shí)，焊接電流必須大于臨界電流。噴射過渡熔化極氬弧焊電弧熱量集中，焊接熔深大，故焊接中厚鋁板時(shí)可不進(jìn)行預(yù)熱；但是當(dāng)板厚大于25mm或環(huán)境溫度低于-10，則應(yīng)預(yù)熱100，以保證開始焊接時(shí)能焊透。熔化極氬弧焊電弧功率大，熱量集中、熱影響區(qū)小、生產(chǎn)效率可比鎢極氬弧焊提高三倍以上，因此適用于厚板結(jié)構(gòu)的焊接。它

43、可焊接50mm以下的鋁及鋁合金板材，焊接30mm厚的鋁板可不預(yù)熱。半自動(dòng)熔化極氬弧焊，主要適用于定位焊、斷續(xù)小焊縫及結(jié)構(gòu)形狀不規(guī)則工件的焊接。對(duì)于12mm厚的鋁合金薄板，宜采用細(xì)焊絲、小電流、短路過渡焊接或者熔化極脈沖氬弧焊焊接。4.3氣焊 氣焊鋁及鋁合金常用純鋁或鋁硅合金作填充金屬。焊接時(shí)最好采用對(duì)接接頭；若用搭接、角接及T形接頭，焊后殘留在縫隙中的焊劑及焊渣難以清理，應(yīng)盡量不采用。氣焊時(shí)采用中性焰或弱還原焰。為了防止金屬過熱及接頭晶粒粗大，氣焊操作一般采用“左向焊”法，同時(shí)應(yīng)注意焊接層數(shù)不宜過多。當(dāng)板厚大于5mm時(shí)，焊接時(shí)需進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度在100300。為提高接頭的耐蝕性，氣焊前和焊接

44、后應(yīng)對(duì)焊接區(qū)進(jìn)行嚴(yán)格清理。 5 實(shí)例分析鋁鎂合金又稱為防銹鋁合金，是一種在鋁合金中加入鎂元素的合金，在鋁合金編號(hào)中獲編5xxx的號(hào)碼序列。鎂鋁合金的優(yōu)點(diǎn)，在于它有跟鋼一樣的強(qiáng)度和硬度，但重量卻比鋼輕得多，因此鋁鎂合金是目前鋁合金焊接結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最廣泛的材料。下面以板厚為6mm的鋁鎂合金5A05板板對(duì)接剛性固定為例，介紹鋁鎂合金焊接工藝設(shè)計(jì)。5.1焊接材料分析5A05是以金屬鎂為主要合金元素的非熱處理強(qiáng)化防銹鋁合金，具有較高的強(qiáng)度和腐蝕穩(wěn)定性，其焊接性良好，但當(dāng)鎂的含量超過7時(shí)，合金的塑性降低，焊接性能變差。若在鋁鎂合金中加入0.150.8的錳，則有利于改善合金的耐蝕性，并提高合金的強(qiáng)度。若在鋁鎂

45、合金中分別加入0.1左右的鈦或釩，則可促使其合金獲得細(xì)晶組織。鐵、銅、鋅等元素均能使鋁合金的耐蝕性及工藝性變壞，所以應(yīng)該限制其含量。5.2焊接方法的選擇 幾乎各種焊接方法都可以用于焊接鋁及鋁合金，但是鋁及鋁合金對(duì)各種焊接方法的適應(yīng)性不同，各種焊接方法有其各自的應(yīng)用場(chǎng)合。氣焊和焊條電弧焊方法，設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便。氣焊可用于對(duì)焊接質(zhì)量要求不高的鋁薄板及鑄件的補(bǔ)焊。焊條電弧焊可用于鋁合金鑄件的補(bǔ)焊。惰性氣體保護(hù)焊（TIG或MIG）方法是應(yīng)用最廣泛的鋁及鋁合金焊接方法。鋁及鋁合金薄板可采用鎢極交流氬弧焊或鎢極脈沖氬弧焊。鋁及鋁合金厚板可采用鎢極氦弧焊、氬氦混合鎢極氣體保護(hù)焊、熔化極氣體保護(hù)焊、脈沖熔化

46、極氣體保護(hù)焊。熔化極氣體保護(hù)焊、脈沖熔化極氣體保護(hù)焊應(yīng)用越來越廣泛（氬氣或/氦混合氣）。 鎢極氬弧焊是一種非熔化極氬弧焊，這種方法是在氬氣保護(hù)下施焊，熱量比較集中，電弧燃燒穩(wěn)定，焊縫金屬致密，接頭的強(qiáng)度和塑性較高，且不存在焊后殘留溶劑腐蝕問題，可獲得滿意的優(yōu)質(zhì)接頭。故采用鎢極氬弧焊。5.2.1鎢極氬弧焊原理鎢極氬弧焊也稱為鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊，是利用鎢極與工件之間形成電弧產(chǎn)生的大量熱量熔化待焊處，外加填充焊絲獲得牢固的焊接接頭。 焊接時(shí)氬氣從焊槍的噴嘴中連續(xù)噴出，在電弧周圍形成保護(hù)層隔絕空氣，防止其對(duì)鎢極、熔池及鄰近熱影響區(qū)和周圍空氣反應(yīng)，從而獲得優(yōu)質(zhì)的焊縫。氬弧焊焊鋁是利用其“陰極霧化”的

47、特點(diǎn)，自行去除氧化膜。5.2.2鎢極氬弧焊特點(diǎn)1.氬氣具有極好的保護(hù)作用，能有效的隔絕周圍空氣；它本身既不與金屬起化學(xué)反應(yīng)，也不溶于金屬，使得焊接過程中的冶金反應(yīng)簡(jiǎn)單易控制，因此為獲得較高質(zhì)量的焊縫提供良好條件。2.鎢極電弧非常穩(wěn)定，即使在很小電流情況下（<10A）仍可穩(wěn)定燃燒，特別適用于薄板材料焊接。3.熱源和填充焊絲可分別控制，因而熱輸入容易調(diào)整所以這種焊接方法可進(jìn)行全方位焊接，也是實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成型的理想方法。4.由于填充焊絲不通過電流，故不產(chǎn)生飛濺，焊縫成型美觀。 5.交流氬弧焊在焊接過程中能夠自動(dòng)清除焊件表面的氧化膜作用，因此，可成功地焊接一些化學(xué)活潑性強(qiáng)的有色金屬，如鋁、鎂及

48、合金。5.2.3對(duì)鎢極氬弧焊的要求1.對(duì)氣體的控制要求：要求氣體先來后走，氬氣是較易被擊穿的惰性氣體，先在工件與電極針間充滿氬氣，有利于起??；焊接完成后，保持送氣，有助于防止工件迅速冷卻防止氧化，保證了良好的焊接效果。 2.電流的手開關(guān)控制要求：要求按下手開關(guān)時(shí)，電流較氣延遲，手開關(guān)斷開（焊接結(jié)束后），根據(jù)要求延時(shí)供氣電流先斷。 3.高壓的產(chǎn)生與控制要求：氬弧焊機(jī)采用高壓起弧的方式，則要求起弧時(shí)有高壓，起弧后高壓消失。 4.干擾的防護(hù)要求：氬弧焊的起弧高壓中伴有高頻，其對(duì)整機(jī)電路產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾，要求電路有很好的防干擾能力。5.3焊接設(shè)備的選擇鎢極氬弧焊交流電流弧焊機(jī)。如NSA400型交流氬弧焊

49、機(jī)或NSAz3001(2)交直流兩用氬弧焊機(jī)。5.4焊接材料的選擇在鋁合金焊接中，焊縫金屬的成分和組織決定著焊縫的強(qiáng)度、塑性、抗裂性、耐蝕性等。因此，合理選擇焊接材料是十分重要的，通常采用與母材匹配的焊接材料。通過分析選用Mg含量等于5的HS331焊絲。鋁鎂合金焊接時(shí)，為了補(bǔ)充焊縫中的鎂量燒損，最常用的是含鎂量等于5的SAlMg5焊絲。這種焊絲也可用于AlMgSi系合金的焊接。由于鋁鎂合金焊接時(shí)焊縫中Si與Mg形成Mg2Si脆性相，降低塑性和耐蝕性，所以焊接鋁鎂合金不能采用AlSi系焊絲。5.5確定焊接工藝參數(shù) 為了獲得優(yōu)良的焊縫成形及焊接質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)焊件的板厚、焊縫位置、焊接方法等，合理地選

50、定焊接工藝參數(shù)。鋁合金自動(dòng)鎢極氬弧焊（TIG焊）的主要工藝參數(shù)有電流種類、極性和電流大小、保護(hù)氣體流量、鎢極伸出長度、噴嘴至工件的距、電弧電壓（弧長）、焊接速度及送絲速度等。 鋁合金TIG焊工藝參數(shù)的選用要點(diǎn)如下： 1.噴嘴孔徑與保護(hù)氣體流量鋁合金TIG的噴嘴孔徑為522；保護(hù)氣體流量一般為515L/min。 2.鎢極伸出長度及噴嘴至工件的距離 鎢極伸出長度：對(duì)接焊縫時(shí)一般為56，角焊縫時(shí)一般為78。噴嘴至工件的距離一般取10左右為宜。 3.焊接電流與焊接電壓 手工TIG焊時(shí)，采用交流電源，焊接厚度小于6鋁合金時(shí)，最大焊接電流可根據(jù)電極直徑d按公式I=（6065）d確定。電弧電壓主要由弧長決定

51、，通常使弧長近似等于鎢極直徑比較合理。 4.焊接速度 鋁合金TIG焊時(shí)，為了減小變形，應(yīng)采用較快的焊接速度。手工TIG焊一般是焊工根據(jù)熔池大小、熔池形狀和兩側(cè)熔合情況隨時(shí)調(diào)整焊接速度，一般的焊接速度為812m/h;自動(dòng)TIG焊時(shí)，工藝參數(shù)設(shè)定之后，在焊接過程中焊接速度一般不變。 5.焊絲直徑 一般由板厚和焊接電流確定，焊絲直徑與兩者之間呈正比關(guān)系。5.5.1焊接電流根據(jù)鎢極氬弧焊焊接材料為板厚6mm的鋁鎂合金，板板對(duì)接時(shí)，較適宜的是交流鎢極氬弧焊，焊接電流范圍180240A。交流鎢極氬弧焊（TIG焊）陰極具有去除氧化膜的清理作用，可以不用熔劑，避免了焊后殘留熔劑、熔渣對(duì)接頭的腐蝕。接頭形式可以

52、不受限制，焊縫成形良好、表面光亮。通常，用交流焊接鋁合金時(shí)可在載流能力、電弧可控性以及電弧清理作用等方面實(shí)現(xiàn)最佳配合，故大多數(shù)鋁合金的TIG焊都采用交流電源。5.5.2保護(hù)氣體保護(hù)氣體為氬氣、氦氣或其混合氣。交流TIG焊時(shí)，采用大于999氬氣，氣體流量一般為515L/min。氬氣純度過低，有可能對(duì)焊縫和熱影響區(qū)的保護(hù)效果欠佳，降低焊縫質(zhì)量。氬氣應(yīng)符合GBT 4842?995純氬的要求。氬氣瓶壓低于0.5 MPa后壓力不足，不能使用。5.6坡口的準(zhǔn)備 厚度大于3mm的焊件，一般采用V形坡口。焊接時(shí)采用正面焊，背面清根的焊接工藝。由于第一層焊道氧化嚴(yán)重，所以一定要將焊根、未焊透清除干凈。 坡口的角度和間隙不宜過小，否則，電弧伸不到根部，容易造成未焊透。即使根部能被熔化，根部金屬表面未受到電弧直接加熱，氧化膜不能受到陰極的破碎作用，往往以“夾渣”存在焊縫根部。由于液態(tài)鋁的流動(dòng)性好，薄板對(duì)接接頭的間隙可小些，鈍邊可大些，坡口角度可大些。由于工藝需求較大的電流，又要防止熔池過熱產(chǎn)生裂紋，為防止熔