氬弧焊培訓教程

1、氬弧焊培訓教程氬弧焊培訓教程目錄一一. 鋁及鋁合金焊接基礎知識鋁及鋁合金焊接基礎知識二二. 鋁及鋁合金焊接方法及焊接過程鋁及鋁合金焊接方法及焊接過程三三. 鋁及鋁合金焊接缺陷及防止措施鋁及鋁合金焊接缺陷及防止措施四四. 焊接應力與變形焊接應力與變形一一.鋁及鋁合金焊接基礎知識鋁及鋁合金焊接基礎知識名稱名稱牌號牌號組別組別常見牌號常見牌號純鋁1XXX鋁含量不小于99.00%1035/1060硬鋁2XXX以銅為主要合金元素的鋁合金2A12防銹鋁3XXX以錳為主要合金元素的鋁合金3A12防銹鋁5XXX以鎂為主要合金元素的鋁合金5052/5A02鍛鋁6XXX以鎂和硅為主要合金元素并以，Mg2Si相為強

2、化相的鋁合6A02鑄鋁ZLXXX成分復雜，不均勻。1、鋁及鋁合金的牌號、成分鋁及鋁合金的牌號、成分 我車間常用鋁及鋁合金牌號，見下表： 鋁及鋁合金焊接的主要問題是氣孔、裂紋及接頭性能變化等，工業(yè)純鋁（1XXX）和防銹鋁（3XXX和5XXX）的焊接性較好，主要問題是氣孔；而大多數(shù)熱處理強化鋁焊接性能較差，主要問題是裂紋及接頭性能下降。 純鋁和非熱處理強化鋁合金一般不易出現(xiàn)裂紋，但在接頭拘束度高或雜志較多時，也會產(chǎn)生裂紋。對于熱處理強化鋁合金，則具有較高的熱裂紋傾向。熱裂紋主要分為結晶裂紋和液化裂紋。 防止熱裂紋的措施：關鍵在于選擇合適的焊絲，控制焊縫的成分以及配合合理的規(guī)范參數(shù)。 2.1、硬鋁（

3、2XXX）、超硬鋁（7XXX）以及鑄鋁（ZLXXX）由于成分復雜，產(chǎn)生熱裂紋傾向大，在原合金系統(tǒng)中進行成分調(diào)整難以改善抗裂性，因此常用含硅5%的Al-Si焊絲（S311）來解決裂紋問題，這種焊絲能形成足夠數(shù)量的低熔點共晶物，這些低熔點共晶物流動性能好，結晶溫度區(qū)間窄，凝固時收縮小，焊接應力低，因而治愈裂紋的能力強。但這種焊絲強度低，達不到母材強度水平。在焊接裂紋傾向較大的鋁合金時，不宜采用大電流和高焊速。2、鋁及鋁合金焊接的主要問題鋁及鋁合金焊接的主要問題 對于AL-Mg合金，需采用含鎂5%的Al-Mg焊絲（S331），采用熱能集中地焊接方法（如MIG焊），有利于減少裂紋。 2.2、鋁合金的焊

4、接氣孔 其中以純鋁和鋁鎂合金的焊接氣孔最為突出。 防止氣孔的措施：a減少氫的來源?；瘜W方法或機械辦法清理焊絲或工件表面氧化膜；b合理選擇規(guī)范參數(shù)。鎢極氬弧焊選擇較大焊接電流和較快焊速，熔化極氣體保護焊時選擇較低焊速并提高焊接線能量有利于減少氣孔；c對厚的工件適當預熱。3、鋁及鋁合金焊接特點、鋁及鋁合金焊接特點3.1 鋁在空氣中及焊接時極易氧化，生成的氧化鋁（Al2O3）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、未焊透等缺陷。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。焊接前應采用化學或機械方法進行嚴格表面清理，清除其表面氧化膜。

5、在焊接過程加強保護，防止其氧化。3.2 鋁及鋁合金的熱導率和比熱容均約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍多。鋁的熱導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，為了獲得高質量的焊接接頭，應當盡量采用能量集中、功率大的能源，有時也可采用預熱等工藝措施。3.3 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，焊件的變形和應力較大，因此，需采取預防焊接變形的措施。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)應力

6、。3.4 鋁對光、熱的反射能力較強，固、液轉態(tài)時，沒有明顯的色澤變化，焊接操作時判斷難。高溫鋁強度很低，支撐熔池困難，容易焊穿。3.5 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，對氫的來源要嚴格控制，以防止氣孔的形成?？赏ㄟ^預熱工件、焊絲減少焊材中水分含量，采用穩(wěn)定的保護氣流，防止空氣中氫元素的進入。3.6 合金元素易蒸發(fā)、燒損，使焊縫性能下降。3.7 母材基體金屬如為變形強化或固溶時效強化時，焊接熱能會使熱影響區(qū)的強度下降。二、鋁及鋁合

7、金焊接方法及焊接過程二、鋁及鋁合金焊接方法及焊接過程 幾乎各種焊接方法都可以用于焊接鋁及鋁合金，但是鋁及鋁合金對各種焊接方法的適應性不同，各種焊接方法有其各自的應用場合。其中惰性氣體保護焊（TIG或MIG）是應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焊、熔化極氣體保護焊、脈沖熔化極氣體保護焊。熔化極氣體保護焊、脈沖熔化極氣體保護焊應用越來越廣泛（氬氣或氬/氦混合氣）。1、鎢極氬弧焊、鎢極氬弧焊(TIG)原理及焊接特點原理及焊接特點 右圖為TIG原理示意圖。焊接時惰性氣體1從焊槍的噴嘴2中連續(xù)噴出，在

8、電弧4周圍形成氣體保護層隔絕空氣，以防止對鎢極3、熔池5及鄰近熱影響區(qū)的有害影響，從而獲得優(yōu)質焊縫6。 薄板焊接一般不需填充焊絲，需填充焊絲時，把焊絲8從旁邊不斷送入焊接區(qū)，靠電弧熱熔熔入熔池從而成為焊縫金屬的組成部分。 TIG焊可采用直流正接、直流反接、和交流三種電極形式，見下表。 從表中可以看出，使用直流電源焊接時，對于絕大多數(shù)金屬采取正接法。但是正接法沒有陰極清洗作用，無法焊接那些容易被氧化的鋁、鎂、及其合金。雖然直接反接法具有陰極清洗作用，能夠焊接鋁、鎂、及其合金，但是直接反接的焊接熔深淺、焊縫寬大，若增加焊接電流又受到鎢極易燒損的限制，故這類金屬多采取交流TIG焊。 TIG焊的優(yōu)缺點

9、：焊的優(yōu)缺點：1）優(yōu)點： a、在惰性氣體保護下焊接，不需要使用焊劑就可以焊接所有的金屬，特別適用于焊接化學活性強和形成高熔點氧化物的、鎂、及其合金； b、焊接工藝性能好。明弧，能觀察電弧及熔池，電弧燃燒穩(wěn)定，無飛濺，焊后不需清渣，焊縫成形美觀；能進行全位置焊接。 c、能進行脈沖焊接，減少焊接熱輸入，很適于薄板或對熱敏感材料的焊接。2）缺點： a、熔深淺，熔敷速度小，焊接生產(chǎn)效率低。 b、鎢極載流能力有限，過大焊接電流會引起鎢極熔化和蒸發(fā)，其微?？赡苓M入熔池。造成對焊縫金屬的污染。 c、焊接時需采取防風措施。 d、惰性氣體較貴，生產(chǎn)成本高。2、熔化極氬弧焊、熔化極氬弧焊(MIG)原理及焊接特點原

10、理及焊接特點右圖為MIG焊原理圖。MIG焊是以可熔化的金屬焊絲做電極，并有氣體做保護的電弧焊。其焊接過程如右圖所示，利用焊絲3和嗎，母材1之間的電弧2來熔化焊絲和母材，形成熔池8，熔化的焊絲作為填充金屬進入熔池與母材融合，冷凝后幾位焊縫金屬9，通過噴嘴5向焊接區(qū)噴出保護氣體，使處于高溫的熔化焊絲、熔池及其附近的母材免受周圍空氣的有害作用。其焊絲時連續(xù)的，由送絲輪6不斷送進焊接區(qū)。 MIG焊時，為了獲得穩(wěn)定而細小的熔滴過渡，一般采用直流反接電流。下圖左邊衛(wèi)直流反接，右邊為直流正接，反接時，焊絲接正極，電弧陽極斑點的分布被約束在熔滴縮頸以下的液態(tài)金屬表面，該處是金屬蒸汽產(chǎn)生較多的區(qū)域，此時全部電流

11、流過熔滴，于是產(chǎn)生較大的存進熔滴過渡的電磁收縮力，因而在熔滴尺寸較小時就被強制過渡，且過渡穩(wěn)定而有力。 若采用正接，即焊絲接負極，則電弧的陰極斑點可以爬到焊絲的固態(tài)部分，焊絲端部的電流有一部分不流經(jīng)熔滴，熔滴過渡較大程度上依靠重力，故熔滴尺寸較大，過渡很不穩(wěn)定。 MIG MIG焊的優(yōu)缺點：焊的優(yōu)缺點：1）優(yōu)點： a、惰性氣體幾乎不與任何金屬產(chǎn)生化學作用，也不熔于金屬中，所以幾乎可以焊接所有金屬。處于經(jīng)濟考慮，主要用于焊接鋁、鎂及其合金、不銹鋼和某些低合金鋼。 b、焊絲外表沒有涂料層，焊接電流可提高，因而母材熔深較大，焊絲熔化速度快，熔敷率高，與TIG焊比，其生產(chǎn)效率高。 c、一般采用直接反接，

12、這樣電弧穩(wěn)定，熔滴過渡均勻，飛濺少，焊縫成形好。2）缺點： a、對母材及焊絲的油、銹很敏感，容易產(chǎn)生氣孔。 c、與CO2焊比熔深較小，抗風能力弱 d、惰性氣體較貴，生產(chǎn)成本高。3. 3. 氬弧焊焊前清理氬弧焊焊前清理 a、機械清理 先用丙酮或汽油擦洗工件表面油污，然后根據(jù)零件形狀采用切削方法，如使用風動或電動銑刀，也可使用刮刀、銼刀等。較薄的氧化膜可采用不銹鋼鋼絲刷清理，不宜采用砂紙或砂輪打磨。 清理后的焊絲、工件焊前存放時間一般不要超過12h。 b、化學清理 用化學試劑與焊絲或工件表面氧化層發(fā)生化學反應去除氧化層的方法。效率高，質量穩(wěn)定，適用于清理焊絲以及尺寸不大、批量生產(chǎn)的工件。小型工件可

13、采用浸洗法。 焊絲清洗后可在150200烘箱內(nèi)烘焙0.5h，然后存放在100烘箱內(nèi)隨用隨取。清洗過的焊件應立即進行裝配、焊接。 MIG焊接通常使用直流電源焊接，直流反接，即電極（焊絲）連接到電源的正極，工件連接到電源的負極。 TIG焊通常使用交流電源。 我車間常用焊絲材質為ER4043（S311）和ER5356（S331），通常焊接硬鋁或鑄鋁時選用ER4043，焊接純鋁、防銹鋁和鍛鋁時選用ER5356 常用焊接氣體為99.9999%的高純氬（Ar）。 焊接參數(shù)包括電流、電壓、氣體流量、焊接速度等，具體參數(shù)應按工藝守則執(zhí)行。 鋁合金焊接因材料的特殊性，在整個焊前準備、焊接過程及焊后處理過程中有較

14、多的注意事項及禁忌，操作人員必須注意這些事項，才能焊接出合格的焊縫。 1）引弧 ：焊槍開關按下后，焊絲開始按預設速度送絲，同時保護氣體開始流出。當焊絲接觸工件表面而短路，產(chǎn)生很大短路電流使焊絲尖端材料氣化引燃電弧。此時電弧還很微弱，若送絲速度很高則電弧很可能被焊絲擠壓而熄滅，這就需要二次引弧或三次引弧?，F(xiàn)代的智能化焊機為了解決這種問題，可以編制特殊的引弧程序：在起弧的瞬間增大電流，使焊絲“過燒”，從而避免焊絲擠壓微弱的電弧而造成熄弧，待電弧穩(wěn)定后引弧程序終止，電流回歸正常。 2）焊接：引弧后，焊槍以一定姿態(tài)運行，焊槍與工件及焊接方向應保持一定的角度，但運行過程中可機動地調(diào)整。焊槍指向焊接前進方

15、向時稱為左焊法，焊槍指向反焊接方向時稱為右焊法，如下圖所示。 若其他焊接條件相同，左焊法時熔深較小，焊道較寬較平，熔池被電弧力推向前方，操作者易觀察到焊接接頭位置，易掌握焊接的方向；右焊法可獲得較大的熔深，焊道窄而凸起，熔池被電弧力推向后方，電弧能直接作用于母材上。鋁及鋁合金的焊接多采用左焊法及亞射流過渡方式。 焊接時，噴嘴下端與工件間的距離保持在8mm15mm之間。過低易與熔池接觸，過高時，弧長被拉長，保護效果變差，熔深變淺。 焊槍擺動 在焊接過程中，可以通過有規(guī)律的焊槍擺動，來提高焊縫質量，完成焊接工作，常用的四種擺動方式，其一為小幅度起伏擺動，在電流較大時，此種擺動方式可使打底焊不至燒穿

16、，同時可加大熔深，使焊縫飽滿；其二為較大幅度的在焊接方向前后擺動，適用于厚板，但焊絲擺動幅度不能超越熔池，其步驟為：前進回拉停留再前進再回拉，采用這種方式可以避免燒穿，同時能加大熔深；其三為劃圈擺動，適用于焊接時溫度過高而需避免過熱，此法可將焊接熱擴散，但熔深將有所降低；其四為“八字步”式擺，適用于PF位置的焊縫，這種擺動可以防止金屬液下墜，也可避免燒穿。 多道焊 對較厚的工件焊接時，一道焊縫已經(jīng)不能填充滿焊道，這時就需要多層多道焊接。對于單面多道焊，每焊完一條焊道，需要使用鋼絲刷等工具清理焊縫表面。熔覆焊道要寬而淺，以便于氣體的逸出。鋁合金焊接時還需嚴加控制層間溫度為60100（使用溫度計測

17、量），以防過熱產(chǎn)生熱裂紋等缺陷。對于雙面多層多道焊，正面打底焊應一次焊透，在焊完一面在反面清根后，需做PT（滲透探傷）檢查無裂紋后，方可進行反面打底焊接。 3）熄?。合ɑr容易產(chǎn)生弧坑及焊縫過熱，從而產(chǎn)生弧坑裂紋。現(xiàn)代焊機一般都帶有熄弧程序，可以在關閉焊槍開關后電流遞減，并保持氣體通送一定時間，從而時弧坑填滿。操作者需要在關閉焊槍開工后繼續(xù)停留一會再移開焊槍，并將余高過高處修磨平整。 鋁合金焊接中，起弧端和收弧端是裂紋的高發(fā)區(qū)域，所以若焊縫中間停頓，若在接頭處再次起弧，必需再次將接頭打磨成斜坡狀。對于重要的焊縫，如鋁合金地鐵車體底架的牽引梁與枕梁20mm厚板雙面焊縫，需添加起弧板及收弧板，在焊

18、縫區(qū)域外進行起弧和收弧，待焊接完成后將起弧板及收縫有無缺陷，以便返工?；“迩谐Ｈ?、鋁及鋁合金焊接缺陷及防止措施三、鋁及鋁合金焊接缺陷及防止措施 鋁及鋁合金TIG焊的焊接質量與焊前準備情況、保護氣純度、焊接參數(shù)的正確性、電極材料的質量、操作技術的熟練程度等因素有關，再結合鋁及鋁合金焊接特點，其常見缺陷產(chǎn)生原因及防止措施如下：1、氣孔2、未焊透3、裂紋4、咬邊5、焊縫夾鎢6、燒穿7、未熔合三、鋁及鋁合金焊接缺陷及防止措施三、鋁及鋁合金焊接缺陷及防止措施5KA.573.040靜觸頭三、鋁及鋁合金焊接缺陷及防止措施三、鋁及鋁合金焊接缺陷及防止措施5KA.510.431中心導體弧坑裂紋任何裂紋都是不允

19、許存在的任何裂紋都是不允許存在的三、鋁及鋁合金焊接缺陷及防止措施三、鋁及鋁合金焊接缺陷及防止措施綜合來講，都是操作問題三、鋁及鋁合金焊接缺陷及防止措施三、鋁及鋁合金焊接缺陷及防止措施需金相分析發(fā)現(xiàn)，未需金相分析發(fā)現(xiàn)，未曾聽說事業(yè)部出現(xiàn)過曾聽說事業(yè)部出現(xiàn)過三、鋁及鋁合金焊接缺陷及防止措施三、鋁及鋁合金焊接缺陷及防止措施與未焊透一樣，完全靠焊工的操作來控制三、鋁及鋁合金焊接缺陷及防止措施三、鋁及鋁合金焊接缺陷及防止措施七、未熔合1、產(chǎn)生原因（1）焊接熱輸入太低；（2）電弧指向偏斜；（3）坡口側壁有油污；（4）層間清渣不徹底。2、防止措施（1）正確選擇焊接工藝參數(shù)，采用合理的焊接電流；（2）加強焊工

20、的操作技能（3）注意層間修整，避免出現(xiàn)溝槽等而導致未熔合（4）正確處理焊接停留時間三、鋁及鋁合金焊接缺陷及防止措施三、鋁及鋁合金焊接缺陷及防止措施3030手工氬弧焊手工氬弧焊4545手工氬弧焊手工氬弧焊3030半自動氬弧焊半自動氬弧焊4545半自動氬弧焊半自動氬弧焊3030手工氬弧焊手工氬弧焊4545手工氬弧焊手工氬弧焊3030半自動氬弧焊半自動氬弧焊4545半自動氬弧焊半自動氬弧焊四、焊接應力與變形四、焊接應力與變形4.1、焊接應力及變形產(chǎn)生的原因、焊接應力及變形產(chǎn)生的原因v粗略的說焊接過程對焊件進行了局部的、不均勻的加熱是產(chǎn)生焊接應力及變形的原因。焊后焊縫和焊縫附近受熱區(qū)的金屬都發(fā)生了縮短

21、?？s短主要表現(xiàn)在兩個方向上：即沿著焊縫長度方向的縱向收縮和垂直于焊縫長度方向的橫向收縮。正是由于焊縫處有這兩個方向的收縮和收縮所引起的這兩個方向上的縮短就造成了焊接結構的各種變形。4.2、焊接變形的基本形式、種類和產(chǎn)生原因、焊接變形的基本形式、種類和產(chǎn)生原因 例如兩塊板對接焊后，發(fā)生長度縮短和寬度變窄的變形。這種變形是分別由焊縫的縱向和橫向收縮所引起的。 如V型坡口對接焊后發(fā)生的角變形。這是由于焊縫截面形狀上下不對稱，從而焊縫的橫向縮短上下不均勻所引起的。 X型坡口的對接接頭，由于坡口形狀對稱，焊后正反兩個方向的角變形能互相抵消。但是，當焊接順序不合理，造成正反兩條焊縫的橫向縮短不相等時，也會

22、產(chǎn)生角變形。（數(shù)字代表焊接順序） 焊接梁或柱產(chǎn)生彎曲變形的主要原因是焊縫在結構上布置不對稱所引起。比如焊縫位于梁的中心線一側，焊后由于焊縫縱向縮短引起彎曲變形。 主要出現(xiàn)在薄板焊接結構中。產(chǎn)生原因一種是由于焊縫的縱向縮短對薄板邊緣造成的壓應力；另一種是由于焊縫橫向縮短所造成的角變形。還有些波浪變形是上述兩種原因共同作用引起的。 v另一種是由于焊縫橫向縮短所造成的角變形。 裝配質量不好，工件擱置不當以及焊接順序和焊接方向不合理，都可能引起扭曲變形。但歸根結底，都是由于焊縫的縱向或橫向縮短所致。 通過上述分析，進一步說明焊后焊縫的縱向及橫向縮短是引起各種變形和應力的根本原因。同時也可以看出，各種形

23、狀的變形還和焊縫在結構上的位置、焊接順序和焊接方向等因素有關。 在一個焊接結構中，焊接殘余應力與變形之間有什么關系呢？焊接變形和應力在焊接結構中是一個矛盾的兩個方面。如果在焊接過程中焊件能夠自由地收縮，則焊后焊件的變形較大，而焊接殘余應力較小；如果在焊接過程中焊件由于外力限制或自身剛性較大而不能自由收縮，則焊后焊件變形很小，但是內(nèi)部存在著較大的殘余應力。例如，焊接厚度較大的鋼板和焊補剛性很大的鑄件缺陷時，焊后不易變形，但焊接處產(chǎn)生較大拉應力。在實際的生產(chǎn)中，焊后結構既產(chǎn)生一些變形，又存在著一定的焊接殘余應力。 4.3 減小焊接應力和變形的方法減小焊接應力和變形的方法4.3.1、反變形法：根據(jù)變形規(guī)律，對焊件焊后的變形方向和數(shù)值先進行估算，然后在焊前作出相應的反方向變形來抵消焊件焊后的變形，達到減小變形的目的。T字形角接縫的翼板反變形是應用較多的一例。焊前將翼板在壓力機上壓成一定角度，以彌補角接焊縫焊后的變形。 對梁體的總體撓度，往往也采用一定的反變形值。較常見的一