氬弧焊培訓教程

氬弧焊培訓教程.目錄一.鋁及鋁合金焊接根底知識二.鋁及鋁合金焊接方法及焊接過程三.鋁及鋁合金焊接缺陷及防止措施四.焊接應(yīng)力與變形.一.鋁及鋁合金焊接根底知識名稱牌號組別常見牌號純鋁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相為強化相的鋁合6A02鑄鋁ZLXXX成分復(fù)雜，不均勻。1、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)熱處置強化鋁焊接性能較差，主要問題是裂紋及接頭性能下降。純鋁和非熱處置強化鋁合金普通不易出現(xiàn)裂紋，但在接頭拘謹度高或雜志較多時，也會產(chǎn)生裂紋。對于熱處置強化鋁合金，那么具有較高的熱裂紋傾向。熱裂紋主要分為結(jié)晶裂紋和液化裂紋。防止熱裂紋的措施：關(guān)鍵在于選擇適宜的焊絲，控制焊縫的成分以及配合合理的規(guī)范參數(shù)。2.1、硬鋁〔2XXX〕、超硬鋁〔7XXX〕以及鑄鋁〔ZLXXX〕由于成分復(fù)雜，產(chǎn)生熱裂紋傾向大，在原合金系統(tǒng)中進展成分調(diào)整難以改善抗裂性，因此常用含硅5%的Al-Si焊絲〔S311〕來解分裂紋問題，這種焊絲能構(gòu)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(jié)晶溫度區(qū)間窄，凝固時收減少，焊接應(yīng)力低，因此治愈裂紋的才干強。但這種焊絲強度低，達不到母材強度程度。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.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。化學方法或機械方法清理焊絲或工件外表氧化膜；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，熔化極氣體維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(yù)熱。.3、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。妨礙母材的熔化和熔合，氧化膜的比艱苦，不易浮出外表，易生成夾渣、未熔合、未焊透等缺陷。鋁材的外表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)采用化學或機械方法進展嚴厲外表清理，去除其外表氧化膜。在焊接過程加強維護，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。鋁的熱導率那么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，因此焊接鋁及鋁合金時，能量除耗費于熔化金屬熔池外，還要有更多的熱量無謂耗費于金屬其他部位，這種無用能量的耗費要比鋼的焊接更為顯著，為了獲得高質(zhì)量的焊接接頭，該當盡量采用能量集中、功率大的能源，有時也可采用預(yù)熱等工藝措施。3.3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。.3.4鋁對光、熱的反射才干較強，固、液轉(zhuǎn)態(tài)時，沒有明顯的色澤變化，焊接操作時判別難。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，極易構(gòu)成氫氣孔?；≈鶜夥罩械乃?、焊接資料及母材外表氧化膜吸附的水分，都是焊縫中氫氣的重要來源。因此，對氫的來源要嚴厲控制，以防止氣孔的構(gòu)成?？山?jīng)過預(yù)熱工件、焊絲減少焊材中水分含量，采用穩(wěn)定的維護氣流，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順應(yīng)性不同，各種焊接方法有其各自的運用場所。其中惰性氣體維護焊〔TIG或MIG〕是運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、氬氦混合鎢極氣體維護焊、熔化極氣體維護焊、脈沖熔化極氣體維護焊。熔化極氣體維護焊、脈沖熔化極氣體維護焊運用越來越廣泛〔氬氣或氬/氦混合氣〕。.1、鎢極氬弧焊(TIG)原理及焊接特點右圖為TIG原理表示圖。焊接時惰性氣體1從焊槍的噴嘴2中延續(xù)噴出，在電弧4周圍構(gòu)成氣體維護層隔絕空氣，以防止對鎢極3、熔池5及臨近熱影響區(qū)的有害影響，從而獲得優(yōu)質(zhì)焊縫6。薄板焊接普通不需填充焊絲，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、和交流三種電極方式，見下表。.從表中可以看出，運用直流電源焊接時，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，可以焊接鋁、鎂、及其合金，但是直接反接的焊接熔深淺、焊縫寬大，假設(shè)添加焊接電流又遭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)缺陷：1〕優(yōu)點：a、在惰性氣體維護下焊接，不需求運用焊劑就可以焊接一切的金屬，特別適用于焊接化學活性強和構(gòu)成高熔點氧化物的、鎂、及其合金；b、焊接工藝性能好。明弧，能察看電弧及熔池，電弧熄滅穩(wěn)定，無飛濺，焊后不需清渣，焊縫成形美觀；能進展全位置焊接。c、能進展脈沖焊接，減少焊接熱輸入，很適于薄板或?qū)崦舾匈Y料的焊接。2〕缺陷：a、熔深淺，熔敷速度小，焊接消費效率低。b、鎢極載流才干有限，過大焊接電流會引起鎢極熔化和蒸發(fā)，其微粒能夠進入熔池。呵斥對焊縫金屬的污染。c、焊接時需采取防風措施。d、惰性氣體較貴，消費本錢高。.2、熔化極氬弧焊(MIG)原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，并有氣體做維護的電弧焊。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，構(gòu)成熔池8，熔化的焊絲作為填充金屬進入熔池與母材交融，冷凝后幾位焊縫金屬9，經(jīng)過噴嘴5向焊接區(qū)噴出維護氣體，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。其焊絲時延續(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，普通采用直流反接電流。以下圖左邊衛(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)金屬外表，該處是金屬蒸汽產(chǎn)生較多的區(qū)域，此時全部電流流過熔滴，于是產(chǎn)生較大的存進熔滴過渡的電磁收縮力，因此在熔滴尺寸較小時就被強迫過渡，且過渡穩(wěn)定而有力。假設(shè)采用正接，即焊絲接負極，那么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托重力，故熔滴尺寸較大，過渡很不穩(wěn)定。.MIG焊的優(yōu)缺陷：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，所以幾乎可以焊接一切金屬。處于經(jīng)濟思索，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，因此母材熔深較大，焊絲熔化速度快，熔敷率高，與TIG焊比，其消費效率高。c、普通采用直接反接，這樣電弧穩(wěn)定，熔滴過渡均勻，飛濺少，焊縫成形好。2〕缺陷：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，抗風才干弱d、惰性氣體較貴，消費本錢高。.3.氬弧焊焊前清理a、機械清理先用丙酮或汽油擦洗工件外表油污，然后根據(jù)零件外形采用切削方法，如運用風動或電動銑刀，也可運用刮刀、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、工件焊前存放時間普通不要超越12h。b、化學清理用化學試劑與焊絲或工件外表氧化層發(fā)生化學反響去除氧化層的方法。效率高，質(zhì)量穩(wěn)定，適用于清理焊絲以及尺寸不大、批量消費的工件。小型工件可采用浸洗法。焊絲清洗后可在150~200℃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(yīng)立刻進展裝配、焊接。.4.電流類型MIG焊接通常運用直流電源焊接，直流反接，即電極〔焊絲〕銜接到電源的正極，工件銜接到電源的負極。TIG焊通常運用交流電源。5.焊接資料我車間常用焊絲材質(zhì)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ER53566.維護氣體常用焊接氣體為99.9999%的高純氬〔Ar〕。7.焊接參數(shù)焊接參數(shù)包括電流、電壓、氣體流量、焊接速度等，詳細參數(shù)應(yīng)按工藝守那么執(zhí)行。.8.焊接過程鋁合金焊接因資料的特殊性，在整個焊前預(yù)備、焊接過程及焊后處置過程中有較多的本卷須知及忌諱，操作人員必需留意這些事項，才干焊接出合格的焊縫。1〕引?。汉笜岄_關(guān)按下后，焊絲開場按預(yù)設(shè)速度送絲，同時維護氣體開場流出。當焊絲接觸工件外表而短路，產(chǎn)生很大短路電流使焊絲尖端資料氣化引燃電弧。此時電弧還很微弱，假設(shè)送絲速度很高那么電弧很能夠被焊絲擠壓而熄滅，這就需求二次引弧或三次引弧?，F(xiàn)代的智能化焊機為理處理這種問題，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〞，從而防止焊絲擠壓微弱的電弧而呵斥熄弧，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)運轉(zhuǎn)，焊槍與工件及焊接方向應(yīng)堅持一定的角度，但運轉(zhuǎn)過程中可機動地調(diào)整。焊槍指向焊接前進方向時稱為左焊法，焊槍指向反焊接方向時稱為右焊法，如以下圖所示。..假設(shè)其他焊接條件一樣，左焊法時熔深較小，焊道較寬較平，熔池被電弧力推向前方，操作者易察看到焊接接頭位置，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間隔堅持在8mm~15mm之間。過低易與熔池接觸，過高時，弧長被拉長，維護效果變差，熔深變淺。焊槍擺動在焊接過程中，可以經(jīng)過有規(guī)律的焊槍擺動，來提高焊縫質(zhì)量，完成焊接任務(wù)，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，同時可加大熔深，使焊縫豐滿；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—…，采用這種方式可以防止燒穿，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防止過熱，此法可將焊接熱分散，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，也可防止燒穿。.多道焊對較厚的工件焊接時，一道焊縫曾經(jīng)不能填充溢焊道，這時就需求多層多道焊接。對于單面多道焊，每焊完一條焊道，需求運用鋼絲刷等工具清理焊縫外表。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60~100℃〔運用溫度計丈量〕，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(yīng)一次焊透，在焊完一面在反面清根后，需做PT〔浸透探傷〕檢查無裂紋后，方可進展反面打底焊接。3〕熄弧：熄弧時容易產(chǎn)生弧坑及焊縫過熱，從而產(chǎn)生弧坑裂紋?，F(xiàn)代焊機普通都帶有熄弧程序，可以在封鎖焊槍開關(guān)后電流遞減，并堅持氣體通送一定時間，從而時弧坑填滿。操作者需求在封鎖焊槍開工后繼續(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，所以假設(shè)焊縫中間停頓，假設(shè)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，在焊縫區(qū)域外進展起弧和收弧，待焊接完成后將起弧板及收縫有無缺陷，以便返工?；“迩谐?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(zhì)量與焊前預(yù)備情況、維護氣純度、焊接參數(shù)的正確性、電極資料的質(zhì)量、操作技術(shù)的熟練程度等要素有關(guān)，再結(jié)合鋁及鋁合金焊接特點，其常見缺陷產(chǎn)生緣由及防止措施如下：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.5KA.573.040靜觸頭.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許存在的三、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.需金相分析發(fā)現(xiàn)，未曾聽說事業(yè)部出現(xiàn)過三、鋁及鋁合金焊接缺陷及防止措施.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.七、未熔合1、產(chǎn)生緣由〔1〕焊接熱輸入太低；〔2〕電弧指向偏斜；〔3〕坡口側(cè)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〕加強焊工的操作技藝〔3〕留意層間修整，防止出現(xiàn)溝槽等而導致未熔合〔4〕正確處置焊接停留時間三、鋁及鋁合金焊接缺陷及防止措施...30°手工氬弧焊45°手工氬弧焊30°半自動氬弧焊45°半自動氬弧焊.30°手工氬弧焊45°手工氬弧焊30°半自動氬弧焊45°半自動氬弧焊.四、焊接應(yīng)力與變形4.1、焊接應(yīng)力及變形產(chǎn)生的緣由粗略的說焊接過程對焊件進展了部分的、不均勻的加熱是產(chǎn)生焊接應(yīng)力及變形的緣由。焊后焊縫和焊縫附近受熱區(qū)的金屬都發(fā)生了縮短?？s短主要表如今兩個方向上：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呵斥了焊接構(gòu)造的各種變形。.4.2、焊接變形的根本方式、種類和產(chǎn)生緣由4.2.1縱向收縮和橫向收縮變形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。..4.2.2角變形如V型坡口對接焊后發(fā)生的角變形。這是由于焊縫截面外形上下不對稱，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，由于坡口外形對稱，焊后正反兩個方向的角變形能相互抵消。但是，當焊接順序不合理，呵斥正反兩條焊縫的橫向縮短不相等時，也會產(chǎn)生角變形?！矓?shù)字代表焊接順序〕.4.2.3彎曲變形焊接梁或柱產(chǎn)生彎曲變形的主要緣由是焊縫在構(gòu)造上布置不對稱所引起。比如焊縫位于梁的中心線一側(cè)，焊后由于焊縫縱向縮短引起彎曲變形。.4.2.4波浪變形主要出如今薄板焊接構(gòu)造中。產(chǎn)生緣由一種是由于焊縫的縱向縮短對薄板邊緣呵斥的壓應(yīng)力；另一種是由于焊縫橫向縮短所呵斥的角變形。還有些波浪變形是上述兩種緣由共同作用引起的。.另一種是由于焊縫橫向縮短所呵斥的角變形。.4.2.5扭曲變形裝配質(zhì)量不好，工件擱置不當以及焊接順序和焊接方向不合理，都能夠引起扭曲變形。但歸根結(jié)底，都是由于焊縫的縱向或橫向縮短所致。經(jīng)過上述分析，進一步闡明焊后焊縫的縱向及橫向縮短是引起各種變形和應(yīng)力的根本緣由。同時也可以看出，各種外形的變形還和焊縫在構(gòu)造上的位置、焊接順序和焊接方向等要素有關(guān)。.在一個焊接構(gòu)造中，焊接剩余應(yīng)力與變形之間有什么關(guān)系呢？焊接變形和應(yīng)力在焊接構(gòu)造中是一個矛盾的兩個方面。假設(shè)在焊接過程中焊件可以自在地收縮，那么焊后焊件的變形較大，而焊接剩余應(yīng)力較?。患僭O(shè)在焊接過程中焊件由于外力限制或本身剛性較大而不能自在收縮，那么焊后焊件變形很小，但是內(nèi)部存在著較大的剩余應(yīng)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(yīng)力。在實踐的消費中，焊后構(gòu)造既產(chǎn)生一些變形，又存在著一定的焊接剩余應(yīng)力。4.2.6總結(jié).4.3減小焊接應(yīng)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)值先進展估算，然后在焊前作出相應(yīng)的反方向變形來抵消焊件焊后的變形，到達減小變形的目的。T字形角接縫的翼板反變形是運用較多的一例。焊前將翼板在壓力機上壓成一定角度，以彌補角接