铝合金焊接培训教材
未焊透产生的原因是焊接电流太小;焊接速度太快;焊条 角度不当或电弧发生偏吹;坡口角度或对口间隙太小,焊 件散热太快;氧化物和熔渣等阻碍了金属间充分的熔合等。 凡是造成焊条金属和基本金属不能充分熔合的因素,都会 引起来焊透的产生。
防止未焊透的措施这里面包括:①正确选择坡口形式和装 配间隙,并清除掉坡口两侧和焊层间的污物及熔渣;②选 用适当的焊接电流和焊接速度;③运条时,应随时注意调 整焊条 的角度,特别是遇到磁偏吹和焊条偏心时,更要注 意调整焊条角度,以使焊缝金属和 母材金属得到充分熔合; ④对导热快、散热面积大的焊件,应采取焊前预热或焊接 过程中加热的措施。
(4)烧穿
焊接过程中,熔化金属自坡口背面流出,形成穿孔的缺陷 称为烧穿。烧穿常发生于打底焊道的焊接过程中。发生烧 穿,焊接过程难以继续进行,是一种不允许存在的焊接缺 陷。
造成烧穿的主要原因是焊接电流太大或焊接速度太低;坡 口和间隙太大或钝边太薄以及操作不当等。为了防止烧穿, 要正确设计焊接 坡口尺寸,确保装配质量,选用适当的焊 接工艺参数。单面焊可采用加铜垫板或焊剂 垫等办法防止 熔化金属下塌及烧穿。
①焊丝选用不当. ②焊接顺序选择不当。 ③焊接结束或是中断时,如果热源撤离过快,或时
弧坑未填好,常常容易出现弧坑裂纹。 ④焊缝过于集中或是受热区温度过高,变形应力过
大。
⑤溶剂、焊丝保护气体含杂质过多。 ⑥结构设计不合理,焊缝过于集中,造成焊接接头
拘束应力过大;
防止措施: ①正确选择焊丝,控制焊缝成分与母材成分良好匹配。 ②选择合理的焊接顺序。 ③焊接结束或中断时,收弧电流应调小,哀减时间稍长,并
下面主要讲解钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊
(1)钨极氩弧焊 钨极氩弧焊热量比较集中,电弧 燃烧稳定,采用交流或直流反接,可用于焊接铝 合金,能得到高质量的街头。但由于电流大小的 限制,一般用于薄板的焊接,焊接厚板时效率较 低。在普通钨极氩弧焊基础上发展起来的钨极脉 冲氩弧焊,可明显地改善小电流焊接过程的稳定 性,能很好地控制焊接热输入和焊缝成形,特别 适合于薄板和全位置焊接,易于获得高质量的焊 缝。
③氩弧焊时氩气保护不良,电弧不稳,电弧 过长,钨极伸出长度过长。
④焊接参数选择不当,焊接速度过快或过慢。 ⑤周围环境潮湿,风速较大 防止措施: ①保证保护气体纯度。 ②焊丝和母材坡口处要清理干净。 ③正确选择焊接参数。 ④焊前采用预热。 ⑤工作环境不要潮湿,有防风装置。
裂纹
在焊接应力及其它致脆因素共同作业下, 焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭 到破坏而形成的新界面而产生的缝隙称为 焊接裂纹。铝及铝合金焊接裂纹属热裂纹。 裂纹时最危险的焊接缺陷,严重地影响着 焊接结构的使用性能和安全可靠性,而且 是许多焊接结构破坏事故的主要原因。
(2)咬边
由于焊接参数选择不当,沿焊趾的母材部位产生 的沟槽或凸陷即为咬边。咬边使母材金属的有效 截面减小,减弱了焊接接头的强度,而且在咬边 处易引起 应力集中,承载后有可能在咬边处产生 裂纹,甚至引起结构的破坏。
产生咬边的原因操作方式不当,焊接规范选择不 正确,如焊接电流过大,电弧过长,焊条角度不 当 等。咬边超过允许值,应予补焊。
(3)焊缝变形和形成裂纹倾向大。铝的线膨胀系数和结晶收缩 率约比钢大两倍,易产生较大的焊接变形的内应力,对刚性
较大结构将促使热裂纹的产生。
(4)铝的导热系数大
约为钢的4倍,因此,焊接铝和铝合金时,比焊 钢要消耗更多的热量。
(5)合金元素的蒸发的烧损。铝合金中含有低 沸点的元素(如镁、锌、锰等),在高温电弧作 用下,极易蒸发烧损,从而改变焊缝金属的化 学成分,使焊缝性能下降。
气孔对焊缝的性能有较大影响,它不仅使焊缝的有效工作 截面减小,使焊缝机械 性能下降,而且破坏了焊缝的致 密性,容易造成泄漏。气孔的边缘有可能发生应力集中, 致使焊缝的塑性降低。因此在重要的焊件中,对气孔应严 格地控制。
气孔产生的原因
①氩气纯度低,杂质太多或氩气管路内有水 分以及氩气管路漏气。
②焊丝或母材坡口附近焊前未清理干净,或 清理后又被污物,水分等污染。
它也是用来发现焊件表面缺陷的一种方法, 但对焊件表面光洁度要求较高,检验时, 将焊件用清洗剂擦洗干净,然后喷上着色 剂;流动性和渗透性良好的着色剂便渗入 到焊缝表面的细微裂纹中,随后将焊件表 面用清洗剂擦净并涂以显像剂, 浸入裂纹 的着色剂遇到显像剂,便会显现出缺陷的 位置、形状和大小
它是用来检测大厚度焊件焊缝内部缺陷的。适用 于检测厚度一般为 8~120mm的任何部位的气孔、 夹杂、裂纹等缺陷,但它对缺陷的辨别能力差, 且没有直观性。检测时要求工件表面平滑光洁, 并涂上一层机油为媒介。检验时,超声波由工件 表面传入,并在工件内部传播,当在其传播方向 上遇到内部缺陷、工件表面、工件底面时就会引 起反射,由探头将超声波变成电信号,由缺陷脉 冲与始脉冲及底脉冲间的距离,可知缺陷的深 度, 并由缺陷脉冲讯号的高度可确定缺陷的大小。
厚度超过8mm的焊件,焊前需用氧乙炔火焰 将工件慢慢加热到100~120℃,以防止变形, 未焊透,减少气孔。
常见电焊缺陷
(1)焊缝尺寸Biblioteka 符合要求主要指焊缝宽窄不一、高低不平、余高不足或过 高等。焊缝尺寸过小会降低焊接接头强度;尺寸 过大将增加结构的应力和变形,造成应力集中, 还增加焊接工作量。
焊接坡口角度不当或装配间隙不均匀,焊接电流 过大或过小,运条方式或速度及焊角角度不当等 均会造成焊缝尺寸不符合要求。
铝合金的第三个特性是耐蚀性好。这是 由于铝极易氧化,在其表面生成一薄层致 密而坚固的氧化铝(A1203)膜,阻止氧向金属 内部扩散而起保护作用。只有在卤素粒子 及碱粒子的强烈作用下这种氧化膜才会遭 到破坏。
其熔点高达2050℃。
因此,在焊接过程中,熔池表面及熔池内部的氧化膜会 阻碍铝合金金属之间的良好熔合,容易造成夹渣。同时氧 化膜还容易吸附水分,焊接时导致焊缝气孔,从而影响铝 合金的焊接质量。
非破坏性检验
非破坏性检验是指在不损坏被检查材料或成品的性能、完 整性的条件下进行检测 缺陷的方法。它包括外观检验、致 密性检验和无损探伤检验。 主要介绍无损探伤检验
无损探伤检查主要用于发现焊缝表面的细微 缺陷以及存在于焊缝内部的缺陷。例如夹 渣、气孔、裂纹、未熔合等。这类检验方 法已在重要的焊接结构中被广泛应用。 常 见的探伤方法有:着色检验、超声波检验、 射线检验。这里主要介绍着色检验、超声 波检验。
铝合金的焊接问题成为现今焊接技术研究的热点之一。与刚的焊接 相比,铝合金的焊接有其复杂的焊接性;热导率和导电性高,凝固速 率高,表面易形成氧化层,热膨胀系数高,容易形成气孔,凝固温度 范围较大。
铝合金焊接难点及解决措施:
(1)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
在收弧处填加焊丝。,或是在焊缝终端处装收弧板,在收 弧板上收弧。 ④控制好受热区的温度以及变形,必要时应采取预热措施。 ⑤注意减小焊接结构的刚性,焊缝应尽量避免应力集中处。
焊接检验的重要性
焊接检验时保证产品质量优良,防止报废出厂的重要措施。
在新产生试制过程中,通过检验可以发现试制过程中发生质 量问题,找出原因,消除缺陷。使新产品或新工艺得到运 用,质量得到保证。
(7)凹坑、塌陷及未焊满 凹坑指:在焊缝表面或焊缝背面 形成的低于母材表面的局部低洼部分
(8)塌陷:单面熔化焊时,由于焊接工艺不当,造成焊缝 金属过量透过背面,使焊缝 正面塌陷,背面凸起的现象。
(9) 未焊满:由于填充金属不足,在焊缝表面形成的连续或 断续的沟槽,这种现象。
上述缺陷削弱了焊缝的有效截面,容易造成应力集中,并 使焊缝的强度严重减弱。塌 陷常在立焊和仰焊时产生,特 别是管道的焊接,往往由于熔化金属下坠出现这种缺陷。 氩弧焊应注意在收弧的过程中,使焊条在熔池处作短时间 的停留,或作环形运条, 以避免在收弧处出现凹坑。
(6)高温强度和塑性低。高温时铝的强度和塑 性很低,破坏了焊缝金属的成形,有时还容易 造成焊缝金属塌落和焊穿现象。
(7)无色彩变化。铝及铝合金从固态转为液态 时,无明显的颜色变化,使操作者难以掌握加 热温度。
铝及其合金的焊接方法较多,如钨极氩弧 焊、熔化极氩弧焊、变极性等离子弧焊、 激光和电子束焊、搅拌摩擦焊等。各种方 法适合于不同的场合,应根据合金牌号、 焊件厚度、产品结构以及焊接质量要求因 素加以选择。
缺陷,引起焊缝性能下降。
(2)易产生气孔。铝和铝合金焊接时产生气孔的主要原因是氢, 由于液态铝可溶解大量的氢,而固态铝几乎不溶解氢,因此 当熔池温度快速冷却与凝固时,氢来不及逸出,容易在焊缝 中聚集形成气孔。氢气孔目前难于完全避免,氢的来源很多, 有电弧焊气氛中的氢,铝板、焊丝表面吸附空气中的水分等。 实践证明,即使氩气按GB/T4842要求,纯度达到99.99% 以上, 但当水分含量达到20ppm时,也会出现大量的致密气孔,当 空气相对湿度超过80%时,焊缝就会出现气孔。
(2)熔化极氩弧焊 与钨极氩弧焊相比,熔化 极氩弧焊可焊的铝合金厚度明显加大,而 且焊接效率高,适合于自动化生产。当采 用脉冲电流焊接时,可减小热输入和焊接 变形。
正确选用焊接参数是保证焊接接头质量的重要条 件。焊接参数的选定要考虑接头的形状、尺寸及 焊缝成形的要求,同时还要考虑对气孔、裂纹和 接头软化程度的影响。一般来讲,焊接电流越大, 焊接速度和送丝速度相应提高,但焊接电流和焊 接速度的配合,应以实践经验和基本理论为依据, 还应通过适当的焊接试验(焊接工艺评定)来制 定详细的焊接工艺规程,以便正确使用。
为了保证焊接质量,必须去除表面氧化膜,并防止在 焊接过程中再氧化。另外,铝合金的热导率和比热都很大, 在焊接过程中大量的热能被迅速传导到基体金属内部,降 低了电弧热的有效利用率,因此焊接厚板时一般都采用大 功率焊接电源或者能量集中的焊接方法,有时还需要预热、 双面焊接等辅助焊接工艺,从而增加了施工难度,提高了 焊接成本。