基本的鋁合金知識和MIG 焊技巧
鋁合金越來越多的用于機械制造行業(yè). 隨之而來的是對鋁合金焊接的要求也越來越高。目前國外MIG 焊鋁的技術(shù)工藝日趨成熟, 主要用于全焊接鋁合金游輪、火車及汽車箱體、摩托車架、壓力容器、軌道交通、工作平臺及飛機等。


這里僅介紹基本的鋁合金知識和MIG焊技巧 (所有材料牌號參照AWS 標準)。


1.鋁合金分類及對應(yīng)焊材


1.1. 純鋁 (1xxx 系列), 可焊性很好, 對應(yīng)焊材: ER1100 、 ER4043
1.2. 鋁銅合金 (2xxx 系列), 可焊性較差, 對應(yīng)焊材: ER4043、ER4015、ER2319
1.3. 鋁錳合金 (3xxx 系列), 可焊性很好, 對應(yīng)焊材: ER4043、ER5356
1.4. 鋁硅合金 (4xxx 系列), 一般用于制造焊絲 (4043、4047)
1.5. 鋁鎂合金 (5xxx 系列), 高強度, 可焊性很好, 對應(yīng)焊絲: ER5356、ER5183 等
1.6. 鋁鎂硅合金 (6xxx 系列), 應(yīng)用廣, 可焊性好, 對應(yīng)焊絲: ER5xxx、ER4xxx
1.7. 鋁鋅合金 (7xxx 系列), 高強度, 用于飛機制造業(yè), 可焊性很差易裂, 對應(yīng)焊絲: ER5356 (7005 和7039 母材)
1.8. 其它鋁合金 (8xxx 系列), 可焊性很差


2.鋁合金MIG 焊對焊接設(shè)備的要求


2.1. 直流CV 焊接電源或脈沖電源
2.2. 送絲機構(gòu)及推拉式焊槍
2.3. 鋁焊接用導(dǎo)電嘴 (孔徑比碳鋼用稍大)
2.4. 連接電纜
2.5. Ar 及流量計 (也有Ar+He 混合氣)


3.焊前準備工作 (非常重要)


3.1. 清理工件待焊處油污 (擦拭)
3.2. 用不銹鋼絲刷或砂輪去除待焊處氧化膜 (至少20毫米范圍)
3.3. 如用水冷焊槍, 確保無漏水
3.4. 確保焊絲處于干凈無損壞狀態(tài)
3.5. 確保送絲輪, 送絲軟管處于良好狀態(tài)


4. 焊接參數(shù) (僅供參考)


4.1. 根據(jù)不同的材料和板厚選用不同型號的焊絲和直徑


4.2. 常用焊接規(guī)范:
4.2.1. 0.8 毫米焊絲 (板厚小于3毫米): WFS: 12-15m/min, I=70-130A, U=17-21V，焊速=600-1125mm/min
4.2.1. 0.9 毫米焊絲 (板厚小于5毫米): WFS: 10-12m/min, I=145-175A, U=20-22V，焊速=600-1125mm/min
4.2.3. 1.0 毫米焊絲 (板厚大于5毫米): WFS: 8-12m/min, I=150-200A, U=22-24.5V，焊速=600-1125mm/min
4.2.4.1.2 毫米焊絲 (板厚大于5毫米): WFS: 7.5-10m/min, I=190-220A, U=22-26V，焊速=600-800mm/min
4.2.5. 1.6 毫米焊絲 (板厚大于5毫米): WFS: 5-8m/min, I=240-330A, U=24-30V，焊速=400-800mm/min


4.3. 注:
4.3.1. 角焊比對接焊規(guī)范稍大, 立焊和仰焊規(guī)范比上述稍小
4.3.2. ER4043 (ER4XXX) 焊絲取下限值, ER5356 (ER5XXX) 取上限值
4.3.3. 保護氣流量: 10-20L/MIN, 仰焊時多一些, 用粗焊絲時多一些
4.3.4. 焊絲干伸長度: 12-15mm
4.3.5. 過渡方式: 噴射過渡 (Spray arc transfer)
4.3.6. 極性: DC+ (直流反接)


5. 操作技巧


5.1. 半自動焊時總是左焊法 (右焊時焊縫成型很差, 表面發(fā)黑, 易產(chǎn)生未熔合缺陷),收弧時回焊接10 毫米左右以消除弧坑裂紋
5.2. 立焊時總是立向上焊
5.3. 自動焊時焊槍與焊縫軸線在行走方向 (無論左右) 成95-100度角。


總之, MIG 焊鋁合金比焊一般鋼材難一些, 但是如果準備充分, 材料設(shè)備匹配, 操作方法得當, 就可以得到很好的效果。

4043是含硅5%的鋁硅合金焊絲，常用作除鋁鎂合金以外的鋁合金工件和鑄件的氬弧焊及氣焊時的填充材料。是一種通用的鋁合金焊接用焊絲。
4043具有：流動性好，抗熱裂能力強，但延展性不足、塑性和耐蝕性低的特點。
4043：可廣泛用于船舶、機車、化工、建筑模具、食品、運動器材、模具、家具、容器、集裝箱等行業(yè)。
常見的6系合金比如6061、6063母材即可用ER4043來焊接，它在陽氧化處理后的顏色為灰白色。

拉絲機對電纜線或圓棒的準備解決質(zhì)量可以同時危害到標準件，等金屬制品制造業(yè)企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量。拉絲機屬于金屬制品機械設(shè)備行業(yè)硬質(zhì)合金模貝拉絲機，拉絲機普遍應(yīng)用于不銹鋼線，制繩絲，預(yù)應(yīng)力鋼絲，標準件等金屬制品的生產(chǎn)制造和預(yù)加工處理。

拉絲機安全操作規(guī)程為了更好地使快速拉絲機合理運作和產(chǎn)品品質(zhì)獲得確保，特制訂本安全操作規(guī)程適用該設(shè)備臺的任何商品生產(chǎn)制造主題活動和維護保養(yǎng)工作中與實際操作該高速加工中心的作業(yè)員和保養(yǎng)工作人員，務(wù)必互相配合，合力工作中，及時處理難題妥善處理。

鋁合金的典型用途
5005 與3003合金相似，具有中等強度與良好的抗蝕性。用作導(dǎo)體、炊具、儀表板、殼與建筑裝飾件。陽極氧化膜比3003合金上的氧化膜更加明亮，并與6063合金的色調(diào)協(xié)調(diào)一致
5050 薄板可作為致冷機與冰箱的內(nèi)襯板，汽車氣管、油管與農(nóng)業(yè)灌溉管；也可加工厚板、管材、棒材、異形材和線材等
5052 此合金有良好的成形加工性能、抗蝕性、可燭性、疲勞強度與中等的靜態(tài)強度，用于制造飛機油箱、油管，以及交通車輛、船舶的鈑金件，儀表、街燈支架與鉚釘、五金制品等
5056 鎂合金與電纜護套鉚釘、拉鏈、釘子等；包鋁的線材廣泛用于加工農(nóng)業(yè)捕蟲器罩，以及需要有高抗蝕性的其他場合
5083 用于需要有高的抗蝕性、良好的可焊性和中等強度的場合，諸如艦艇、汽車和飛機板焊接件；需嚴格防火的壓力容器、致冷裝置、電視塔、鉆探設(shè)備、交通運輸設(shè)備、元件、裝甲等
5086 用于需要有高的抗蝕性、良好的可焊性和中等強度的場合，例如艦艇、汽車、飛機、低溫設(shè)備、電視塔、鉆井裝置、運輸設(shè)備、零部件與甲板等
5154 焊接結(jié)構(gòu)、儲槽、壓力容器、船舶結(jié)構(gòu)與海上設(shè)施、運輸槽罐
5182 薄板用于加工易拉罐蓋，汽車車身板、操縱盤、加強件、托架等零部件
5252 用于制造有較高強度的裝飾件，如汽車等的裝飾性零部件。在陽極氧化后具有光亮透明的氧化膜
5254 過氧化氫及其他化工產(chǎn)品容器
5356 焊接鎂含量大于3%的鋁-鎂合金焊條及焊絲
5454 焊接結(jié)構(gòu)，壓力容器，海洋設(shè)施管道
5456 裝甲板、高強度焊接結(jié)構(gòu)、儲槽、壓力容器、船舶材料
5457 經(jīng)拋光與陽極氧化處理的汽車及其他裝備的裝飾件
5652 過氧化氫及其他化工產(chǎn)品儲存容器
5657 經(jīng)拋光與陽極氧化處理的汽車及其他裝備的裝飾件，但在任何情況下確保材料具有細的晶粒組織
5A02 飛機油箱與導(dǎo)管，焊絲，鉚釘，船舶結(jié)構(gòu)件
5A03 中等強度焊接結(jié)構(gòu)，冷沖壓零件，焊接容器，焊絲，可用來代替5A02合金
5A05 焊接結(jié)構(gòu)件，飛機蒙皮骨架
5A06 焊接結(jié)構(gòu)，冷模鍛零件，焊拉容器受力零件，飛機蒙皮骨部件
5A12 焊接結(jié)構(gòu)件，甲板

一、熔化極氣體保護電弧焊的概念及分類
使用熔化電極，以外加氣體作為電弧介質(zhì)，并保護金屬熔滴，焊接熔池和焊接區(qū)高溫金屬的電弧焊方法，稱為熔化極氣體保護電弧焊。
根據(jù)焊絲材料和保護氣體的不同，可將其分為以下幾種方法，如圖所示。
按焊絲分類可分為實芯焊絲焊接和藥芯焊絲焊接。
用實芯焊絲的惰性氣體（Ar或He）保護電弧焊法稱為熔化極惰性氣體保護焊，簡稱MIG焊（Metal Inert Gas Arc Welding）.
用實芯焊絲的富氬混合氣體保護電弧焊，簡稱MAG焊（Metal Active Gas Arc Welding）。
用實芯焊絲的CO2氣體保護焊，簡稱CO2焊。



用藥芯焊絲時，可以用CO2或CO2+Ar混合氣體作為保護氣體的電弧焊稱為藥芯焊絲氣體保護焊。



還可以不加保護氣體，這種方法稱為自保護電弧焊。



二、普通MIG／MAG焊和CO2焊的區(qū)別
CO2焊的的特點是：成本便宜、生產(chǎn)。但是存在飛濺量大、成型差的缺點，因而有些焊接工藝采用普通MIG／MAG焊。



普通MIG／MAG焊是以惰性氣體保護或以富氬氣體保護的弧焊方法，而CO2焊卻具有強烈的氧化性，這就決定了二者的區(qū)別和特點。



與CO2焊相比MIG／MAG焊的主要優(yōu)點如下：
1) 飛濺量減少50％以上。在氬或富氬氣體保護下的焊接電弧穩(wěn)定，不但射滴過渡與射流過渡時電弧穩(wěn)定，而且在小電流MAG焊的短路過渡情況下，電弧對熔滴的排斥作用較小，從而了MIG／MAG焊短路過渡的飛濺量減少50％以上。



2) 焊縫成形均勻、美觀。由于MIG／MAG焊熔滴過渡均勻、細微、穩(wěn)定，所以焊縫成形均勻、美觀。



3) 可以焊接許多活潑金屬及其合金。電弧氣氛的氧化性很弱，甚至無氧化性，MIG／MAG焊不但可以焊接碳鋼、高合金鋼，而且還可以焊接許多活潑金屬及其合金，如：鋁及鋁合金、不銹鋼及其合金、鎂及鎂合金等。



4) 大大地提高了焊接工藝性、焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率。



三、脈沖MIG／MAG焊和普通MIG／MAG焊的區(qū)別
普通MIG／MAG焊的主要熔滴過渡形式是大電流時的射流過渡和小電流時的短路過渡，因而小電流仍存在飛濺量大、成型差的缺點，尤其是有些活潑金屬在小電流下無法焊接如鋁及合金、不銹鋼等。



因而出現(xiàn)了脈沖MIG／MAG焊，其熔滴過渡特點是每個電流脈沖過渡一個熔滴，就其實質(zhì)而言屬于射滴過渡。與普通MIG／MAG焊相比其主要特點如下：
1)脈沖MIG／MAG焊的佳熔滴過渡形式是一個脈沖過渡一個熔滴。這樣通過調(diào)節(jié)脈沖頻率就能夠改變單位時間內(nèi)熔滴過渡的滴數(shù)，也就是焊絲熔化速度。



2)由于一脈一滴的射滴過渡，熔滴直徑大致與焊絲直徑相等，則熔滴電弧熱較低，也就是熔滴溫度低(與射流過渡和大滴過渡相比)。所以提高了焊絲的熔化系數(shù)，也就是提高了焊絲的熔化效率。



3)因熔滴溫度低，所以焊接煙霧少。這樣一方面降低了合金元素的燒損，另一方面改善了施工環(huán)境。



與普通MIG／MAG焊相比其主要優(yōu)點如下：
1)焊接飛濺小，甚至無飛濺。
2)電弧指向性好，適于全位置焊接。
3)焊縫成形良好，熔寬較大，指狀熔深特點減弱，余高小。
4)小電流焊接活潑金屬（如鋁及其合金等）。擴大了MIG／MAG焊射流過渡的使用電流范圍。脈沖焊時焊接電流從射流過渡的臨界電流附近一直到幾十安的較大電流范圍內(nèi)均可實現(xiàn)穩(wěn)定的射滴過渡。



由上述可知脈沖MIG／MAG的特點和優(yōu)點，但是任何事物都不可能無缺的。和普通MIG／MAG相比其不足之處如下：
1) 焊接生產(chǎn)效率習(xí)慣性感覺略低。
2) 對焊工人員素質(zhì)要求較高。
3) 目前來說焊接設(shè)備價格較高。



三、脈沖MIG／MAG焊的選用主要工藝決定
針對以上對比結(jié)果，脈沖MIG／MAG焊雖然有諸多優(yōu)點是其它焊無法實現(xiàn)和比擬的，但是其同樣存在設(shè)備價格高、生產(chǎn)效率略低、焊工不易掌握的問題。所以脈沖MIG／MAG焊的選用主要由焊接工藝要求決定的。就目前國內(nèi)的焊接工藝標準，以下焊接基本上使用脈沖MIG／MAG焊。
1)碳鋼類。對焊縫質(zhì)量、外觀要求較高的場合，主要是壓力容器行業(yè)，如鍋爐、化工換熱器、中央空調(diào)換熱器，還有水電行業(yè)水輪機的渦殼等。
2)不銹鋼類。使用小電流（200A以下在此稱小電流，下同）和對焊縫質(zhì)量、外觀要求較高的場合，如機車、化工行業(yè)的壓力容器等。
3)鋁及其合金類。使用小電流（200A以下在此稱小電流，下同）和對焊縫質(zhì)量、外觀要求較高的場合，如動車、高壓開關(guān)、空分等行業(yè)。尤其是動車，包括南車集團四方車輛車、唐山車輛廠和長客等及為他們外協(xié)加工的小廠家。據(jù)業(yè)內(nèi)消息，到2015年國內(nèi)所有省會和人口超過50萬的城市均實現(xiàn)通動車，可見動車的需求量之大，焊接工作量和焊接設(shè)備的需求之大。
4)銅及其合金類。根據(jù)目前的了解情況，銅及其合金基本上都使用脈沖MIG／MAG焊（在熔化極氣保焊范圍內(nèi)）。