焊接材料
(1)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(guò)彎曲試驗(yàn))達(dá)到規(guī)定要求,對(duì)含鎂量超過(guò)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(留意強(qiáng)度可能低于母材)。
(2)保護(hù)氣體 保護(hù)氣體為氬氣、氦氣或其混合氣。交流加高頻TIG焊時(shí),采用大于99.9%純氬氣,直流正極性焊接宜用氦氣。MIG焊時(shí),板厚<25 mm時(shí)宜用氬氣;板厚25 mm~50 mm時(shí)氬氣中宜添加10%~35%的氦氣;板厚50mm-75mm時(shí)氬氣中宜添加l0%~35%或50%的氦氣;當(dāng)板厚>75 mm時(shí)推薦采用添加50%~75%氦氣的氬氣。氬氣應(yīng)符合GB/T 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。
(3)鎢極 氬弧焊用的鎢極材料有純鎢、釷鎢、鈰鎢、鋯鎢四種。純鎢極的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)高,不易熔化揮發(fā),電極燒損及尖真?zhèn)€污染較少,但電子發(fā)射能力較差。在純鎢中加進(jìn)1%~2%氧化釷的電極為釷鎢極,電子發(fā)射能力強(qiáng),答應(yīng)的電流密度高,電弧燃燒較穩(wěn)定,但釷元素具有一定的,使用時(shí)應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施。在純鎢中加進(jìn)1.8%~2.2%的氧化鈰(雜質(zhì)≤0.1%)的電極為鈰鎢極。鈰鎢極電子逸出功低,化學(xué)穩(wěn)定性高,答應(yīng)電流密度大,無(wú),是目前普遍采用的電極。鋯鎢極可防止電極污染基體金屬,易保持半球形,適用于交流焊接。
(4)焊劑 氣焊用焊劑為鉀、鈉、鋰、鈣等元素的氯化物和氟化物,可往除氧化膜。
1070純鋁焊絲,鋁含量≥99.5%,有的抗腐蝕性能,很高的導(dǎo)熱與導(dǎo)電性能,以及的可加工性能。對(duì)經(jīng)陽(yáng)極化處理 的材料,需要配色時(shí)十分理想,推薦用于焊接1000系列鋁合金。 典型化學(xué)成份:Si≤0.03、Cu≤0.002、Zn≤0.013、Fe≤0.18 、Mn≤0.003,AL余量用途廣泛用于鐵路機(jī)車(chē)、電力、化學(xué)、食 品等行業(yè)。 執(zhí)行GB10858-89標(biāo)準(zhǔn)鋁及鋁合金焊絲廣泛應(yīng)用于鋁及鋁合金氬弧焊及氧 -乙炔氣焊時(shí)作填充材料。 焊絲的選擇,主要根據(jù)母材的種類(lèi),對(duì)接頭的抗裂性能、力學(xué)性能及抗腐蝕性能等方面的要求綜合考慮
鋁材具有的物理特性和力學(xué)性能,其密度低、強(qiáng)度高、熱導(dǎo)率高、電導(dǎo)率高,耐蝕能力強(qiáng)。鋁材廣泛用于容器、機(jī)械、電力、化工、航空、航天等焊接結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品上。
(一)鋁材的分類(lèi)及牌號(hào)表示方法
1. 鋁材的分類(lèi)
(1)按有無(wú)合金成分,鋁材分為純鋁及鋁合金。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。
(2)按壓力加工能力,可分為變形鋁和非變形鋁(例如:鑄鋁)。
(3)按能否熱處理強(qiáng)化,鋁合金又分為非熱處理強(qiáng)化鋁和熱處理強(qiáng)化鋁。鋁沒(méi)有同素異構(gòu)體,純鋁、鋁錳合金、鋁鎂合金等不可能通過(guò)熱處理相變來(lái)進(jìn)步強(qiáng)度。但是,鋁銅和鋁鎂硅等合金可通過(guò)固溶時(shí)效析出強(qiáng)化相進(jìn)步強(qiáng)度,稱為可熱處理強(qiáng)化鋁。不能通過(guò)固溶時(shí)效析出強(qiáng)化相進(jìn)步強(qiáng)度的稱為不可熱處理強(qiáng)化鋁。
2. 牌號(hào)表示方法和狀態(tài)代號(hào)
(1)四位數(shù)字體系牌號(hào)命名方法 1997年1月1號(hào),我國(guó)開(kāi)始實(shí)施GB/T16474?996《變形鋁和鋁合號(hào)表示方法》標(biāo)準(zhǔn)。新的牌號(hào)表示方法采用變形鋁和鋁合金國(guó)際牌號(hào)注冊(cè)組織推薦的國(guó)際四位數(shù)字體系牌號(hào)命名方法,例如產(chǎn)業(yè)純鋁有1070、1060等,Al-Mn合金有3003等,Al-Mg合金有5052、5086等。
(2)四位字符體系牌號(hào)命名方法 1997年1月1號(hào)前,我國(guó)采用前蘇聯(lián)的牌號(hào)表示方法。一些老牌號(hào)的鋁及鋁合金化學(xué)成分與國(guó)際四位數(shù)字體系牌號(hào)不完全吻合,不能采用國(guó)際四位數(shù)字體系牌號(hào)代替,為保存國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的非國(guó)際四位數(shù)字體系牌號(hào),不得不采用四位字符體系牌號(hào)命名方法,以便逐步與國(guó)際接軌。例如:老牌號(hào)LF21的化學(xué)成分與國(guó)際四位數(shù)字體系牌號(hào)3003不完全吻合,于是,四位字符體系表示的牌號(hào)為3A21。
四位數(shù)字體系和四位字符體系牌號(hào)個(gè)數(shù)字表示鋁及鋁合金的種別,其含義如下:
1)1XXX系列棗產(chǎn)業(yè)純鋁;
2)2XXX系列棗Al-Cu、Al-Cu-Mn合金,;
3)3XXX系列棗Al-Mn合金;
4)4XXX系列棗Al-Si合金;
5)5XXX系列棗Al-Mg合金;
6)6XXX系列棗Al-Mg-Si合金;
7)7XXX系列棗Al-Mg-Si-Cu合金;
8)8XXX系列棗其它。
鋁及鋁合金資料密度低,強(qiáng)度高,熱電導(dǎo)率高,耐腐蝕才能強(qiáng),具有的物理特性和力學(xué)功能,因而廣泛應(yīng)用于工業(yè)商品的焊接構(gòu)造上。長(zhǎng)期以來(lái),因?yàn)楹附愚k法及焊接技術(shù)參數(shù)的選擇不當(dāng),構(gòu)成鋁合金零件焊接后因應(yīng)力過(guò)于會(huì)集發(fā)生嚴(yán)峻變形,或因?yàn)楹缚p氣孔、夾渣、未焊透等缺點(diǎn),致使焊縫金屬裂紋或原料疏松,嚴(yán)峻影響了商品質(zhì)量及功能。
1.鋁合金焊絲材料特點(diǎn)
鋁是銀白色的輕金屬,具有的塑性、較高的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性,一起還具有抗氧化和抗腐蝕的才能。鋁很簡(jiǎn)單氧化發(fā)生三氧化二鋁薄膜,在焊縫中簡(jiǎn)單發(fā)生夾雜物,然后損壞金屬的連續(xù)性和均勻性,降低其機(jī)械功能和耐腐蝕功能。常見(jiàn)鋁合金母材和焊絲的化學(xué)成分及機(jī)械功能。
2.鋁合金資料的焊接難點(diǎn)
(1)很簡(jiǎn)單氧化。在空氣中,鋁簡(jiǎn)單同氧化合,生成細(xì)密的三氧化二鋁薄膜(厚度約0.1-0.2μm),熔點(diǎn)高(約2050℃),遠(yuǎn)遠(yuǎn)鋁及鋁合金的熔點(diǎn)(約600℃擺布)。氧化鋁的密度3.95-4.10g/cm3,約為鋁的1.4倍,氧化鋁薄膜的外表易吸附水分,焊接時(shí),它阻止根本金屬的熔合,很簡(jiǎn)單構(gòu)成氣孔、夾渣、未熔合等缺點(diǎn),引起焊縫功能降低。
(2)易發(fā)生氣孔。鋁和鋁合金焊接時(shí)發(fā)生氣孔的首要原因是氫,因?yàn)橐簯B(tài)鋁可溶解很多的氫,而固態(tài)鋁幾乎不溶解氫,因而當(dāng)熔池溫度疾速冷卻與凝結(jié)時(shí),氫來(lái)不及逸出,簡(jiǎn)單在焊縫中構(gòu)成氣孔。氫氣孔目前難于完全避免,氫的來(lái)歷很多,有電弧焊氣氛中的氫,鋁板、焊絲外表吸附空氣中的水分等。實(shí)踐,即便氬氣按GB/T4842標(biāo)準(zhǔn)需求,純度到達(dá)99.99%以上,但當(dāng)水分含量到達(dá)20ppm時(shí),也會(huì)呈現(xiàn)很多的細(xì)密氣孔,當(dāng)空氣相對(duì)濕度80%時(shí),焊縫就會(huì)顯著呈現(xiàn)氣孔。
(3)焊縫變形和構(gòu)成裂紋傾向大。鋁的線脹大系數(shù)和結(jié)晶縮短率約比鋼大兩倍,易發(fā)生較大的焊接變形的內(nèi)應(yīng)力,對(duì)剛性較大的構(gòu)造將促進(jìn)熱裂紋的發(fā)生。
(4)鋁的導(dǎo)熱系數(shù)大(純鋁0.538卡/Cm.s.℃)。約為鋼的4倍,因而,焊接鋁和鋁合金時(shí),比焊鋼要耗費(fèi)更多的熱量。
(5)合金元素的蒸騰的燒損。鋁合金中含有低沸點(diǎn)的元素(如鎂、鋅、錳等),在高溫電弧效果下,很簡(jiǎn)單蒸騰燒損,然后改動(dòng)焊縫金屬的化學(xué)成分,使焊縫功能降低。
(6)高溫強(qiáng)度和塑性低。高溫時(shí)鋁的強(qiáng)度和塑性很低,損壞了焊縫金屬的成形,有時(shí)還簡(jiǎn)單構(gòu)成焊縫金屬塌落和焊穿表象。
(7)無(wú)色彩改變。鋁及鋁合金從固態(tài)轉(zhuǎn)為液態(tài)時(shí),無(wú)顯著的色彩改變,使操作者難以把握加熱溫度。