焊前清理:鋁及鋁合金焊接時(shí),焊前應(yīng)嚴(yán)格清除工件焊口及焊絲表面的氧化膜和油污;
1)化學(xué)清洗化學(xué)清洗效率高,質(zhì)量穩(wěn)定,適用于清理焊絲及尺寸不大、成批生產(chǎn)的工件。可用浸洗法和擦洗法兩種??捎帽⑵?、煤油等有機(jī)溶劑表面去油,用40℃~70℃的5%~10%NaOH溶液堿洗3min~7min(純鋁時(shí)間稍長但不超過20min),流動(dòng)清水沖洗,接著用室溫至60℃的30%HNO3溶液酸洗1min~3min,流動(dòng)清水沖洗,風(fēng)干或低溫干燥。
2)機(jī)械清理:在工件尺寸較大、生產(chǎn)周期較長、多層焊或化學(xué)清洗后又沾污時(shí),常采用機(jī)械清理。先用丙酮、汽油等有機(jī)溶劑擦試表面以除油,隨后直接用直徑為0.15mm~0.2mm的銅絲刷或不銹鋼絲刷子刷,刷到露出金屬光澤為止。一般不宜用砂輪或普通砂紙打磨,以免砂粒留在金屬表面,焊接時(shí)進(jìn)入熔池產(chǎn)生夾渣等缺陷。另外也可用刮刀、銼刀等清理待焊表面。
清理后如存放時(shí)間過長(如超過24h)應(yīng)當(dāng)重新處理。
2、墊板:鋁合金在高溫時(shí)強(qiáng)度很低,液態(tài)鋁的流動(dòng)性能好,在焊接時(shí)焊縫金屬容易產(chǎn)生下塌現(xiàn)象。為了保證焊透而又不致塌陷,焊接時(shí)常采用墊板來托住熔池及附近金屬。墊板可采用石墨板、不銹鋼板、碳素鋼板、銅板或銅棒等。墊板表面開一個(gè)圓弧形槽,以保證焊縫反面成型。也可以不加墊板單面焊雙面成型,但要求焊接操作熟練或采取對電弧施焊能量嚴(yán)格自動(dòng)反饋控制等先進(jìn)工藝措施。
3、焊前預(yù)熱:薄、小鋁件一般不用預(yù)熱,厚度10mm~15mm時(shí)可進(jìn)行焊前預(yù)熱,根據(jù)不同類型的鋁合金預(yù)熱溫度可為100℃~200℃,可用氧一乙炔焰、電爐或噴燈等加熱。預(yù)熱可使焊件減小變形、減少氣孔等缺陷。
鋁及鋁合金在焊接過程中出現(xiàn)的問題
一、強(qiáng)的氧化能力
鋁與氧的親和力很強(qiáng),在空氣中極易與氧結(jié)合生成致密而結(jié)實(shí)的AL2O3薄膜,厚度約為0.1μm,熔點(diǎn)高達(dá)2050℃,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鋁及鋁合金的熔點(diǎn),而且密度很大,約為鋁的1.4倍。在焊接過程中,氧化鋁薄膜會(huì)阻礙金屬之間的良好結(jié)合,并易造成夾渣。氧化膜還會(huì)吸附水分,焊接時(shí)會(huì)促使焊縫生成氣孔。這些缺陷,都會(huì)降低焊接接頭的性能。為了保證焊接質(zhì)量,焊前必須嚴(yán)格清理焊件表面的氧化物,并防止在焊接過程中再氧化,對熔化金屬和處于高溫下的金屬進(jìn)行有效的保護(hù),這是鋁及鋁合金焊接的一個(gè)重要特點(diǎn)。
具體的保護(hù)措施是:
1、焊前用機(jī)械或化學(xué)方法清除工件坡口及周圍部分和焊絲表面的氧化物;
2、焊接過程中要采用合格的保護(hù)氣體進(jìn)行保護(hù);
3、在氣焊時(shí),采用熔劑,在焊接過程中不斷用焊絲挑破熔池表面的氧化膜。
二、鋁的熱導(dǎo)率和比熱大,導(dǎo)熱快
盡管鋁及鋁合金的熔點(diǎn)遠(yuǎn)比鋼低,但是鋁及鋁合金的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容都很大,比鋼大一倍多,在焊接過程中大量的熱能被迅速傳導(dǎo)到基體金屬內(nèi)部,為了獲得高質(zhì)量的焊接接頭,必須采用能量集中、功率大的熱源,有時(shí)需采用預(yù)熱等工藝措施,才能實(shí)現(xiàn)熔焊過程。
三、線膨脹系數(shù)大
鋁及鋁合金的線膨脹系數(shù)約為鋼的2倍,凝固時(shí)體積收縮率達(dá)6.5%-6.6%,因此易產(chǎn)生焊接變形。防止變形的有效措施是除了選擇合理的工藝參數(shù)和焊接順序外,采用適宜的焊接工裝也是非常重要的,焊接薄板時(shí)尤其如此。另外,某些鋁及鋁合金焊接時(shí),在焊縫金屬中形成結(jié)晶裂紋的傾向性和在熱影響區(qū)形成液化裂紋的傾向性均較大,往往由于過大的內(nèi)應(yīng)力而在脆性溫度區(qū)間內(nèi)產(chǎn)生熱裂紋。這是鋁合金,尤其是高強(qiáng)鋁合金焊接時(shí)最常見的嚴(yán)重缺陷之一。在實(shí)際焊接現(xiàn)場中防止這類裂紋的措施主要是改進(jìn)接頭設(shè)計(jì),選擇合理的焊接工藝參數(shù)和焊接順序,采用適應(yīng)母材特點(diǎn)的焊接填充材料等。
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