鋁及鋁合金在焊接過程中出現(xiàn)的問題
2010年10月27日 15:16 7950次瀏覽 來源: 中國有色網(wǎng) 分類: 鋁資訊
一、 強的氧化能力
鋁與氧的親和力很強,在空氣中極易與氧結(jié)合生成致密而結(jié)實的AL2O3薄膜,厚度約為0.1μm,熔點高達2050℃,遠遠超過鋁及鋁合金的熔點,而且密度很大,約為鋁的1.4倍。在焊接過程中,氧化鋁薄膜會阻礙金屬之間的良好結(jié)合,并易造成夾渣。氧化膜還會吸附水分,焊接時會促使焊縫生成氣孔。這些缺陷,都會降低焊接接頭的性能。為了保證焊接質(zhì)量,焊前必須嚴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行有效的保護,這是鋁及鋁合金焊接的一個重要特點。具體的保護措施是:1、焊前用機械或化學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氣體進行保護;
3、在氣焊時,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、鋁的熱導率和比熱大,導熱快
盡管鋁及鋁合金的熔點遠比鋼低,但是鋁及鋁合金的導熱系數(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,有時需采用預熱等工藝措施,才能實現(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,凝固時體積收縮率達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,焊接薄板時尤其如此。另外,某些鋁及鋁合金焊接時,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,尤其是高強鋁合金焊接時最常見的嚴重缺陷之一。在實際焊接現(xiàn)場中防止這類裂紋的措施主要是改進接頭設計,選擇合理的焊接工藝參數(shù)和焊接順序,采用適應母材特點的焊接填充材料等。
四、 容易形成氣孔
焊接接頭中的氣孔是鋁及鋁合金焊接時極易產(chǎn)生的缺陷,尤其是純鋁和防銹鋁的焊接。氫是鋁及鋁合金焊接時產(chǎn)生氣孔的主要原因,這已為實踐所證明。氫的來源,主要是弧柱氣氛中的水分、焊接材料及母材所吸附的水分,其中焊絲及母材表面氧化膜的吸附水分,以焊縫氣孔的產(chǎn)生,常常占有突出的地位。
鋁及鋁合金的液體熔池很容易吸收氣體,在高溫下溶入的大量氣體,在由液態(tài)凝固時,溶解度急劇下降,在焊后冷卻凝固過程中來不及析出,而聚集在焊縫中形成氣孔。為了防止氣孔的產(chǎn)生,以獲得良好的焊接接頭,對氫的來源要加以嚴格控制,焊前必須嚴格限制所使用焊接材料(包括焊絲、焊條、熔劑、保護氣體)的含水量,使用前要進行干燥處理。清理后的母材及焊絲最好在2-3小時內(nèi)焊接完畢,最多不超過24小時。TIG焊時,選用大的焊接電流配合較高的焊接速度。MIG焊時,選用大的焊接電流慢的焊接速度,以提高熔池的存在時間。Al-Li合金焊接時,加強正、背面保護,配合坡口刮削,清除概況氧化膜,可有效地防止氣孔。
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