铝合金的焊接方法和材料选用大全.docx

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1、铝合金的焊接方法很多，各种方法有其不同的应用场合。除了传统的熔焊、电阻焊、气焊方法外，其他一些焊接方法（如等离子弧焊、电子束焊、真空扩散焊等）也可以容易地将铝合金焊接在一起。铝合金常用焊接方法的特点及适用范围见表1。应根据铝及铝合金的牌号、焊件厚度、产品结构以及对焊接性的要求等选择。表1铝合金常用焊接方法的特点及适用范围焊接方法特点适用范围气焊热功率低，焊件变形大，生产率低，易产生夹渣、裂纹等缺陷用于非重要场合的薄板对接焊及补焊等手工电弧焊接头质量差用于铸铝件补焊及一般修理铝极氮弧焊焊缝金属致密，接头强度高、塑性好，可获得优质接头应用广泛，可焊接板厚120mm铝极脉冲氮弧焊焊接过程稳定，热输入

2、精确可调，焊件变形量小，接头质量高用于薄板、全位置焊接、装配焊接及对热敏感性强的锻铝、硬铝等高强度铝合金熔化极氮弧焊电弧功率大，焊接速度快用于厚件的焊接，可焊厚度为50Inm以下熔化极脉冲氨弧焊焊接变形小，抗气孔和抗裂性好，工艺参数调节广泛用于薄板或全位置焊，常用于厚度212mm的工件等离子弧焊热量集中，焊接速度快，焊接变形和应力小，工艺较复杂用于对接焊要求比氮弧焊更高的场合真空电子束焊熔深大热影响区小，焊接变形量小接头力学性能好用于焊接尺寸较小的焊件激光焊焊接变形小，生产率高用于需进行精密焊接的焊件(1)气焊氧一乙烘气焊火焰的热功率低，热量较分散，因此焊件变形大、生产率低。用气焊焊接较厚的铝

3、焊件时需预热，焊后的焊缝金属不但晶粒粗大、组织疏松，而且容易产生氧化铝夹杂、气孔及裂缝等缺陷。这种方法只用于厚度范围在0.5IOmm的不重要铝结构件和铸件的焊补上。(2)鸨极氧弧焊这种方法是在氧气保护下施焊，热量比较集中，电弧燃烧稳定，焊缝金属致密，焊接接头的强度和塑性高，在工业中获得起来越广泛的应用。鸨极僦弧焊用于铝合金是一种较完善的焊接方法，但鸨极筑弧焊设备较复杂，不宜在室外露天条件下操作。(3)熔化极氧弧焊自动、半自动熔化极氮弧焊的电弧功率大，热量集中，热量影响区小，生产效率比手工鸨极敏弧焊可提高23倍。可以焊接厚度在50mm以下的纯铝及铝合金板。例如，焊接厚度30mm的铝板不必预热，只

4、焊接正、反两层就可获得表面光滑、质量优良的焊缝。半自动熔化极!(弧焊适用于定位焊缝、断续的短焊缝及结构形状不规则的焊件，用半自动氤弧焊焊炬可方便灵活地进行焊接，但半自动焊的焊丝直径较细，焊缝的气孔敏感性较大。(4)脉冲氧弧焊1)鸨极脉冲氧弧焊。用这种方法可明显改善小电流焊接过程的稳定性，便于通过调节各种工艺参数来控制电弧功率和焊缝成形。焊件变形小、热影响区小，特别适用于薄板、全位置焊接等场合以及对热敏感性强的锻铝、硬铝、超硬铝等的焊接。2)熔化极脉冲氧弧焊。可采用的平均焊接电流小，参数调节范围大，焊件的变形及热影响区小，生产率高，抗气孔及抗裂性好，适用于厚度在2IOmm铝合金薄板的全位置焊接。

5、(5)电阻点焊、缝焊可用来焊接厚度在4mm以下的铝合金薄板。对于质量要求较高的产品可采用直流冲击波点焊、缝焊机焊接。焊接时需要用较复杂的设备，焊接电流大、生产率较高，特别适用于大批量生产的零、部件。（6）搅拌摩擦焊搅拌摩擦焊是一种可用于各种合金板焊接的固态连接技术。与传统熔焊方法相比，搅拌摩擦焊无飞溅、无烟尘，不需要添加焊丝和保护气体，接头无气孔、裂纹。与普通摩擦相比，它不受轴类零件的限制，可焊接直焊缝。这种焊接方法还有一系列其它优点，如接头的力学性能好、节能、无污染、焊前准备要求低等。由于铝及铝合金熔点低，更适于采用搅拌摩擦焊。铝用焊接材料（1）焊丝采用气焊、鸨极基弧焊等焊接铝合金时，需要加

6、填充焊丝。铝及铝合金焊丝分为同质焊丝和异质焊丝两大类。为了得到良好的焊接接头，应从焊接构件使用要求考虑，选择适合于母材的焊丝作为填充材料。选择焊丝首先要考虑焊缝成分要求，还要考虑产品的力学性能、耐蚀性能，结构的刚性、颜色及抗裂性等。选择熔化温度低于母材的填充金属，可大大减小热影响区的晶间裂纹倾向。对于非热处理合金的焊接接头强度，按100O系、4000系、5000系的次序增大。含镁3%以上的5000系的焊丝，应避免在使用温度65以上的结构中采用，因为这些合金对应力腐蚀裂纹很敏感，在上述温度和腐蚀环境中会发生应力腐蚀龟裂。用合金含量高于母材的焊丝作为填充金属，通常可防止焊缝金属的裂纹倾向。目前，铝

7、合金常用的焊丝大多是与基体金属成分相近的标准牌号焊丝。在缺乏标准牌号焊丝时，可从基体金属上切下狭条代用。较为通用的焊丝是HS311,这种焊丝的液态金属流动性好，凝固时的收缩率小，具体优良的抗裂性能。为了细化缝晶粒、提高焊缝的抗裂性及力学性能，通常在丝中加入少量的Ti、V、Zr等合金元素作为变质剂。选用铝合金焊丝应注意的问题如下：1）焊接接头的裂纹敏感性。影响裂纹敏感性的直接因素是母材与焊丝的匹配。选用熔化温度低于母材的焊缝金属，可以减小焊缝金属和热影响区的裂纹敏感性。例如，焊接硅含量0.6%的6061合金时，选用同一合金作焊缝，裂纹敏感性很大，但用硅含量5%的ER4043焊丝，由于其熔化温度比

8、6061合金低，在冷却过程中有较高的塑性，所以抗裂性能良好。此外，焊缝金属避免镁与铜的组合，因为AlMgCu有很高的裂纹敏感性。2）焊接接头的力学性能。工业纯铝的强度最低，4000系列铝合金居中，5000系列铝合金强度最高。铝硅焊丝虽然有较高的抗裂性能，但含硅焊丝的塑性较差，所以对焊后需要塑性变形加工的接头来说，应避免选用含硅焊丝。3）焊接接头的使用性能。填充金属的选择除取决于母材成分外，还与接头的几何形状、运行中的抗腐蚀性要求以及对焊接件的外观要求有关。例如，为了使容器具有良好的抗腐蚀能力或防止所储存产品对其的污染，储存过氧化氢的焊接容器要求高纯度的铝合金。在这种情况下，填充金属的纯度至少要

9、相当于母材。（2）焊条铝合金焊条型号、规格与用途见表2。铝合金焊条的化学成分和力学性能见表3o表2铝及铝合金焊条的型号（牌号）、规格与用途型号牌号药皮类型焊芯材质焊条规格mm用途E11OOL109盐基型纯铝3.2,4.5345355焊接纯铝板、纯铝容器E4O43L209盐基型铝硅A仝口3.2,4.5345355焊接铝板、铝硅铸件、一般铝合金、锻铝、硬铝（铝镁合金除外）E3OO3L309盐基型铝镒合金3.2,4.5345355焊接铝镒合金、纯铝及其他铝合金表3铝及铝合金焊条的化学成分和力学性能型号牌药皮类型电源种类焊芯化学成分/%熔敷金属抗拉强度/MPa焊接接头抗拉强度/MPaSi+Fe0.95

10、zCo0.0E1L1直流50.20Mn0.05,B1009盐基型反接e0.0008Zn0.10z64800其他总量0.15AI99.0E4043L209盐基型直流反接Si4.56.0,Fe0.8CuO.3O,MnO.O5Zn95(3)保护气体焊接铝合金的惰性气体有氤所和氮气。M气的技术要求为Ar99.9%,氧VO.005%,氢V0.005%,水分VO.02mgL,氮V0.015%。氧、氮增多，均恶化阴极雾化作用。氧0.3%,则使锯极烧损加剧，超过0.1%使焊缝表面无光泽或发黑。德极氨弧焊时，交流加高频焊接选用纯氤气，适用大厚度板；直流正极性焊接选用ArHe或纯Aro熔化极氧弧焊时，当板厚V25

11、mm时，采用纯Al当板厚为2550mm时，采用添加10%35%Ar的Ar+He混合气体。当板厚为5075mm时，宜采用添加10%35%或50%He的Ar+He混合气体。当板厚75mm时，推荐添加50%75%He的Ar+He混合气体。铝合金焊接工艺1 铝合金的气焊氧一乙快气焊的热效率低，焊接热输入不集中，焊接铝及铝合金时需采用熔剂，焊后又需清除残渣，接头质量及性能也不高。因为气焊设备简单，无需电源，操作方便灵活，常用于焊接对质量要求不高的铝合金构件，如厚度较薄的薄板及小零件，以及补焊铝合金构件和铝铸件。(1)气焊的接头形式气焊铝合金时，不宜采用搭接接头和T形接头，这种接头难以清理流入缝隙中的残留

12、熔剂和焊渣，应尽可能采用对接接头。为保证焊件焊接时既焊透又不塌陷和烧穿，可以采用带槽的垫板,垫板一般用不锈钢或纯铜等制成，带垫板焊接可获得良好的反面成形，提高焊接生产率。(2)气焊熔剂的选用铝合金气焊时，为了使焊接过程顺利进行，保证焊缝质量，气焊时需要加熔剂来去除铝表面的氧化膜及其他杂质。气焊熔剂（又称气剂）是气焊时的助熔剂，主要作用是去除气焊过程中生成在铝表面的氧化膜，改善母材的润湿性能,促使获得致密的焊缝组织等。气焊铝合金必须采用熔剂，一般是在焊前熔剂直接撒在被焊工件坡口上，或者沾在焊丝上加入熔池内。铝合金熔剂是钾、钠、钙、锂等元素的氯人盐，是粉碎后过筛并按一定比例配制的粉状化合物。例如铝

13、冰晶石（Na3AlF6）在IOo（TC进可以熔解氧化铝，又如氯化钾等可使难熔的氧化铝转变为易熔的氯化铝。这种熔剂的熔点低，流动性好，还能改善熔化金属的流动性，使焊缝成形良好。（3）焊嘴和火焰的选择铝合金有强烈的氧化性和吸气性。气焊时，为使铝不被氧化，应采用中性焰或微弱碳化焰（乙块既过剩的碳化焰），使铝熔池置于还原性气氛的保护下而不被氧化。严禁采用氧化焰，因为用氧化性较强的氧化焰会使铝强烈氧化，阻碍焊接过程进行;而乙烘过多，游离的氢可能溶入熔池，会促使缝产生气孔，使焊缝疏松。（4）定位焊缝为防止焊件在焊接中产生尺寸和相对位置的变化，焊件焊前需要点固焊。由于铝的线膨胀系数大、导热速度快、气焊加热面

14、积大，因此，定位焊缝较钢件应密一些。定位焊用的填充焊丝与产品焊接时相同，定位焊接前应在焊缝间隙内涂一层气剂。定位焊的火焰功率比气焊时稍大。（5）气焊操作焊接钢铁材料时，可以从钢材的颜色变化判断加热的温度。但焊铝时，却没有这个方便条件。因为铝合金从室温加热到熔化的过程中没有颜色的明显变化，给操作者带来控制焊接温度困难。但可根据以下现象掌握施焊时机：1）当被加热的工件表面由光亮白色变成暗淡的银白色，表面氧化膜起皱，加热处金属有波动现象时，表明即将达到熔化温度，可以施焊；2）用蘸有熔剂的焊丝端头及被加热处，焊丝与母材能熔合时，即达到熔化温度，可以施焊；3）母材边棱有倒下现象时，母材达到熔化温度，可以施焊。气焊薄板可采用左焊法，焊丝位于焊接火焰之前，这种焊法因火焰指向未焊的冷金属，热量散失一部分，有利于防止熔池过热、热影响区金属晶粒长大和烧穿。母材厚度大于5n三可采用右焊法，此法焊丝在焊炬后面，火焰指向焊缝，热量损失小，熔深大，加热效率高。气焊厚度小于3mm的薄件时,焊炬倾角为2040；气焊厚件时，焊炬倾角为4080。，焊丝与焊炬夹角为80100o铝合金气焊应尽量将接