鋁及鋁合金焊接方法？如何用弧焊接鋁合金？

鋁合金的鎢極弧焊

（tig 焊）也稱(chēng)為鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊， 是利用鎢極與工件之間形成電 弧產(chǎn)生的大量熱量熔化待焊處，外加填充焊絲獲得牢固的焊接接頭。

弧焊焊鋁是利用其“陰極霧化”的特點(diǎn)，自行去除氧化膜。鎢極及 縫區(qū)域由噴嘴中噴出的惰性氣體屏蔽保護(hù)， 防止焊縫區(qū)和周?chē)諝獾?反應(yīng)。

tig 焊工藝適于焊接厚度小于 3 ㎜的薄板，工件變形明顯小于 氣焊和手弧焊。交流 tig 焊陰極具有去除氧化膜的清理作用，可以不 用熔劑，避免了焊后殘留熔劑、熔渣對(duì)接頭的腐蝕。接頭形式可以不 受限制，焊縫成形良好、表面光亮。氣流對(duì)焊接區(qū)的沖刷使接頭冷 21 卻加快， 改善了接頭的組織和性能， 適于全位置焊接。焊接鋁合金較適宜的工藝方法是交流TIG焊和交流脈沖TIG焊，其次是直流反接TIG焊。 由于不用熔劑， 焊前清理的要求比其他焊接方法嚴(yán)格。

焊接鋁合金較適宜的工藝方法是交流 tig 焊和交流脈沖 tig 焊， 其次是直流反接 tig 焊。

通常，用交流焊接鋁合金時(shí)可在載流能力、 電弧可控性以及電弧清理作用等方面實(shí)現(xiàn)配合， 故大多數(shù)鋁合金 的 tig 焊都采用交流電源。采用直流正接（電極接負(fù)極）時(shí)，熱量產(chǎn) 生于工件表面，形成深熔透，對(duì)一定尺寸的電極可采用更大的焊接電 流。即使是厚截面也不需預(yù)熱，且母材幾乎不發(fā)生變形。操作的主要過(guò)程是首先在被保護(hù)管道的防腐層上畫(huà)出一個(gè)大約為50*50毫米的地方除掉表面的防腐層以后,再用打磨使管道表面露出金屬光澤,要做到管道表面干凈整潔沒(méi)有雜質(zhì)。雖然很少采 用直流反接（電極接正極）tig 焊方法來(lái)焊接鋁，但這種方法在連續(xù) 焊或補(bǔ)焊薄壁熱交換器、管道厚在 2.4 ㎜以下的類(lèi)似組件時(shí)有熔深 淺、電弧容易控制、電弧有良好的凈化作用等優(yōu)點(diǎn)。

1）鎢極 鎢的熔點(diǎn)是 340℃，是熔點(diǎn)zui高的金屬。鎢在高溫時(shí)有強(qiáng)烈的電 子發(fā)射能力，在鎢電極加入微量稀土元素釷、、鋯等的氧化物后， 電子逸出功顯著降低，載流能力明顯提高。鋁合金 tig 焊時(shí)，鎢極作 為電極主要起傳導(dǎo)電流、引燃電弧和維持電弧正常燃燒的作用。配備sf6檢漏回收裝置，超聲波和x射線探傷裝置，以及水壓試驗(yàn)設(shè)備。常用 鎢極材料分純鎢、釷鎢及鎢等。

2）焊接工藝參數(shù) 為了獲得優(yōu)良的焊縫成形及焊接質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)焊件的技術(shù)要求， 合理地選定焊接工藝參數(shù)。

鋁合金手工 tig 焊的主要工藝參數(shù)有電流 種類(lèi)、極性和電流大小、保護(hù)氣體流量、鎢極伸出長(zhǎng)度、噴嘴至工件 的距離等。自動(dòng) tig 焊的工藝參數(shù)還包括電弧電壓（弧長(zhǎng)） 、焊接速度及送絲速度等。

工藝參數(shù)是根據(jù)被焊材料和厚度，先確定鎢極直徑與形狀、焊 絲直徑、保護(hù)氣體及流量、噴嘴孔徑、焊接電流、電弧電壓和焊接速 度，再根據(jù)實(shí)際焊接效果調(diào)整有關(guān)參數(shù)，直至符合使用要求為止。

鋁合金 tig 焊工藝參數(shù)的選用要點(diǎn)如下①?lài)娮炜讖脚c保護(hù)氣體流量 鋁合金 tig 的噴嘴孔徑為 5～22 ㎜；保護(hù)氣體流量一般為 5～15l/min。

②鎢極伸出長(zhǎng)度及噴嘴至工件的距離 鎢極伸出長(zhǎng)度：對(duì)接焊縫 時(shí)一般為 5～6 ㎜，角焊縫時(shí)一般為 7～8 ㎜。噴嘴至工件的距離一般 取 10 ㎜左右為宜。

③焊接電流與焊接電壓 與板厚、接頭形式、焊接位置及焊工技 術(shù)水平有關(guān)。手工 tig 焊時(shí)，采用交流電源，焊接厚度小于 6 ㎜鋁合 金時(shí)，da焊接電流可根據(jù)電極直徑 d 按公式 i=（60～65）d 確定。 電弧電壓主要由弧長(zhǎng)決定，通常使弧長(zhǎng)近似等于鎢極直徑比較合理。②鋁合金表面易產(chǎn)生難熔的氧化膜(Al2O3其熔點(diǎn)為2060℃),這就需要采用大功率密度的焊接工藝。

④焊接速度 鋁合金 tig 焊時(shí)，為了減小變形，應(yīng)采用較快的焊 接速度。手工 tig 焊一般是焊工根據(jù)熔池大小、熔池形狀和兩側(cè)熔合 情況隨時(shí)調(diào)整焊接速度， 一般的焊接速度為 8～12m/h;自動(dòng) tig 焊時(shí)， 工藝參數(shù)設(shè)定之后，在焊接過(guò)程中焊接速度一般不變。

⑤焊絲直徑 呈正比關(guān)系。

交流電特點(diǎn)是負(fù)半波（工件為負(fù)）時(shí)，有陰極清理作用，正半 波（工件為正）時(shí)，鎢極因發(fā)熱量低，不容易熔化。為了獲得足夠的一般由板厚和焊接電流確定，焊絲直徑與兩者之間 熔深和防止咬邊、焊道過(guò)寬和隨之而來(lái)的熔深及焊縫外形失控，必須 維持短的電弧長(zhǎng)度，電弧長(zhǎng)度大約等于鎢極直徑。輕微污染時(shí)，可增大電流使電弧在試板燃燒一會(huì)，即能燒掉污染物）：3。

為了防止起弧處及收弧處產(chǎn)生裂紋缺陷，有時(shí)需要加引弧板和 熄弧板。當(dāng)電弧穩(wěn)定燃燒，鎢極端部被加熱到一定的溫度后，才能將 電弧移入焊接區(qū)。 鎢極脈沖惰性氣體保護(hù)焊擴(kuò)大了 tig 焊的應(yīng)用范圍，特別適用 于焊接精密零件。在焊接時(shí)，高脈沖提供大電流值，這是在留間隙的 根部焊接時(shí)為完成熔透所需的；低脈沖可冷卻熔池，這就可防止接頭 根部燒穿。脈沖作用還可以減少向母材的熱輸入，有利于薄鋁件的焊 接。交流鎢極脈沖弧焊有加熱速度快、溫度停留時(shí)間短、對(duì)熔池有 攪拌作用等優(yōu)點(diǎn)，焊接薄板、硬鋁可得到滿(mǎn)意的焊接接頭。自動(dòng)TIG焊的工藝參數(shù)還包括電弧電壓（弧長(zhǎng)）、焊接速度及送絲速度等。交流鎢極 脈沖弧焊對(duì)仰焊、立焊、管子全位置焊、單面焊雙面成形，可以得 到較好的焊接效果。

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(mǎn)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；采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧┢鋵?shí)設(shè)計(jì)合理的焊接結(jié)構(gòu)，它包括了合理安排焊縫的位置，減少不必要的焊縫，合理選用焊縫形狀和尺寸等。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(注意強(qiáng)度可能低于母材)。（2）保護(hù)氣體 保護(hù)氣體為氣、氦氣或其混合氣。交流加高頻 TIG 焊時(shí)，采用大于 99．9％純氣，直流正極性焊接宜用氦氣。MIG 焊時(shí)，板厚<25 mm 時(shí)宜用氣；板厚 25 mm～50 mm時(shí)氣中宜添加 10％～35％的氦氣；板厚 50mm-75mm 時(shí)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％氦氣的氣。氣應(yīng)符合 GB／T 4842?995《純》的要求。氣瓶壓低于 0.5 MPa 后壓力不足，不能使用。(3)鎢極 弧焊用的鎢極材料有純鎢、釷鎢、鎢、鋯鎢四種。純鎢極的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)高，不易熔化揮發(fā)，電極燒損及的污染較少，但電子發(fā)射能力較差。在純鎢中加入 1％～2％氧化釷的電極為釷鎢極，電子發(fā)射能力強(qiáng)，允許的電流密度高，電弧燃燒較穩(wěn)定，但釷元素具有一定的性，使用時(shí)應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施。在純鎢中加入 1.8％～2.2％的氧化(雜質(zhì)≤0.1％)的電極為鎢極。鎢極電子逸出功低，化學(xué)穩(wěn)定性高，允許電流密度大，無(wú)性，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，可去除氧化膜。

鋁及鋁合金MIG焊時(shí)，焊接接頭常見(jiàn)的缺陷主要有焊縫成形差、裂紋、氣孔、燒穿，未焊透、未熔合、夾渣。

一、焊縫成形差焊縫成形差主要表現(xiàn)在焊縫波紋不美觀，且不光亮；焊縫彎曲不直，寬窄不一，接頭太多；焊縫中心突起，兩邊平坦或凹陷；焊縫滿(mǎn)溢等。

1．產(chǎn)生原因接規(guī)范選擇不當(dāng)；焊槍角度不正確；焊工操作不熟練；導(dǎo)電嘴孔徑太大；焊接電弧沒(méi)有嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)坡口中心；焊絲、焊件及保護(hù)氣體中含有水分。2． 防止措施反復(fù)調(diào)試選擇合適的焊接規(guī)范；保持焊槍合適的傾角；在焊接時(shí)，高脈沖提供大電流值，這是在留間隙的根部焊接時(shí)為完成熔透所需的。加強(qiáng)焊工技能培訓(xùn)；選擇合適的導(dǎo)電嘴徑；力求使焊接電弧與坡口嚴(yán)格對(duì)中；焊前仔細(xì)清理焊絲、焊件；保證保護(hù)氣體的純度。二、裂紋鋁及鋁合金焊縫中的裂紋是在焊縫金屬結(jié)晶過(guò)程中產(chǎn)生的，稱(chēng)為熱裂紋，又稱(chēng)結(jié)晶裂紋。其形式有縱向裂紋、橫向裂紋（往往擴(kuò)展到基體金屬），還有根部裂紋、弧坑裂紋等等。裂紋將使結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，甚至引起整個(gè)結(jié)構(gòu)的突然破壞，因此是完全不允許的。

1．產(chǎn)生原因焊縫隙的深寬比過(guò)大；焊縫末端的弧坑冷卻快；焊絲成分與母材不匹配；5336的鋁合金焊條則可能通常被推薦給零售商和分銷(xiāo)商，因?yàn)檫@種焊絲更硬，更容易送絲。操作技術(shù)不正確。2．防止措施適當(dāng)提高電弧電壓或減小焊接電流，以加寬焊道而減小熔深；適當(dāng)?shù)靥顫M(mǎn)弧坑并采用衰減措施減小冷卻速度；保證焊絲與母材合理匹配；選擇合適的焊接參數(shù)、焊接順序，適當(dāng)增加焊接速度，需要預(yù)熱的要采取預(yù)熱措施。三、氣孔在鋁及鋁合金MIG焊中，氣孔是常見(jiàn)的一種缺陷。要徹底清除焊縫中的氣孔是很難辦到的，只能是大限度地減小其含量。按其種類(lèi)，鋁焊縫中的氣孔主要有表面氣孔、彌散氣孔、局部密集氣孔、單個(gè)大氣孔、根部鏈狀氣孔、柱狀氣孔等。氣孔不但會(huì)降低焊縫的致密性，減小接頭的承載面積，而且使接頭的強(qiáng)度、塑性降低，特別是冷彎角和沖擊韌性降低更多，必須加以防止。

1． 產(chǎn)生原因氣體保護(hù)不良，保護(hù)氣體不純；焊絲、焊件被污染；大氣中的絕dui濕度過(guò)大；電弧不穩(wěn)，電弧過(guò)長(zhǎng)；焊絲伸出長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)、噴嘴與焊件之間的距離過(guò)大；焊絲直徑與坡口形式選擇不當(dāng)；在同一部位重復(fù)起弧，接頭數(shù)太多。2． 防止措施保證氣體質(zhì)量，適當(dāng)增加保護(hù)氣體流量，以排除焊接區(qū)的全部空氣，消除氣體噴嘴處飛濺物，使保護(hù)氣流均勻，焊接區(qū)要有防止空氣流動(dòng)措施，防止空氣侵入焊接區(qū)，保護(hù)氣體流量過(guò)大，要適當(dāng)適當(dāng)減少流量；焊前仔細(xì)清理焊絲、焊件表面的油、污、銹、垢和氧化膜，采用含脫氧劑較高的焊絲；理選擇焊接場(chǎng)所；當(dāng)減少電弧長(zhǎng)度；保持噴嘴與焊件之間的合理距離范圍；盡量選擇較粗的焊絲，同時(shí)增加工件坡口的鈍邊厚度，一方面可以允許允許使用大電流，也使焊縫金屬中焊絲比例下降，這對(duì)降低孔率是行之有效的；盡量不要在同一部位重復(fù)起弧，重復(fù)起弧時(shí)要對(duì)起弧處進(jìn)行打磨或刮除清理；一道焊縫一旦起弧后要盡量焊長(zhǎng)些，不要隨意斷弧，以減少接頭量，在接頭處需要有一定的焊縫重疊區(qū)域。四、燒穿1．產(chǎn)生原因熱輸入量過(guò)大；坡口加工不當(dāng)，焊件裝配間隙過(guò)大；點(diǎn)固焊時(shí)焊點(diǎn)間距過(guò)大，焊接過(guò)程中產(chǎn)生較大的變形量；操作姿勢(shì)不正確。2．防止措施適當(dāng)減小焊接電流、電弧電壓，提高焊接速度；加大鈍邊尺寸，減小根部間隙；適當(dāng)減小點(diǎn)固焊時(shí)焊點(diǎn)間距；焊接過(guò)程中，手握焊槍姿勢(shì)要正確，操作要熟練。 五、未焊透1．產(chǎn)生原因焊接速度過(guò)快，電弧過(guò)長(zhǎng)；坡口加工不當(dāng)，裝配間隙過(guò)??；焊接技術(shù)較低，操作姿勢(shì)掌握不當(dāng)；焊接規(guī)范過(guò)小；如只焊接一般鋁制品用具，為降低成本，硫suan鋇固化劑可用滑石粉代替。焊接電流不穩(wěn)定。2．防止措施當(dāng)減慢焊接速度，壓低電??；適當(dāng)減小鈍邊或增加要部間隙；使焊槍角度保證焊接時(shí)獲得大熔深，電弧始終保持在焊接熔池的前沿，要有正確的姿勢(shì)；增加焊接電流及電弧電壓，保證母材足夠的熱輸入獲得量；增加穩(wěn)壓電源裝置或避開(kāi)開(kāi)用電高峰。六、未熔合1．產(chǎn)生原因焊接部位氧化膜或銹未清除干凈；熱輸入不足；焊接操作技術(shù)不當(dāng)。2．防止措施焊前仔細(xì)清理待焊處表面；提高焊提高電流、電弧電壓，減速小焊接速度；焊接時(shí)要稍微采用運(yùn)條方式，在坡口面上有瞬間停歇，焊絲在熔池的前沿，提高焊工技術(shù)。七、夾渣1．產(chǎn)生原因焊前清理不徹底；焊接電流過(guò)大，導(dǎo)致電嘴局部熔化混入熔池而形成夾渣；焊接速度過(guò)高。2．防止措施加強(qiáng)焊接前的清理工作，多道焊時(shí)，每焊完一道同樣要進(jìn)行焊縫清理；在保證熔透的情況下，適當(dāng)減少焊接電流，大電流焊接時(shí)，導(dǎo)電嘴不要壓得太低；適當(dāng)降低速度，采用含脫氧劑較高的焊絲，提高電弧電壓。

以下幾種不同鋁合金焊接工藝技術(shù)對(duì)比：

目前針對(duì)鋁合金焊接的工藝主要有：TIG焊、MIG焊、電子束焊、激光焊、攪拌摩擦焊。下面我們就對(duì)幾種不同的鋁合金焊接技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行比較：

TIG焊

特點(diǎn)：電弧穩(wěn)定，焊接質(zhì)量好，相比其他焊接方法成本低，操作簡(jiǎn)單，電弧穿透力弱。

應(yīng)用：中小厚度的鋁合金結(jié)構(gòu)。

MIG焊

特點(diǎn)：焊接板材范圍廣，焊接位置全，適用于自動(dòng)化焊接，而且成本低，易于操作。

應(yīng)用：用于各種鋁合金焊接，而且自身特別適用于自動(dòng)化焊接，將來(lái)的應(yīng)用范圍廣。

電子束焊

特點(diǎn)：功率密度高，穿透能力強(qiáng)，可控性強(qiáng)，成本高，只能在真空下進(jìn)行焊接。

應(yīng)用：適用于大厚度和難溶難焊的鋁合金材料，尤其適合于太空中的鋁合金焊接。

激光焊

特點(diǎn)：功率更高，穿透能力更強(qiáng)，設(shè)備成本高，操作難度大

應(yīng)用：適用于工藝性要求高，產(chǎn)品附加值高的鋁合金焊接，尤其是高科技產(chǎn)品.

攪拌摩擦焊

特點(diǎn)：焊接成本低，環(huán)保無(wú)污染、工藝性好.

應(yīng)用：適用于大多數(shù)鋁合金的焊接.總之，我們?cè)谶M(jìn)行鋁合金焊接時(shí)，需要根據(jù)自身產(chǎn)品特點(diǎn)，河南省明星機(jī)械提醒你鋁合金焊接我們擁有這專(zhuān)業(yè)的精英技術(shù)團(tuán)隊(duì)和二十多年的豐富經(jīng)驗(yàn)。