鋁合金材料焊接成本常用解決方案

鋁合金MIG焊

　　熔化極半自動弧焊是利用焊絲與工件間產生的電弧作熱源將金屬熔化的焊接方法。焊接過程中，電弧熔化焊絲和母材形成的熔池及焊接區域在惰性氣體或氦的保護下，有效地阻止周圍環境空氣的有害作用。用焊絲作為電極，用氣作為保護氣體，電源采用直流反接，使熱量集中，但電弧功率又沒有自動MIG焊的大。近幾年，由于鎳鹽在水體中難以處理，廢水處理成本大大增加，因此，人們把更多的經歷放在了無鎳封孔劑的研制方面。熔化極半自動弧焊有很多優點，操作方便，能焊接各種位置的焊縫和不同厚度的鋁合金，特別是焊接中厚板容器接管角焊縫更有著明顯的優勢。但由于鋁及鋁合金對焊接氣孔特別敏感，尤其在使用雜質含量較多的國產焊絲，故用于壓力容器的A，B類承壓焊縫時有一定的困難。為此筆者成立攻關組，經過反復試驗和研討，終于使問題迎刃而解，并順利應用到產品中。

 要說鋁及鋁合金焊接中我們常用的是那種方法，那無疑就是交流鎢極弧焊（即TIG焊）了，它是在氣的保護下，利用鎢電極與工件問產生的電弧熱熔化母材和填充焊絲的一種焊接方法。該焊機工作時，由于交流電流的極性是在周期性的變換，在每個周期里半波為直流正接，半波為直流反接。如果頻繁出現這種情況就要檢查一下機器人各軸的零位置，重新校零予以修正。正接的半波期間鎢極可以發射足夠的電子而又不致于過熱，有利于電弧的穩定。反接的半波期間工件表面生成的氧化膜很容易被清理掉而獲得表面光亮美觀、成形良好的焊縫。

    為什么說交流弧焊加工是常用的鋁合金焊接加工工藝和方法呢？

    ⑴弧焊設備問世若干年了，設備制造工藝越來越簡單成熟，國內外品牌眾多選擇，價格幾千元到幾萬元不等。

    ⑵ 弧焊機工藝參數調節簡單易學，一教就會。與之配套的只需氣和冷卻水，施工條件簡單。

    ⑶和鋁合金的交流弧焊加工生產中，焊接工件不受工作臺的限制，無需真空，無需焊頭，焊接準備條件簡單。

    ⑷ 鋁和鋁合金弧焊加工，焊接速度快，焊接效果美觀，焊接成本低。并且一般的大小件，厚薄件都能焊接。

    ⑸ 弧焊工藝很早就有，因而市場上從事弧焊的技術工人特別多，培養一個弧焊工人也很容易。

  1丶工業鋁型材加工的時候要注意的問題有很多，一就是要注意加工的場合，專業的工業鋁型材成品應該有專業的加工地點，只有有效地了解好這方面的信息，才能夠設置出適合進行工業鋁型材的相關處理的工作場所，也才能夠達到好的加工效果。

　  2丶再者在加工這一方面還可以看看工業鋁型材的材料具體成份與配方，一般來說越軟的工業鋁型材越容易進行塑形，但是過軟又不利于使用一些高熱的工序來制作，所以對于工業鋁型材的材料特性也是大家需要注意的一個地方。

    我們河南省獲嘉明星機械有限公司在工業鋁型材焊接加工這方面擁有著豐富的經驗，歡迎各界人士的來訪！

鋁及鋁合金的mig焊焊接性良好，如能控制好焊接氣孔缺陷，便可用于鋁制厚壁壓力容器的焊接。

1 母材性能

　　鋁的化學活潑性強，與空氣接觸時，會在其表面生成一層致密的al2o3薄膜，這層氧化膜可防止硝算及***的腐蝕，耐腐蝕性好，如加入一些硅、銅、鎂、鋅等合金元素后，可獲得不同性能的合金，鋁合金的抗低溫性能也很好。如鋁鎂合金和鋁錳合金，它們的特點是強度中等，塑性及耐蝕性好，故通常稱為防銹鋁，焊接性好，是目前鋁合金焊接結構中應用廣的鋁合金材料。特別是機械行業的空分設備，屬深冷技術產品，主要的塔體容器均采用鋁鎂合金，如5083-h112，其抗拉強度rm可達270～275 mpa。緩冷的方法是將焊接后的工件加熱到600℃，放到退火爐中慢慢地冷卻。鋁鎂合金也廣泛用于石化產品中，較之不銹鋼在比強度和性價比上有較大優勢，已在空分和石化設備中廣泛使用。以前鋁合金的焊接大都采用手工操作，如手工ya弧焊，但隨著產品設備的越來越大，越來越厚，手工ya弧焊的焊接方法已不再適合了。壁厚30 mm以上的材料，因鋁合金的導熱系數、比熱容等都很大，約比鋼大一倍多，在焊接過程中大量的熱能被迅速傳導到母材內部，因此焊接時比鋼要消耗更多的熱量。為獲得高質量的焊接接頭，必須采用能量集中、功率大的熱源，使焊槍鎢棒容易燒損，需采用預熱，甚至需邊焊邊熱等工藝措施，給焊接時帶來很多麻煩。因此純手工ya弧焊已不再適合較厚的鋁合金材料，直徑大的鋁合金容器，可采用自動mig焊焊接，但如石化產品，往往是壓力高，直徑小，壁厚（30 mm以上）及經過壓制的厚壁容器封頭（因要壓制不宜采用焊接功率大的自動mig焊），采用熔化極半自動ya弧焊可以彌補以上缺陷。

　　2 焊接工藝性分析

　　2.1 鋁合金mig焊

　　熔化極半自動ya弧焊是利用焊絲與工件間產生的電弧作熱源將金屬熔化的焊接方法。焊接過程中，電弧熔化焊絲和母材形成的熔池及焊接區域在惰性氣體ya或氦的保護下，有效地阻止周圍環境空氣的有害作用。用焊絲作為電極，用ya氣作為保護氣體，電源采用直流反接，使熱量集中，但電弧功率又沒有自動mig焊的大。電極提起必須在電流全部切斷之后，否則電極工件間將引起電弧，傷工件。熔化極半自動ya弧焊有很多優點，操作方便，能焊接各種位置的焊縫和不同厚度的鋁合金，特別是焊接中厚板容器接管角焊縫更有著明顯的優勢。但由于鋁及鋁合金對焊接氣孔特別敏感，尤其在使用雜質含量較多的國產焊絲，故用于壓力容器的a，b類承壓焊縫時有一定的困難。為此筆者成立攻關組，經過反復試驗和研討，終于使問題迎刃而解，并順利應用到產品中。

　　2.2 氣孔產生機理及解決措施

　　熔化極半自動ya弧焊焊接時產生的缺陷主要是氣孔，而氣孔生成機理是很復雜的。由于鋁與氧的親和力很大，在空氣中極易與氧結合生成致密結實的al2o3薄膜，這層氧化膜還會吸附水份。目前鋁合金電阻點焊所存在的問題主要有以下幾方面：1、焊點質量不穩定鋁合金點焊焊點質量不穩定主要體現在以下四個方面。而產生氣孔的重要因素是氫，屬氫致擴散氣孔，由于鋁及鋁合金的物理本質特征，使得它們在液態時可溶解相當量的氫，而在固態時幾乎不能溶解，因此在熔池的結晶和冷卻過程中氫無法及時逸出，而殘留在焊縫內形成氣孔。

　　2.2.1 氫的來源

　　氫的來源有以下幾個方面：在焊材和母材中溶解的氫；焊材和母材表面的氧化膜、油污、水分等；保氣氛中的氫和水份；在保護條件不完善時卷入電弧氣氛中的空氣所帶有的氫和水分。

　　2.2.2 氣孔控制措施

　　待焊區的清理工作完善與否是控制焊接氣孔的基礎，母材坡口及其兩側以及焊絲必須去油、去污，表面氧化膜需用鏟刀、銑刀等工具予以去凈，使之露出金屬本色；空氣相對濕度宜控制在70%以下，空氣相對濕度較高以及工件壁厚較大時，焊前在焊接區須進行預熱，預熱溫度一般在100 ℃左右；工件壁厚較大時以采用多層焊或多層多道焊為宜；宜選用雜質盡可能少的焊絲（進口焊絲常優于國產焊絲，如牌號為5083母材，可選用er5183，1.6 mm焊絲）和≥99.99%的高純亞作為保護氣體。熔化極半自動ya弧焊在條件允許范圍內可以代替手工ya弧焊在鋁制壓力容器中的焊接，特別是小直徑厚壁容器的縱環焊縫和須經壓制的封頭縱焊縫的焊接，經無損檢測可以達到jb/t4730.2―2005ii要求，也能代替手工ya弧焊在容器接管角焊縫的焊接，經100%著色檢測，可以達到jb/t 4730.5―2005i的要求，在受壓件與非受壓件間的結構件角焊縫的焊接，更有著其明顯的優勢，效率可提高2倍以上。必須指出，除了設計恰當焊接坡口，選擇已經驗證的合理焊接參數以外，選擇含雜質較少的適配焊絲、適當預熱和焊接區的充分清理都是減少及至杜絕氣孔的有較手段。目前，我國生產的鋁合金建筑型材產品在水平、種類上已與國外相當。