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鋁材焊接、鋁合金焊接中如何避免熱開裂

開裂是鋁材焊接、鋁合金焊接中可能發(fā)生的一個(gè)重大問題。即使很小的縫隙也可能導(dǎo)致焊縫不合規(guī)范，并導(dǎo)致焊點(diǎn)故障。其實(shí)，絕大多數(shù)的鋁合金都可以實(shí)現(xiàn)成功焊接、不發(fā)生破損等相關(guān)問題。關(guān)鍵是使用合適的填充金屬絲、適當(dāng)?shù)墓ば騺硗瓿珊附印?

有兩種類型的開裂——熱開裂和應(yīng)力開裂，熱開裂是焊鋁時(shí)比較常見的。熱開裂是焊接復(fù)合物時(shí)常遭遇一個(gè)麻煩，它會(huì)影響金屬焊接的凝固程度。

有三個(gè)因素可以顯著影響鋁合金焊接熱開裂的概率：

1）母材組合的開裂敏感度；

2）選擇合適的填充金屬絲，有助于不選容易開裂的材料組合物；以及

3）選擇合適的焊接接頭設(shè)計(jì)，來處理基礎(chǔ)金屬，有助于避免開裂敏感的焊接組合。

有些鋁合金焊接起來比其他金屬更容易開裂，所以選擇一種合適的填充金屬絲非常重要，這會(huì)產(chǎn)生低開裂敏感度的焊接金屬組合。當(dāng)焊接具有低裂紋敏感性的鋁材時(shí)，會(huì)采用類似成分的填充金屬絲。反之，焊接高開裂敏感性的鋁合金時(shí)，會(huì)選擇低裂紋敏感性的不同成分的填充金屬絲。鋁合金焊接出的產(chǎn)品對(duì)于設(shè)備制造商來說，鋁材好處多多——高強(qiáng)度重量比、高耐腐蝕性、高導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性，都使它成為焊接行業(yè)非常普遍的材料。

鋁填充金屬絲，均按照美國焊接學(xué)會(huì)（AWS）的分類，對(duì)應(yīng)鋁業(yè)協(xié)會(huì)的相關(guān)注冊(cè)號(hào)碼，以確定特定的合金組合成分。并非所有的填充金屬絲都適于焊接所有的鋁基合金。需要一個(gè)有信譽(yù)的填充金屬絲選擇指南，以確保不同的鋁合金焊接的選擇。

開裂是鋁材焊接中可能發(fā)生的一個(gè)重大問題。即使很小的縫隙也可能導(dǎo)致焊縫不合規(guī)范，并導(dǎo)致焊點(diǎn)故障。其實(shí)，絕大多數(shù)的鋁合金都可以成功焊接，不發(fā)生破損。關(guān)鍵是使用合適的填充金屬絲、適當(dāng)?shù)墓ば騺砗附印?

焊縫設(shè)計(jì)是另一個(gè)重要的考慮因素，可以影響焊縫的組合物，有助于防止熱裂紋。反復(fù)斷弧收尾法：當(dāng)焊接到終點(diǎn)時(shí)，在弧坑作數(shù)次反復(fù)熄弧—引弧，直到填滿弧坑為止。無斜角的焊縫，會(huì)導(dǎo)致基本金屬熔焊稀釋率不夠，有適當(dāng)斜角的焊縫，就可以充分稀釋。這就意味著可以在一個(gè)斜面邊緣，增加在焊縫沉積的填料金屬的量，產(chǎn)生一個(gè)不太可能開裂的復(fù)合層。有些鋁基合金，比如6XXX系列，是可能強(qiáng)烈影響熱開裂的非常重要的一種因素。

應(yīng)力開裂

雖然不像熱開裂那么普遍，應(yīng)力開裂也可能影響鋁的焊接。導(dǎo)致應(yīng)力開裂的一個(gè)主要原因是：在焊縫凝固和冷卻時(shí)的過度收縮率。適當(dāng)?shù)臅r(shí)候選擇含有硅的填充金屬絲，能減少收縮壓力，有助于避免應(yīng)力裂紋。

焊鋁過程中出現(xiàn)的大部分裂縫，會(huì)在焊口（通常用來定義焊頭里不希望出現(xiàn)的凹陷）里出現(xiàn)，常被忽視。因氫在鈦中的溶解度隨溫度升高而下降，焊接時(shí)，沿熔合線附近加熱溫度高，會(huì)引起氫的析出，因此氣孔常在熔合線附近形成。焊口裂縫是很小的，不加處理的話，就可能擴(kuò)大到整個(gè)焊縫并造成重大故障。操作方法是，焊工注意在焊接過程中把焊口完全填滿，要么采用焊接電源供應(yīng)設(shè)備上的自動(dòng)焊口填補(bǔ)功能，要么用其他已經(jīng)批準(zhǔn)的焊口填補(bǔ)方法。

提高焊接移動(dòng)速度，有助于減少應(yīng)力開裂的可能性，因?yàn)檫@樣做可以縮小熱影響區(qū)，減小堿金屬熔化的程度。通過降低母材在焊接過程中及之后的殘余應(yīng)力水平，也可以用預(yù)熱來起到幫助作用。這反過來也會(huì)降低應(yīng)力開裂的可能性。

要避免在非常冷的情況下焊接鋁，要避免預(yù)熱操作導(dǎo)致的過熱——150°F的預(yù)熱溫度，就足以滿足所有的鋁合金焊接要求了。鋁合金焊接、鋁材焊接，我們的專業(yè)的！

鋁合金焊接亞弧焊必備的小技巧知識(shí)

1. 根據(jù)工件材質(zhì)規(guī)格選擇焊絲牌號(hào)規(guī)格和鎢極牌號(hào)：選用焊絲太細(xì)不但生產(chǎn)率低，并且由于比表面積大，相應(yīng)帶入焊縫中的雜質(zhì)也多。

2. 根據(jù)工件特性和焊絲規(guī)格確定鎢極直徑和端部形狀：正確選用鎢極直徑，技能提高生產(chǎn)率又能滿足工藝上的要求和減少鎢極的燒損。鋁合金焊接中焊絲選擇，對(duì)于6005A、6082、5083母材來說,選擇的焊絲牌號(hào)為5087/AlMg4。鎢極直徑選用過小則使鎢極熔化和蒸發(fā)，或引起電弧不穩(wěn)和焊縫夾鎢等現(xiàn)象出現(xiàn)。鎢極直徑選用過大，在用交流電源焊接時(shí)會(huì)出現(xiàn)電弧漂移而分散或出現(xiàn)偏弧現(xiàn)象。如果鎢極直徑選用合適，交流焊接時(shí)一般端部會(huì)熔成圓球形。選用鎢極（一般來說直徑2.4mm用的比較多，它的電流造應(yīng)范圍是150A—250A，鋁例外）。

鎢極直徑一般應(yīng)等于或大于焊絲直徑，焊接薄工件或熔點(diǎn)低的鋁鎂合金時(shí)鎢極直徑略小于焊絲直徑，中厚工件鎢極直徑等于焊絲直徑，厚工件鎢極直徑大于焊絲直徑。

3. 焊接電流：是GTAW重要的參數(shù)，取決于鎢極種類和規(guī)格。酸性焊條對(duì)銹不很敏感，若銹得較輕，而且對(duì)焊縫質(zhì)量要求不高時(shí)，可以不清除。電流太小，難以控制焊道成形，容易形成未熔合和未焊透缺陷，同時(shí)電流太小造成生產(chǎn)效率降低會(huì)浪費(fèi)亞氣。電流太大，容易形成凸瘤和燒穿缺陷，熔池溫度過高時(shí)，會(huì)出現(xiàn)咬邊、焊道成形不美觀。電流大小要適當(dāng)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，電流一般為鎢極直徑的30-55倍，交流電源選下限，直流正接選上限，當(dāng)鎢極直徑小于3mm時(shí)，從計(jì)算值減去5-10A，當(dāng)鎢極直徑大于4mm時(shí)，計(jì)算值再加10-15A。同時(shí)還需要注意的是焊接電流不能大于鎢極的許用電流。

4. 噴嘴直徑：氣體保護(hù)區(qū)的大小與噴嘴直徑相關(guān)的，噴嘴直徑過大，散熱快，焊縫寬，焊速慢影響視線，在保證保護(hù)效果不變的情況下，隨著噴嘴直徑增大氣體流量也必須增大因而造成亞氣浪費(fèi)；噴嘴直徑過小保護(hù)效果變差，又容易被燒壞，滿足不了大電流焊接要求。3)拼板焊接后(特別是外圍壁)一定要滾平才進(jìn)入下道工序(裝骨材)。根據(jù)鎢極的直徑選用多大的噴嘴，鎢極直徑的2.5—3.5倍是噴嘴的內(nèi)徑D=（2.5—3.5）dw其中D表示噴嘴內(nèi)徑（mm），dw表示鎢極直徑（mm）。

5. 氣體流量：在保證保護(hù)效果良好的前提下盡量減小氣體流量，以降低成本。雖然焊縫所處的位置不同，但是它們也有著共同的規(guī)律，實(shí)踐證明，選擇合適的焊接工藝參數(shù)、保持正確的焊條角度和掌握好運(yùn)條三個(gè)動(dòng)作、嚴(yán)格地控制熔池的溫度，焊接立焊時(shí)，就能得到優(yōu)良的焊縫質(zhì)量和美觀的焊縫成型。單流量鈦小，噴出來的氣流挺度差，輕飄無力，容易受外界氣流的干擾，影響保護(hù)效果，同時(shí)電弧也不能穩(wěn)定燃燒，焊接中可以看到有氧化物在熔池表面漂移，焊縫發(fā)黑而無光亮。流量太大，不但會(huì)浪費(fèi)保護(hù)氣，還會(huì)是焊縫冷卻過快，不利于焊縫成形，同時(shí)容易形成紊流而卷入空氣，破壞保護(hù)效果。氣體流量Q主要取決于噴嘴直徑和保護(hù)氣體種類，也與被焊金屬的性質(zhì)、焊接速度、坡口形式、鎢極外伸長度和電弧長度有關(guān)。手工焊時(shí)可用經(jīng)驗(yàn)公式Q=（0.18-1.2）D計(jì)算，D為噴嘴直徑，單位為mm，Q單位為L/mm。當(dāng)D≥12mm時(shí)系數(shù)取1.2，D≤12mm時(shí)，系數(shù)取0.8，以達(dá)到挺度基本一直。

6. 焊接速度：焊接速度取決于工件材質(zhì)和厚度，還應(yīng)與焊接電流和預(yù)熱溫度相配合，以保證熔深和熔寬。

7. 噴嘴與工件間的距離、鎢極外伸和電弧長度：在不影響氣體保護(hù)效果和便于操作的情況下，這些參數(shù)越短越好。

立焊的操作要領(lǐng)：

1)應(yīng)采用能率較小的火焰進(jìn)行焊接；

2) 嚴(yán)格控制熔池溫度，熔池面積不能太大，熔池深度也應(yīng)小些。焊接電流應(yīng)較平焊小10—15%。；

3) 焊炬應(yīng)沿焊接方向向上傾斜一定角度，一般與焊件保持60--80°；

4) 為控制熔池溫度，焊炬隨時(shí)作上下運(yùn)動(dòng)，使熔池有冷卻的機(jī)會(huì)，保證熔池受熱適當(dāng)；

5)可用半圓弧形的橫向擺動(dòng)加挑弧（滅弧）的操作法。

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