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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生的一個重大問題。即使很小的縫隙也可能導致焊縫不合規范，并導致焊點故障。其實，絕大多數的鋁合金都可以實現成功焊接、不發生破損等相關問題。關鍵是使用合適的填充金屬絲、適當的工序來完成焊接。

有兩種類型的開裂——熱開裂和應力開裂，熱開裂是焊鋁時比較常見的。熱開裂是焊接復合物時常遭遇一個麻煩，它會影響金屬焊接的凝固程度。

有三個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計，來處理基礎金屬，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，這會產生低開裂敏感度的焊接金屬組合。當焊接具有低裂紋敏感性的鋁材時，會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，會選擇低裂紋敏感性的不同成分的填充金屬絲。鋁合金焊接出的產品對于設備制造商來說，鋁材好處多多——高強度重量比、高耐腐蝕性、高導熱性、導電性，都使它成為焊接行業非常普遍的材料。

鋁填充金屬絲，均按照美國焊接學會（AWS）的分類，對應鋁業協會的相關注冊號碼，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。需要一個有信譽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生的一個重大問題。即使很小的縫隙也可能導致焊縫不合規范，并導致焊點故障。其實，絕大多數的鋁合金都可以成功焊接，不發生破損。關鍵是使用合適的填充金屬絲、適當的工序來焊接。

焊縫設計是另一個重要的考慮因素，可以影響焊縫的組合物，有助于防止熱裂紋。反復斷弧收尾法：當焊接到終點時，在弧坑作數次反復熄弧—引弧，直到填滿弧坑為止。無斜角的焊縫，會導致基本金屬熔焊稀釋率不夠，有適當斜角的焊縫，就可以充分稀釋。這就意味著可以在一個斜面邊緣，增加在焊縫沉積的填料金屬的量，產生一個不太可能開裂的復合層。有些鋁基合金，比如6XXX系列，是可能強烈影響熱開裂的非常重要的一種因素。

應力開裂

雖然不像熱開裂那么普遍，應力開裂也可能影響鋁的焊接。導致應力開裂的一個主要原因是：在焊縫凝固和冷卻時的過度收縮率。適當的時候選擇含有硅的填充金屬絲，能減少收縮壓力，有助于避免應力裂紋。

焊鋁過程中出現的大部分裂縫，會在焊口（通常用來定義焊頭里不希望出現的凹陷）里出現，常被忽視。因氫在鈦中的溶解度隨溫度升高而下降，焊接時，沿熔合線附近加熱溫度高，會引起氫的析出，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，就可能擴大到整個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設備上的自動焊口填補功能，要么用其他已經批準的焊口填補方法。

提高焊接移動速度，有助于減少應力開裂的可能性，因為這樣做可以縮小熱影響區，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力水平，也可以用預熱來起到幫助作用。這反過來也會降低應力開裂的可能性。

要避免在非常冷的情況下焊接鋁，要避免預熱操作導致的過熱——150°F的預熱溫度，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，我們的專業的！

鋁合金焊接亞弧焊必備的小技巧知識

1. 根據工件材質規格選擇焊絲牌號規格和鎢極牌號：選用焊絲太細不但生產率低，并且由于比表面積大，相應帶入焊縫中的雜質也多。

2. 根據工件特性和焊絲規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，對于6005A、6082、5083母材來說,選擇的焊絲牌號為5087/AlMg4。鎢極直徑選用過小則使鎢極熔化和蒸發，或引起電弧不穩和焊縫夾鎢等現象出現。鎢極直徑選用過大，在用交流電源焊接時會出現電弧漂移而分散或出現偏弧現象。如果鎢極直徑選用合適，交流焊接時一般端部會熔成圓球形。選用鎢極（一般來說直徑2.4mm用的比較多，它的電流造應范圍是150A—250A，鋁例外）。

鎢極直徑一般應等于或大于焊絲直徑，焊接薄工件或熔點低的鋁鎂合金時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，取決于鎢極種類和規格。酸性焊條對銹不很敏感，若銹得較輕，而且對焊縫質量要求不高時，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，同時電流太小造成生產效率降低會浪費亞氣。電流太大，容易形成凸瘤和燒穿缺陷，熔池溫度過高時，會出現咬邊、焊道成形不美觀。電流大小要適當，根據經驗，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，當鎢極直徑小于3mm時，從計算值減去5-10A，當鎢極直徑大于4mm時，計算值再加10-15A。同時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：氣體保護區的大小與噴嘴直徑相關的，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；噴嘴直徑過小保護效果變差，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)一定要滾平才進入下道工序(裝骨材)。根據鎢極的直徑選用多大的噴嘴，鎢極直徑的2.5—3.5倍是噴嘴的內徑D=（2.5—3.5）dw其中D表示噴嘴內徑（mm），dw表示鎢極直徑（mm）。

5. 氣體流量：在保證保護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律，實踐證明，選擇合適的焊接工藝參數、保持正確的焊條角度和掌握好運條三個動作、嚴格地控制熔池的溫度，焊接立焊時，就能得到優良的焊縫質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，影響保護效果，同時電弧也不能穩定燃燒，焊接中可以看到有氧化物在熔池表面漂移，焊縫發黑而無光亮。流量太大，不但會浪費保護氣，還會是焊縫冷卻過快，不利于焊縫成形，同時容易形成紊流而卷入空氣，破壞保護效果。氣體流量Q主要取決于噴嘴直徑和保護氣體種類，也與被焊金屬的性質、焊接速度、坡口形式、鎢極外伸長度和電弧長度有關。手工焊時可用經驗公式Q=（0.18-1.2）D計算，D為噴嘴直徑，單位為mm，Q單位為L/mm。當D≥12mm時系數取1.2，D≤12mm時，系數取0.8，以達到挺度基本一直。

6. 焊接速度：焊接速度取決于工件材質和厚度，還應與焊接電流和預熱溫度相配合，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：在不影響氣體保護效果和便于操作的情況下，這些參數越短越好。

立焊的操作要領：

1)應采用能率較小的火焰進行焊接；

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

3) 焊炬應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，焊炬隨時作上下運動，使熔池有冷卻的機會，保證熔池受熱適當；

5)可用半圓弧形的橫向擺動加挑弧（滅弧）的操作法。

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