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      鋁焊接工藝及鋁合金焊接知識

      鋁焊接工藝及鋁合金焊接知識
      2012-10-14 21:28:38

      鋁焊接工藝及鋁合金焊接知識
       

      第一章:鋁及鋁合金的焊接方法
      1.鋁及鋁合金的焊接特點
      (1)鋁在空氣中及焊接時極易氧化,生成的氧化鋁(Al2O3)熔點高、非常穩定,不易去除。阻礙母材的熔化和熔合,氧化膜的比重大,不易浮出表面,易生成夾渣、未熔合、未焊透等缺欠。鋁材的表面氧化膜和吸附大量的水分,易使焊縫產生氣孔。焊接前應采用化學或機械方法進行嚴格表面清理,{TodayHot}清除其表面氧化膜。在焊接過程加強保護,防止其氧化。鎢極氬弧焊時,選用交流電源,通過“陰極清理”作用,去除氧化膜。氣焊時,采用去除氧化膜的焊劑。在厚板焊接時,可加大焊接熱量,例如,氦弧熱量大,利用氦氣或氬氦混合氣體保護,或者采用大規范的熔化極氣體保護焊,在直流正接情況下,可不需要“陰極清理”。
      (2)鋁及鋁合金的熱導率和比熱容均約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍多。鋁的熱導率則是奧氏體不銹鋼的十幾倍。在焊接過程中,大量的熱量能被迅速傳導到基體金屬內部,因而焊接鋁及鋁合金時,能量除消耗于熔化金屬熔池外,還要有更多的熱量無謂消耗于金屬其他部位,這種無用能量的消耗要比鋼的焊接更為顯著,為了獲得高質量的焊接接頭,應當盡量采用能量集中、功率大的能源,有時也可采用預熱等工藝措施。{HotTag}
      (3)鋁及鋁合金的線膨脹系數約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍。鋁凝固時的體積收縮率較大,焊件的變形和應力較大,因此,需采取預防焊接變形的措施。鋁焊接熔池凝固時容易產生縮孔、縮松、熱裂紋及較高的內應力。生產中可采用調整焊絲成分與焊接工藝的措施防止熱裂紋的產生。在耐蝕性允許的情況下,可采用鋁硅合金焊絲焊接除鋁鎂合金之外的鋁合金。在鋁硅合金中含硅0.5%時熱裂傾向較大,隨著硅含量增加,合金結晶溫度范圍變小,流動性顯著提高,收縮率下降,熱裂傾向也相應減小。根據生產經驗,當含硅5%~6%時可不產生熱裂,因而采用SAlSi條(硅含量4.5%~6%)焊絲會有更好的抗裂性。
      (4)鋁對光、熱的反射能力較強,固、液轉態時,沒有明顯的色澤變化,焊接操作時判斷難。高溫鋁強度很低,支撐熔池困難,容易焊穿。
      (5)鋁及鋁合金在液態能溶解大量的氫,固態幾乎不溶解氫。在焊接熔池凝固和快速冷卻的過程中,氫來不及溢出,極易形成氫氣孔?;≈鶜夥罩械乃?、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分,都是焊縫中氫氣的重要來源。因此,對氫的來源要嚴格控制,以防止氣孔的形成。
      (6)合金元素易蒸發、燒損,使焊縫性能下降。
      (7)母材基體金屬如為變形強化或固溶時效強化時,焊接熱會使熱影響區的強度下降。
      (8) 鋁為面心立方晶格,沒有同素異構體,加熱與冷卻過程中沒有相變,焊縫晶粒易粗大,不能通過相變來細化晶粒。
      2.焊接方法
      幾乎各種焊接方法都可以用于焊接鋁及鋁合金,但是鋁及鋁合金對各種焊接方法的適應性不同,各種焊接方法有其各自的應用場合。氣焊和焊條電弧焊方法,設備簡單、操作方便。氣焊可用于對焊接質量要求不高的鋁薄板及鑄件的補焊。焊條電弧焊可用于鋁合金鑄件的補焊。惰性氣體保護焊(TIG或MIG)方法是應用最廣泛的鋁及鋁合金焊接方法。鋁及鋁合金薄板可采用鎢極交流氬弧焊或鎢極脈沖氬弧焊。鋁及鋁合金厚板可采用鎢極氦弧焊、氬氦混合鎢極氣體保護焊、熔化極氣體保護焊、脈沖熔化極氣體保護焊。熔化極氣體保護焊、脈沖熔化極氣體保護焊應用越來越廣泛(氬氣或氬/氦混合氣)。
      第二章 鋁及鋁合金MIG焊焊接接頭缺陷及防止措施
      鋁及鋁合金MIG焊時,焊接接頭常見的缺陷主要有焊縫成形差、裂紋、氣孔、燒穿,未焊透、未熔合、夾渣等。

      1. 焊縫成形差

      焊縫成形差主要表現在焊縫波紋不美觀,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;焊縫滿溢等。

      1. 產生原因

      ⑴焊接規范選擇不當;
      ⑵焊槍角度不正確;
      ⑶焊工操作不熟練;
      ⑷導電嘴孔徑太大;
      ⑸焊接電弧沒有嚴格對準坡口中心;
      ⑹焊絲、焊件及保護氣體中含有水分;

      1. 防止措施

      ⑴反復調試選擇合適的焊接規范;
      ⑵保持焊槍合適的傾角;
      ⑶加強焊工技能培訓;
      ⑷選擇合適的導電嘴徑;
      ⑸力求使焊接電弧與坡口嚴格對中;
      ⑹焊前仔細清理焊絲、焊件;保證保護氣體的純度。

      1. 裂紋

      鋁及鋁合金焊縫中的裂紋是在焊縫金屬結晶過程中產生的,稱為熱裂紋,又稱結晶裂紋。其形式有縱向裂紋、橫向裂紋(往往擴展到基體金屬),還有根部裂紋、弧坑裂紋等等。裂紋將使結構強度降低,甚至引起整個結構的突然破壞,因此是完全不允許的。

      1. 產生原因

      ⑴焊縫間隙的深寬比過大;
      ⑵焊縫末端的弧坑冷卻快;
      ⑶焊絲成分與母材不匹配;
      ⑷操作技術不正確。

      1. 防止措施

      ⑴適當提高電弧電壓或減小焊接電流,以加寬焊道而減小熔深;
      ⑵適當地填滿弧坑并采用衰減措施減小冷卻速度;
      ⑶保證焊絲與母材合理匹配;
      ⑷選擇合適的焊接參數、焊接順序,適當增加焊接速度,需要預熱的要采取預熱措施;
      三、氣孔
      在鋁及鋁合金MIG焊中,氣孔是最常見的一種缺陷。要徹底清除焊縫中的氣孔是很難辦到的,只能是最大限度地減小其含量。按其種類,鋁焊縫中的氣孔主要有表面氣孔、彌散氣孔、局部密集氣孔、單個大氣孔、根部鏈狀氣孔、柱狀氣孔等。氣孔不但會降低焊縫的致密性,減小接頭的承載面積,而且使接頭的強度、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. 產生原因

      ⑴氣體保護不良,保護氣體不純;
      ⑵焊絲、焊件被污染;
      ⑶大氣中的絕對濕度過大;
      ⑷電弧不穩,電弧過長;
      ⑸焊絲伸出長度過長、噴嘴與焊件之間的距離過大;
      ⑹焊絲直徑與坡口形式選擇不當;
      ⑺在同一部位重復起弧,接頭數太多。

      1. 防止措施

      ⑴保證氣體質量,適當增加保護氣體流量,以排除焊接區的全部空氣,消除氣體噴嘴處飛濺物,使保護氣流均勻,焊接區要有防止空氣流動措施,防止空氣侵入焊接區,保護氣體流量過大, 要適當適當減少流量;
      ⑵焊前仔細清理焊絲、焊件表面的油、污、銹、垢和氧化膜,采用含脫氧劑較高的焊絲;
      ⑶合理選擇焊接場所;
      ⑷適當減少電弧長度;
      ⑸保持噴嘴與焊件之間的合理距離范圍;
      ⑹盡量選擇較粗的焊絲,同時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,這對降低孔率是行之有效的;
      ⑺盡量不要在同一部位重復起弧,老板娘重復起弧時要對起弧處進行打磨或刮除清理;一道焊縫一旦起弧后要盡量焊長些,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域;

      1. 燒穿
      2. 產生原因

      ⑴熱輸入量過大;
      ⑵坡口加工不當,焊件裝配間隙過大;
      ⑶點固焊時焊點間距過大,焊接過程中產生較大的變形量;
      ⑷操作姿勢不正確。

      1. 防止措施

      ⑴適當減小焊接電流、電弧電壓,提高焊接速度;
      ⑵加大鈍邊尺寸,減小根部間隙;
      ⑶適當減小點固焊時焊點間距;
      ⑷焊接過程中,手握焊槍姿勢要正確,操作要熟練。
      五、未焊透
      1、產生原因
      ⑴焊接速度過快,電弧過長;
      ⑵坡口加工不當,裝配間隙過??;
      ⑶焊接技術較低,操作姿勢掌握不當;
      ⑷焊接規范過??;
      ⑸焊接電流不穩定。
      2、防止措施
      ⑴適當減慢焊接速度,壓低電??;
      ⑵適當減小鈍邊或增加要部間隙;
      ⑶使焊槍角度保證焊接時獲得最大熔深,電弧始終保持在焊接熔池的前沿,要有正確的姿勢;
      ⑷增加焊接電流及電弧電壓,保證母材足夠的熱輸入獲得量;
      ⑸增加穩壓電源裝置或避開開用電高峰。
      六、未熔合

      1. 產生原因

      ⑴焊接部位氧化膜或銹未清除干凈;
      ⑵熱輸入不足;
      ⑶焊接操作技術不當。

      1. 防止措施

      ⑴焊前仔細清理待焊處表面;
      ⑵提高焊提高電流、電弧電壓,減速小焊接速度;
      ⑶焊接時要稍微采用運條方式,在坡口面上有瞬間停歇,焊絲在熔池的前沿,提高焊工技術。
      七、夾渣
      1、產生原因
      ⑴焊前清理不徹底;
      ⑵焊接電流過大,導致電嘴局部熔化混入熔池而形成夾渣;
      ⑶焊接速度過高。

      1. 防止措施

      ⑴加強焊接前的清理工作,多道焊時,每焊完一道同樣要進行焊縫清理;
      ⑵在保證熔透的情況下,適當減少焊接電流,大電流焊接時,導電嘴不要壓得太低;
      ⑶適當降低速度,采用含脫氧劑較高的焊絲,提高電弧電壓。

       

      第三章容器用鋁材的焊接
      一、容器用鋁材的焊接
      鋁材具有優異的物理特性和力學性能,其密度低、強度高、熱導率高、電導率高,耐蝕能力強。鋁材廣泛用于容器、機械、電力、化工、航空、航天等焊接結構的產品上。
      (一)鋁材的分類及牌號表示方法
      1. 鋁材的分類
      (1)按有無合金成分,鋁材分為純鋁及鋁合金。鋁合金按合金系列又分為Al-Mn合金、Al-Cu合金、Al-Si合金和Al-Mg合金等。
      (2)按壓力加工能力,可分為變形鋁和非變形鋁(例如:鑄鋁)。
      (3)按能否熱處理強化,鋁合金又分為非熱處理強化鋁和熱處理強化鋁。鋁沒有同素異構體,純鋁、鋁錳合金、鋁鎂合金等不可能通過熱處理相變來提高強度。但是,鋁銅和鋁鎂硅等合金可通過固溶時效析出強化相提高強度,稱為可熱處理強化鋁。不能通過固溶時效析出強化相提高強度的稱為不可熱處理強化鋁。
      2. 牌號表示方法和狀態代號
      (1)四位數字體系牌號命名方法 1997年1月1號,我國開始實施GB/T16474?996《變形鋁和鋁合金牌號表示方法》標準。新的牌號表示方法采用變形鋁和鋁合金國際牌號注冊組織推薦的國際四位數字體系牌號命名方法,例如工業純鋁有1070、1060等,Al-Mn合金有3003等,Al-Mg合金有5052、5086等。
      (2)四位字符體系牌號命名方法 1997年1月1號前,我國采用前蘇聯的牌號表示方法。一些老牌號的鋁及鋁合金化學成分與國際四位數字體系牌號不完全吻合,不能采用國際四位數字體系牌號代替,為保留國內現有的非國際四位數字體系牌號,不得不采用四位字符體系牌號命名方法,以便逐步與國際接軌。例如:老牌號LF21的化學成分與國際四位數字體系牌號3003不完全吻合,于是,四位字符體系表示的牌號為3A21。
      四位數字體系和四位字符體系牌號第一個數字表示鋁及鋁合金的類別,其含義如下:
      1)1XXX系列棗工業純鋁;
      2)2XXX系列棗Al-Cu、Al-Cu-Mn合金,;
      3)3XXX系列棗Al-Mn合金;
      4)4XXX系列棗Al-Si合金;
      5)5XXX系列棗Al-Mg合金;
      6)6XXX系列棗Al-Mg-Si合金;
      7)7XXX系列棗Al-Mg-Si-Cu合金;
      8)8XXX系列棗其它。
      (3)鋁鑄件牌號 我國容器用鋁鑄件牌號采用ZAl+主要合金元素符號+合金元素含量數百分率表示。例如;ZAlSi7Mg1A、ZAlCu4、ZAlMg5Si等。
      (4)狀態代號 相同牌號的鋁及鋁合金,狀態不同時,力學性能不相同。按照GB/T16475《變形鋁和鋁合金狀態代號》標準,新狀態代號規定如下:

      1. O棗 退火狀態
      2. H112棗熱作狀態
      3. T4棗固溶處理后自然時效狀態
      4. T5棗高溫成形過程冷卻后人工時效狀態
      5. T6棗固溶處理后人工時效狀態

      (二)鋁容器的應用特點和容器規范采用的鋁及鋁合金

      1. 鋁容器的應用特點

      (1)鋁在空氣和氧化性水溶液介質中,其表面較易產生致密的氧化鋁鈍化膜,它在一些氧化性介質中具有良好的耐蝕性。在高溫濃硝酸中,純鋁的耐蝕性優于不銹鋼。鋁材常作為耐蝕容器材料。
      (2)對一些腐蝕性不太強,但要求防鐵污染的介質,如化纖生產介質等,鋁有較好的耐蝕性,而且沒有鐵污染物料,因此,鋁材常作為防鐵污染的容器的材料。其他有色金屬容器也能防鐵污染,但鋁最便宜。
      (3)鋁是面心立方晶格,沒有同素異構體,低溫下不存在像鐵素體鋼那樣的脆性轉變,鋁容器的最低設計溫度可達-269℃。鋁材常作為低溫容器的材料。鋁鎂合金中的鎂含量較高時,會以金屬間化合物Mg2Al3和Mg5Al8在晶間析出,使鋁鎂合金在某些介質中產生應力腐蝕敏感性,只有在65℃以下使用才不會產生應力腐蝕,因此含鎂量超過了3%的鋁鎂合金規定設計溫度不超過65℃。析出相過多也會降低沖擊韌性,因此含鎂量超過3%的鋁鎂合金及其焊接接頭應檢驗沖擊韌性。其他鋁和鋁容器,包括低溫鋁容器均不要求進行沖擊韌性檢驗。
      (4) 由于鋁鎂硅合金固溶時效狀態強度高,塑性也較好,焊接性好,焊接接頭在焊后狀態仍能保持較高的強度,因而常用作容器用高強度鋁合金。鋁,特別是純鋁的規定非比例伸長應力很低,在小的載荷下即會產生塑性變形。鋁容器在使用與運輸時,應注意碰撞變形。
      (5) 為了得到好的塑性,純鋁、鋁錳合金和鋁鎂合金的變形鋁材都只在退火狀態或熱作狀態使用,不采用冷作狀態。熱作狀態鋁的焊接接頭,焊接熱對熱影響區有退火作用,因而其許用應力也只取退火狀態鋁材的許用應力。只有鋁鎂硅合金和鋁銅合金的鋁材才采用固溶時效狀態,以保證其高強度。
      2.容器規范采用的鋁及鋁合金 要求制造容器的材料具有良好的成形性和焊接性,JB/T4734-2002《鋁制焊接容器》中采用的鋁及鋁合金有:

      1. 工業純鋁 1A85、1050A、1060和1200。
      2. Al-Cu合金 2014。
      3. Al-Mn合金 3003和3004。
      4. Al-Mg合金 5A02、5A03、5A05、5052、5052、5058和5086。
      5. Al-Mg-Si合金 6A02、6061和6063。

      這里僅列出1200、3004、5A03和6A02四個典型牌號鋁及鋁合金化學成分,見表6-19,其板材的力學性能見表6-20。其它牌號鋁及鋁合金化學成分和力學性能,可查閱相關標準。
      表6-19 四個典型牌號鋁及鋁合金的主要化學成分


      牌 號

      化 學 成 分*(%)

      Si

      Fe

      Cu

      Mn

      Mg

      Cr

      Ni

      Zn

      Ti

      Al

      其它

      備注

      1200

      L5

      Si+Fe:1.0

      0.05

      0.05

      -

      -

      -

      0.10

      0.15

      余量

      0.05

      工業純鋁

      3004

      -

      0.30

      0.7

      0.25

      1.0~1.5

      0.8~1.3

      -

      -

      0.25

      0.10

      余量

      0.15

      鋁錳合金

      5A03

      LF3

      0.5~0.8

      0.5

      0.10

      0.3~0.6

      3.2~3.8

       

       

      0.20

      0.15

      余量

      0.10

      鋁鎂合金

      6A02

      LD2

      0.5~1.2

      0.5

      0.2~0.6

      或Cr 0.15~0.35

      0.45~0.9

       

       

      0.20

      0.15

      余量

      0.10

      鋁鎂硅
      合金

      *:表中單值為最大值。

       

      表6-20四個典型牌號鋁板的力學性能


      牌 號

      狀 態

      板厚(mm)

      σb(MPa)

      σP 0..2*(MPa)

      1200

      O

      0.8~10.0

      75

      25

      H112

      >4.5~6.5

      95

      50

      >6.5~12.5

      90

      50

      >12.5~50.0

      85

      35

      >50.0~80.0

      80

      25

      3004

      O

      ≤10.0

      150

      60

      5A03

      O

      0.5~4.5

      195

      100

      H112

      >4.5~10.0

      185

      80

      >10.0~25.0

      175

      70

      >25.0~50.06.5

      165

      60

      6A02

      T4

      0.5~4.5

      195

      100

      >4.5~10.0

      175

      90

      T6

      >0.5~10.0

      296

      230

      鋁及鋁合金沒有明顯的屈服限,代之以非比例伸長應力,符號為σP 0..2
      (三)鋁及鋁合金的焊接工藝

      1. 鋁及鋁合金的焊接特點

      (1) 鋁在空氣中及焊接時極易氧化,生成的氧化鋁(Al2O3)熔點高、非常穩定,不易去除。阻礙母材的熔化和熔合,氧化膜的比重大,不易浮出表面,易生成夾渣、未熔合、未焊透等缺欠。鋁材的表面氧化膜和吸附大量的水分,易使焊縫產生氣孔。焊接前應采用化學或機械方法進行嚴格表面清理,清除其表面氧化膜。在焊接過程加強保護,防止其氧化。鎢極氬弧焊時,選用交流電源,通過“陰極清理”作用,去除氧化膜。氣焊時,采用去除氧化膜的焊劑。在厚板焊接時,可加大焊接熱量,例如,氦弧熱量大,利用氦氣或氬氦混合氣體保護,或者采用大規范的熔化極氣體保護焊,在直流正接情況下,可不需要“陰極清理”。
      (2)鋁及鋁合金的熱導率和比熱容均約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍多。鋁的熱導率則是奧氏體不銹鋼的十幾倍。在焊接過程中,大量的熱量能被迅速傳導到基體金屬內部,因而焊接鋁及鋁合金時,能量除消耗于熔化金屬熔池外,還要有更多的熱量無謂消耗于金屬其他部位,這種無用能量的消耗要比鋼的焊接更為顯著,為了獲得高質量的焊接接頭,應當盡量采用能量集中、功率大的能源,有時也可采用預熱等工藝措施。
      (3)鋁及鋁合金的線膨脹系數約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍。鋁凝固時的體積收縮率較大,焊件的變形和應力較大,因此,需采取預防焊接變形的措施。鋁焊接熔池凝固時容易產生縮孔、縮松、熱裂紋及較高的內應力。生產中可采用調整焊絲成分與焊接工藝的措施防止熱裂紋的產生。在耐蝕性允許的情況下,可采用鋁硅合金焊絲焊接除鋁鎂合金之外的鋁合金。在鋁硅合金中含硅0.5%時熱裂傾向較大,隨著硅含量增加,合金結晶溫度范圍變小,流動性顯著提高,收縮率下降,熱裂傾向也相應減小。根據生產經驗,當含硅5%~6%時可不產生熱裂,因而采用SAlSi條(硅含量4.5%~6%)焊絲會有更好的抗裂性。
      (4)鋁對光、熱的反射能力較強,固、液轉態時,沒有明顯的色澤變化,焊接操作時判斷難。高溫鋁強度很低,支撐熔池困難,容易焊穿。
      (5)鋁及鋁合金在液態能溶解大量的氫,固態幾乎不溶解氫。在焊接熔池凝固和快速冷卻的過程中,氫來不及溢出,極易形成氫氣孔?;≈鶜夥罩械乃?、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分,都是焊縫中氫氣的重要來源。因此,對氫的來源要嚴格控制,以防止氣孔的形成。
      (6)合金元素易蒸發、燒損,使焊縫性能下降。
      (7)母材基體金屬如為變形強化或固溶時效強化時,焊接熱會使熱影響區的強度下降。
      (8) 鋁為面心立方晶格,沒有同素異構體,加熱與冷卻過程中沒有相變,焊縫晶粒易粗大,不能通過相變來細化晶粒。
      2. 焊接方法 幾乎各種焊接方法都可以用于焊接鋁及鋁合金,但是鋁及鋁合金對各種焊接方法的適應性不同,各種焊接方法有其各自的應用場合。氣焊和焊條電弧焊方法,設備簡單、操作方便。氣焊可用于對焊接質量要求不高的鋁薄板及鑄件的補焊。焊條電弧焊可用于鋁合金鑄件的補焊。氣體保護焊(鎢極或熔化極)方法是應用最廣泛的鋁及鋁合金焊接方法。鋁及鋁合金薄板可采用鎢極交流氬弧焊或鎢極脈沖氬弧焊。鋁及鋁合金厚板可采用鎢極直流氦弧焊、氬氦混合鎢極氣體保護焊、熔化極氬弧焊(直流反接)、熔化極氦弧焊和氬氦混合熔化極氣體保護焊。
      3.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,按容器要求應使對接接頭的抗拉強度、塑性(通過彎曲試驗)達到規定要求,對含鎂量超過3%的鋁鎂合金應滿足沖擊韌性的要求,對有耐蝕要求的容器,焊接接頭的耐蝕性還應達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)鋁合金焊絲的化學成分一般與母材相應或相近;
      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;
      4)異種鋁材焊接時應按耐蝕較高、強度高的母材選擇焊絲;
      5)不要求耐蝕性的高強度鋁合金(熱處理強化鋁合金)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(注意強度可能低于母材)。
      常用鋁材推薦選用的焊絲牌號見表6-21,不同類別鋁材相焊推薦選用焊絲牌號見表6-22。
      表6-21 常用鋁材推薦選用的焊絲牌號

       

      同牌號鋁材相焊

      氣焊、鎢極氣體保護焊、熔化極氣體保護焊、等離子弧焊用焊絲

       

      同牌號鋁材相焊

      氣焊、鎢極氣體保護焊、 熔化極氣體保護焊、等離子弧焊用焊絲

      1A85

      SAl3

      5A05

      SAlMg-5

      1050A

      SAl-3

      5052

      SAlMg-1

      1060

      SAl-3

      5083

      SAlMg-3

      1200

      SAl-l

      5086

      SAlMg-3

      2014

      SAlSi-1

      5454

      SAlMg-1

      3003

      SAlMn

      6A02

      SAlSi-l

      3004

      SAlMn

      6063

      SAlSi-1

      5A02

      SAlMg-l

      6061

      SAlMg-1,SAlMg-5,SAlSi-1

      5A03

      SAIMg-2

       

       

      表6-22 不同類別鋁材相焊推薦選用焊絲牌號

       

      不同類別鋁材

      鎢極氣體保護焊、 熔化極氣體保護焊、 等離子弧焊用焊絲

      純鋁與鋁錳合金相焊

      SAlMn

      純鋁、鋁錳合金與5A02、5052相焊

      SAlMg-1、SAIMg-5

      純鋁、鋁錳合金與5A03相焊

      SAlMg-2

      純鋁、鋁錳合金與5083、5086相焊

      SAlMg-3

      純鋁、鋁錳合金與5A05、5A06相焊

      SAlMg-5

      純鋁、鋁錳合金、鋁鎂合金與2014、6A02、6061、 6063相焊

      SAlSi-1

      (2)保護氣體 保護氣體為氬氣、氦氣或其混合氣。交流加高頻TIG焊時,采用大于99.9%純氬氣,直流正極性焊接宜用氦氣。MIG焊時,板厚<25 mm時宜用氬氣;板厚25 mm~50 mm時氬氣中宜添加10%~35%的氦氣;板厚50mm-75mm時氬氣中宜添加l0%~35%或50%的氦氣;當板厚>75 mm時推薦采用添加50%~75%氦氣的氬氣。氬氣應符合GB/T 4842?995《純氬》的要求。氬氣瓶壓低于0.5 MPa后壓力不足,不能使用。
      (3)鎢極 氬弧焊用的鎢極材料有純鎢、釷鎢、鈰鎢、鋯鎢四種。純鎢極的熔點和沸點高,不易熔化揮發,電極燒損及尖端的污染較少,但電子發射能力較差。在純鎢中加入1%~2%氧化釷的電極為釷鎢極,電子發射能力強,允許的電流密度高,電弧燃燒較穩定,但釷元素具有一定的放射性,使用時應采取適當的防護措施。在純鎢中加入1.8%~2.2%的氧化鈰(雜質≤0.1%)的電極為鈰鎢極。鈰鎢極電子逸出功低,化學穩定性高,允許電流密度大,無放射性,是目前普遍采用的電極。鋯鎢極可防止電極污染基體金屬,尖端易保持半球形,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。
      4. 焊前準備
      (1)焊前清理 鋁及鋁合金焊接時,焊前應嚴格清除工件焊口及焊絲表面的氧化膜和油污,清除質量直接影響焊接工藝與接頭質量,如焊縫氣孔產生的傾向和力學性能等。常采用化學清洗和機械清理兩種方法。
      1)化學清洗 化學清洗效率高,質量穩定,適用于清理焊絲及尺寸不大、成批生產的工件??捎媒捶ê筒料捶▋煞N??捎帽?、汽油、煤油等有機溶劑表面去油,用40℃~70℃的5%~10%NaOH溶液堿洗3 min~7 min(純鋁時間稍長但不超過20 min),流動清水沖洗,接著用室溫至60℃的30%HNO3溶液酸洗1 min~3 min,流動清水沖洗,風干或低溫干燥。
      2)機械清理 在工件尺寸較大、生產周期較長、多層焊或化學清洗后又沾污時,常采用機械清理。先用丙酮、汽油等有機溶劑擦試表面以除油,隨后直接用直徑為0.15 mm~0.2 mm的銅絲刷或不銹鋼絲刷子刷,刷到露出金屬光澤為止。一般不宜用砂輪或普通砂紙打磨,以免砂粒留在金屬表面,焊接時進入熔池產生夾渣等缺陷。另外也可用刮刀、銼刀等清理待焊表面。
      工件和焊絲經過清洗和清理后,在存放過程中會重新產生氧化膜,特別是在潮濕環境下,在被酸、堿等蒸氣污染的環境中,氧化膜成長得更快。因此,工件和焊絲清洗和清理后到焊接前的存放時間應盡量縮短,在氣候潮濕的情況下,一般應在清理后4 h內施焊。清理后如存放時間過長(如超過24 h)應當重新處理。
      (2)墊板 鋁及鋁合金在高溫時強度很低,液態鋁的流動性能好,在焊接時焊縫金屬容易產生下塌現象。為了保證焊透而又不致塌陷,焊接時常采用墊板來托住熔池及附近金屬。墊板可采用石墨板、不銹鋼板或碳素鋼板等。墊板表面開一個圓弧形槽,以保證焊縫反面成型。也可以不加墊板單面焊雙面成型,但要求焊接操作熟練或采取對電弧施焊能量嚴格自動反饋控制等先進工藝措施。
      (3)焊前預熱 薄、小鋁件一般不用預熱,厚度10 mm~15 mm時可進行焊前預熱,根據不同類型的鋁合金預熱溫度可為100℃~200℃,可用氧一乙炔焰、電爐或噴燈等加熱。預熱可使焊件減小變形、減少氣孔等缺陷。
      5.焊后處理
      (1)焊后清理 焊后留在焊縫及附近的殘存焊劑和焊渣等會破壞鋁表面的鈍化膜,有時還會腐蝕鋁件,應清理干凈。形狀簡單、要求一般的工件可以用熱水沖刷或蒸氣吹刷等簡單方法清理。要求高而形狀復雜的鋁件,在熱水中用硬毛刷刷洗后,再在60℃~80℃左右、濃度為2%~3%的鉻酐水溶液或重鉻酸鉀溶液中浸洗5 min~10 min,并用硬毛刷洗刷,然后在熱水中沖刷洗滌,用烘箱烘干,或用熱空氣吹干,也可自然干燥。
      (2)焊后熱處理 鋁容器一般焊后不要求熱處理。如果所用鋁材在容器接觸的介質條件下確有明顯的應力腐蝕敏感性,需要通過焊后熱處理以消除較高的焊接應力,來使容器上的應力降低到產生應力腐蝕開裂的臨界應力以下,這時應由容器設計文件提出特別要求,才進行焊后消除應力熱處理。如需焊后退火熱處理,對于純鋁、5052、5086、5154、5454、5A02、5A03、5A06等,推薦溫度為345℃;對于2014、2024、3003、3004、5056、5083、5456、6061、6063、2A12、2A24、3A21等,推薦溫度為415℃;對于2017、2A11、6A02等,推薦溫度為360℃,根據工件大小與要求,退火溫度可正向或負向各調20℃~30℃,保溫時間可在0.5 h~2 h之間


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