铝及铝合金 铝合金弧焊技术 理化性能 焊接特点 焊接难易度 焊前准备 焊接改善 一、理化性能 铝的焊接较容易实现，与钢的焊 接相比存在许多不同点。 牌号主要合金元素 1xxx99%Al 2xxxCu 3xxxMn 4xxxSi 5xxxMg 6xxxMg和Si 7xxxZn 8xxxFe、Ni或Li 牌 号 热处理强化强 度耐蚀性焊接性工艺性用 途 1xxx不可最低最佳无问题较差电气和化学工业 2xxx适当的很高较差 部分无问题部 分较难 较佳 航空器、螺丝及温度 较高行业 3xxx不可低较差无问题最佳无缝管、易拉罐 4xxx不可中等中等无问题中等 硬钎料和焊接电极 铝及铝合金理化性能对比表一: 牌 号热处理强化强 度耐蚀性焊接性工艺性用 途 5xxx不可中等良好最好中等 手柄、管道、防 弹衣 6xxx可中等良好良好较佳 交通工具（行李 架、门、窗、车 身、等） 7xxx可高较差 部分良好 部分较难 最佳航空器机架结构 8xxx可很高最佳无问题最佳 瓶盖、散热器、 铝箔、航空器 铝及铝合金理化性能对比表二： 铝合金状态表示法表一 代 号数 字说 明 F无铸态 O无退火状态 H 1单纯应变硬化 2应变硬化然后不完全退火 3应变硬化然后稳定化处理 W无固溶热处理状态 T 1高温成形过程冷却后自然时效 2退火状态（仅限铸件） 3固溶热处理后冷加工 4固溶热处理后自然时效 5高温成形过程冷却后人工时效 代 号数 字说 明 T 6固溶热处理后人工时效 7固溶热处理后稳定化处理 8 固溶热处理后再热处理，冷加工和人工 时效 9固溶热处理后人工时效再冷加工 10高温成形过程冷却后人工时效再热处理 铝合金状态表示法表二： 1、表面覆盖有一层氧化物薄膜； 2、高导热性； 3、高热膨胀系数； 4、低熔点； 5、温度接近熔点时，颜色不发生改变。 二、焊接特点 铝与钢焊接的不同点 问题铝氧化铝薄膜 熔 点600C2050C 比 重2.713.95 结 论 氧化铝的熔点约为,铝的3.4倍，比重约为铝的1.4 倍，会阻碍金属之间的熔合，易形成夹渣。 铝和氧的亲和力很强， 常温下会 在表面生成厚0.10.2mm致密Al2O3 薄膜；有利于防腐，但不利于弧焊。 气体保护焊焊钢的电流(A)焊铝合金的电流(A) 焊接2mm材料406080120 结 论运行成本较高，需用新工艺来降低运行成本。 铝的导热系数约为钢的3 5倍， 焊接需要消耗更多的热量，需功率大的 焊接热源与设备。 焊瘤 焊接缺陷 咬边 未焊透 塌陷 夹渣 烧穿 氢气孔 热裂纹 热裂纹 塌陷 氢气孔 热裂纹 热裂纹 夹渣 氢气孔 T（K）=273.15+t() 氢熔融状态(ml/g)高温凝固状态（ml/g） 溶解度0.00690.00036 结 论前后相差近20倍, 直接导致铝合金在冷却时会逸出大量过饱和氢 问题钢的冷却速度铝合金的冷却速度 冷却速度147 结 论 快速冷却过程中，氢气来不及逸出会在焊缝金属中形成气孔。因 此，焊缝产生气孔的倾向非常大。也需采用新工艺来保证连接强 度，同时考虑工场除湿 氢气孔形成与解决举例 氢的主要来源 焊丝 H2 油污油漆 灰尘 氧化铝 受潮 气象 问题钢铝合金 热膨胀系数0.0000118 /0.0000238 / 结晶收缩率2.3%6% 结 论 铝的线膨胀系数和结晶收缩率比钢大2倍，这 种尺寸变化与倾向在加上杂质与合金元素的作用 ，会在刚性较大的接头中产生裂纹，在刚性较低 的部分产生变形。因此，需要设计合理的焊缝和 接头及在薄管与钣金连接的地方采用新工艺是首 要任务。 热裂纹形成与解决举例 热裂纹的常见形态 问题钢的焊接铝合金的焊接 颜色观察有明显变化没有明显变化 结 论 常因温度过高不易被察觉而导致烧穿或严重 塌陷，特别是起收弧的方法上人工不容易掌握； 焊接关键部件时需要较高技能。因此，在工艺设 计时，关键工序需尽量启用机器人工作站来确保 焊接质量；如主梁、框架、薄壁件与钣金件的焊 接等。 烧穿和塌陷形成与解决举例 化学工业出版社： 美Woward B. Cary 与Scott C. Helzer 巨著现代焊接技术原著第六版395页 三、焊接难易度嗯！。 没有这么难嘛！ 铝合金的焊接 比焊钢件容易。 哎呀！。 就是薄壁件焊后变 形了。七拱八翘的 ，的想个什么办法 才好啊！ 焊接变形与尺寸控制举例 设计措施合理选择 焊接尺寸 合理选择 焊接形式 减少不必 要的焊缝 合理安排 焊缝位置 工艺措施 焊前预防 过程控制 焊后矫正 预变形法 焊前 预防 预拉伸法 刚性固定组装法 过程 控制 合理的方法 规范的参数 合理的顺序 随焊两侧加热 随焊碾压 随焊激冷 3mm 材料随 焊激冷 MIG焊 TIG焊 保湿棉 冷却法 恒温恒湿 空冷法 冷却装置法 随焊激冷 尺寸控制 焊后 校正 加热矫形法 机械校形 局部 热矫正 整体 热矫正 四、焊前准备 项目位置要求焊前焊口的清理方法 焊丝无 采用已经可靠表面处理、并未被氧化或受污染的焊 丝，开包后应在8小时内施焊；否则应重新进行化 学法清理。 坡口内外3050mm 1、丙酮清除油污； 2、采用机械法。 结 论采用机械清理氧化皮和丙酮油污；这样质量稳定经济。 项目使用方法 丙酮除油污 将丙酮注入到矿泉水瓶中，瓶盖上扎几个小孔，雾状喷洒在铝合金表面， 用工业擦拭纸或布清洁即可。 机械法用0.3mm以上的不锈钢丝做刷子，采用风动打磨或手动打磨。 化学法 用约70 510%的NaOH溶液浸泡3060秒或用常温510%的NaOH 溶液浸泡3分钟后；接着在常温下用约15%的HNO3浸泡2分钟左右后用温 水清洗。或用冷水冲洗，再使其完全干燥。 结 论铝合金焊接应选择参数自适应MIG/TIG弧焊机。 项目位置要求焊接坡口加工基本要求与装配 3mm管材a1 平整、无毛刺、无钝边和飞边；角度7075为宜。 3mm管材a2管内壁应倒0.51.5mm的角，其他同上。 3管材组对a2 内壁平齐、错边量应符合b0.5mm；间隙尽可能等于零 。 不同壁厚组对a1+a2对接焊应有14的过渡段,其他同上。 结 论各工位有冷却时间，坡口这时采用机械法比较经济。 焊缝背面是否倒角对焊缝的影响 Al2O3 Al2O3 机械法去 除氧化皮 比较适用 ！ MIG焊机 TIG焊机 铝焊丝 TIG焊枪 双工位 MIG焊机 MIG焊枪 项目焊机的品质要求焊机的使用要求 TIG焊机 参数稳定、调节灵活和安全 可靠；具有陡降的外特性和 足够的电容量性能；具有引 弧、稳弧和消除直流分量装 置。 焊机在使用前，先检查接地 是否完好，冷却水路和气路 是否畅通，其各项功能须确 保能正常工作。 MIG焊 机 恒流电源与电压反馈送丝； DSP全数字化双脉冲多功能 ；具有专家数据库，电压、 电流自动运算匹配。 结论采用MIG/TIG参数自适应数字化焊机。 项目铝合金惰性气体保护焊焊接环境的基本参数和要求 焊接气象 相对湿度75%，环境温度5，风速3m/min 作业区域 除尘、除烟、防风、防雨雪及防止弧光干扰设施，烟尘6mg/m3铝粉尘防 爆极限4mg/m3 作业人员 防弧光头罩，防护服，8小时85dB，适宜的作业温度1228 武汉气象 相对湿度83，环境温度-18.142.2 结 论 全铝MIG焊时车间应全面制冷除尘通风，焊接工序安装局部恒温恒湿、除尘 及具备防弧光设施的焊接工房同时作业人员穿戴防护设备。 西南铝业企业标准； 国家相关焊接安全防护标准见后页 焊接场所应保持清洁；除应有防风、防雨雪、除尘、除烟 、防噪声及多人操作的防弧光设施外，还应保证焊接时相对湿 度80%，环境温度5， 风速0.3m/s 。 尽量选用大直径焊丝 铝合金系列焊接形式焊接材料选用 Al-Mg弧焊 CB-AMr2、CB-AMr3、CB-AMr6、CB- AMr61、 CB-AMr63、1557、1577 Al-Cu弧焊01201、01217 结 论焊丝原则上选择与母材成分相同的铝及铝合金焊丝或板条 材料厚度保护气体的选用使用特点 8mmAr100%电弧稳定、引弧方便 8mmAr70 % + He30 % 焊接速度更快、气孔率减少 ，熔深增加 对气孔 要求高、多接头 组合处 Ar70 % + He30 %同上 选用纯度99.95%的Ar或者He 效果 比较 组对与定型焊要点 由于铝及铝合金管导热快、熔池结晶快 ，所以，组对时不留间隙、钝边；应避免强 制进行，以减少焊接后产生较大的残余应力 ，定位焊缝长度10-15mm为准。 定位焊位置在管的7点、9点、12点处 ；定位焊焊缝常做为正式焊缝保留，发现问 题应及时处理。 MIG焊 五、焊接改善 厚度5mm焊件不需要预热（体积较 大的除外），焊前在试板上试焊，当确认无 气孔后再进行正式焊接。 采用高频引弧，起弧点应越过中心线 20mm左右，并停留不动约2-3秒。 然后在保证焊透的情况下，采用大电 流、快速焊；焊丝不摆动，焊丝端部不应离 开氩气保护区。如离开氩气保护区，焊丝端 部应剪掉。 TIG焊 铝弧焊改善课题解决方案 如何增大氩气保护区和 保护效果 采用大直径焊枪喷嘴，加大焊枪 氩气流量；当喷嘴上有明显阻碍氩气 气流流通的飞溅物附着时，必须将飞 溅物清除或更换喷嘴。 如何有效防止气孔的产生采用大电流、快速焊。 如何有效避免产生缩孔 收弧时，注意填满弧坑,缩小溶池, 终点的结合处应焊过2030mm；停 弧后，要延迟停气6秒。 什么方法才有利于焊透 可旋转的工装上进行铝及铝合金 管角焊、对接平焊时，焊炬应处于稍 带上坡焊位置。 按HGJ222-1992铝及铝合金焊接技术规 范对所有焊缝进行表面及内部射线、超声波探 伤检查。 超声波探伤仪 相控阵超声波 探伤仪 参考文献： 1、车间空气中电焊烟尘卫生标准 GB16194-1996 2、工业企业设计卫生标准TJ36-1979 3、工业企业噪声控制设计规范 GBJ87-1985 4、工业企业采暖、通风和空气调节设计规范 5、焊接与切割安全 GB 9448-1999 6、工业企业照明设计标准GB50034-92 7、氩气GBT4842-1995 8、焊接防护服 GB157011995 9、焊接眼、面防护具 GBT 3609.11994 谢 谢 End