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鋁合金在我們的生活上應(yīng)用非常的廣泛，主要原因是重量輕，硬度高，受到人們的廣泛使用，然而鋁合金的焊接卻是一門高強(qiáng)度的技術(shù)活。下面小編就來為大家介紹一下鋁合金焊接的特點、焊接方法、難點、焊接材料以及焊前準(zhǔn)備。

鋁合金焊接的特點

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(wěn)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(chǎn)生氣孔。焊接前應(yīng)采用化學(xué)或機(jī)械方法進(jìn)行嚴(yán)格表面清理，清除其表面氧化膜。在焊接過程加強(qiáng)保護(hù)，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(hù)，或者采用大規(guī)范的熔化極氣體保護(hù)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(dǎo)率和比熱容均約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍多。鋁的熱導(dǎo)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(dǎo)到基體金屬內(nèi)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(zhì)量的焊接接頭，應(yīng)當(dāng)盡量采用能量集中、功率大的能源，有時也可采用預(yù)熱等工藝措施。

3、鋁及鋁合金的線膨脹系數(shù)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(yīng)力較大，因此，需采取預(yù)防焊接變形的措施。鋁焊接熔池凝固時容易產(chǎn)生縮孔、縮松、熱裂紋及較高的內(nèi)應(yīng)力。生產(chǎn)中可采用調(diào)整焊絲成分與焊接工藝的措施防止熱裂紋的產(chǎn)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(jié)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(yīng)減小。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，當(dāng)含硅 5%——6%時可不產(chǎn)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(qiáng)，固、液轉(zhuǎn)態(tài)時，沒有明顯的色澤變化，焊接操作時判斷難。高溫鋁強(qiáng)度很低，支撐熔池困難，容易焊穿。

5、鋁及鋁合金在液態(tài)能溶解大量的氫，固態(tài)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帧⒑附硬牧霞澳覆谋砻嫜趸の降乃?，都是焊縫中氫氣的重要來源。因此，對氫的來源要嚴(yán)格控制，以防止氣孔的形成。

6、合金元素易蒸發(fā)、燒損，使焊縫性能下降。

7、母材基體金屬如為變形強(qiáng)化或固溶時效強(qiáng)化時，焊接熱會使熱影響區(qū)的強(qiáng)度下降。

8、鋁為面心立方晶格，沒有同素異構(gòu)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(xì)化晶粒。

鋁合金焊接的焊接方法

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(yīng)性不同，各種焊接方法有其各自的應(yīng)用場合。氣焊和焊條電弧焊方法，設(shè)備簡單、操作方便。氣焊可用于對焊接質(zhì)量要求不高的鋁薄板及鑄件的補(bǔ)焊。焊條電弧焊可用于鋁合金鑄件的補(bǔ)焊。惰性氣體保護(hù)焊（TIG 或 MIG）方法是應(yīng)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(hù)焊、熔化極氣體保護(hù)焊、脈沖熔化極氣體保護(hù)焊。熔化極氣體保護(hù)焊、脈沖熔化極氣體保護(hù)焊應(yīng)用越來越廣泛（氬氣或氬/氦混合氣）。

鋁合金焊接的幾種先進(jìn)工藝:攪拌摩擦焊、激光焊、激光- 電弧復(fù)合焊、電子束焊。針對于焊接性不好和曾認(rèn)為不可焊接的合金提出了有效的解決方法，幾種工藝均具有優(yōu)越性，并可對厚板鋁合金進(jìn)行焊接。

鋁合金焊接的難點

鋁合金由于重量輕、比強(qiáng)度高、耐腐蝕性能好、無磁性、成形性好及低溫性能好等特點而被廣泛地應(yīng)用于各種焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品中，采用鋁合金代替鋼板材料焊接，結(jié)構(gòu)重量可減輕50 %以上。

1、鋁合金焊接接頭軟化嚴(yán)重，強(qiáng)度系數(shù)低，這也是阻礙鋁合金應(yīng)用的最大障礙。

2、鋁合金表面易產(chǎn)生難熔的氧化膜(Al2O3 其熔點為 2060 ℃) ，這就需要采用大功率密度的焊接工藝。

3、鋁合金焊接容易產(chǎn)生氣孔。

4、鋁合金焊接易產(chǎn)生熱裂紋。

5、線膨脹系數(shù)大，易產(chǎn)生焊接變形。

6、鋁合金熱導(dǎo)率大(約為鋼的 4 倍) ，相同焊接速度下，熱輸入要比焊接鋼材大 2——4 倍。

鋁合金焊接的焊接材料

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(yīng)使對接接頭的抗拉強(qiáng)度、塑性(通過彎曲試驗)達(dá)到規(guī)定要求，對含鎂量超過 3％的鋁鎂合金應(yīng)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(yīng)達(dá)到或接近母材的水平。

2、保護(hù)氣體。保護(hù)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(dāng)板厚>75 mm 時推薦采用添加 50％——75％氦氣的氬氣。氬氣應(yīng)符合 GB／T 4842995《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(fā)，電極燒損及尖端的污染較少，但電子發(fā)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(fā)射能力強(qiáng)，允許的電流密度高，電弧燃燒較穩(wěn)定，但釷元素具有一定的放射性，使用時應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施。在純鎢中加入 1.8％——2.2％的氧化鈰(雜質(zhì)≤0.1％)的電極為鈰鎢極。鈰鎢極電子逸出功低，化學(xué)穩(wěn)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。

鋁合金焊接的焊前準(zhǔn)備

1、焊前清理。鋁及鋁合金焊接時，焊前應(yīng)嚴(yán)格清除工件焊口及焊絲表面的氧化膜和油污，清除質(zhì)量直接影響焊接工藝與接頭質(zhì)量，如焊縫氣孔產(chǎn)生的傾向和力學(xué)性能等。

2、墊板。鋁及鋁合金在高溫時強(qiáng)度很低，液態(tài)鋁的流動性能好，在焊接時焊縫金屬容易產(chǎn)生下塌現(xiàn)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、碳素鋼板、銅板或銅棒等。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(yán)格自動反饋控制等先進(jìn)工藝措施。

3、可進(jìn)行焊前預(yù)熱。根據(jù)不同類型的鋁合金預(yù)熱溫度可為 100℃——200℃，可用氧一乙炔焰、電爐或噴燈等加熱。預(yù)熱可使焊件減小變形、減少氣孔等缺陷。 

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