刘晶焊接培训2016年

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1、大家上午好大家上午好 我叫刘晶 铝合金焊接培训铝合金焊接培训 培训目的培训目的 1、技术人员提高技能，并能用所学知识初步 的指导和分析问题。 2、所有焊接人员重新温习并掌握相关的焊接 知识，最终目的是服务于生产。 铝合金的物理化学性质及其用途铝合金的物理化学性质及其用途 铝合金的最大特征是密度低，大约相当于铁的 三分之一左右。 铝的另一特性是导电、导热性能好。纯铝的导 电性仅次于银、铜、金而居第四位，所以，纯铝 和某些合金化程度较低的铝合金常用来代替昂贵 的铜，制作输电线及其它电子组件。 铝合金的物理化学性质及其用途铝合金的物理化学性质及其用途 铝合金的第三个特性是耐蚀性好。这是 由于铝极易氧

2、化，在其表面生成一薄层致 密而坚固的氧化铝(A1203)膜，阻止氧向金属 内部扩散而起保护作用。只有在卤素粒子 及碱粒子的强烈作用下这种氧化膜才会遭 到破坏。 其熔点高达2050。 铝合金的物理化学性质及其用途铝合金的物理化学性质及其用途 因此，在焊接过程中，熔池表面及熔池内部的氧化膜会 阻碍铝合金金属之间的良好熔合，容易造成夹渣。同时氧 化膜还容易吸附水分，焊接时导致焊缝气孔，从而影响铝 合金的焊接质量。 为了保证焊接质量，必须去除表面氧化膜，并防止在 焊接过程中再氧化。另外，铝合金的热导率和比热都很大 ，在焊接过程中大量的热能被迅速传导到基体金属内部， 降低了电弧热的有效利用率，因此焊接厚

3、板时一般都采用 大功率焊接电源或者能量集中的焊接方法，有时还需要预 热、双面焊接等辅助焊接工艺，从而增加了施工难度，提 高了焊接成本。 铝及铝合金的焊接性分析铝及铝合金的焊接性分析 铝合金的焊接问题成为现今焊接技术研究的热点之一。与钢的焊接 相比，铝合金的焊接有其复杂的焊接性；热导率和导电性高，凝固速 率高，表面易形成氧化层，热膨胀系数高，容易形成气孔，凝固温度 范围较大。 铝合金焊接难点及解决措施： (1)极易氧化。在空气中,铝容易同氧结合,生成致密的三氧化二铝薄膜( 厚度约0.1-0.2m),熔点高(约2050),远远超过铝及铝合金的熔点(约 600左右)。氧化铝的密度约为铝的1.4倍,氧

4、化铝薄膜的表面易吸附 水分,焊接时,它阻碍基本金属的熔合,极易形成气孔、夹渣、未熔合等 缺陷,引起焊缝性能下降。 铝及铝合金的焊接性分析铝及铝合金的焊接性分析 (2)易产生气孔。铝和铝合金焊接时产生气孔的主要原因是 氢,由于液态铝可溶解大量的氢,而固态铝几乎不溶解氢,因 此当熔池温度快速冷却与凝固时,氢来不及逸出,容易在焊 缝中聚集形成气孔。氢气孔目前难以完全避免,氢的来源 很多,有电弧焊气氛中的氢,铝板、焊丝表面吸附空气中的 水分等。实践证明,即使氩气按GB/T4842要求,纯度达到 99.99% 以上,但当水分含量达到20ppm时,也会出现大量的 致密气孔,当空气相对湿度超过80%时,焊缝

5、就会出现气 孔。 (3)焊缝变形和形成裂纹倾向大。铝的线膨胀系数和结晶收缩 率约比钢大两倍,易产生较大的焊接变形的内应力,对刚性 较大结构将促使热裂纹的产生。 铝及铝合金的焊接性分析铝及铝合金的焊接性分析 (4)铝的导热系数大 约为钢的4倍,因此,焊接铝和铝合金时,比 焊钢要消耗更多的热量。 (5)合金元素的蒸发和烧损。铝合金中含有低 沸点的元素(如镁、锌、锰等),在高温电弧作 用下,极易蒸发烧损,从而改变焊缝金属的化 学成分,使焊缝性能下降。 铝及铝合金的焊接性分析铝及铝合金的焊接性分析 (6)高温强度和塑性低。高温时铝的强度和塑 性很低,破坏了焊缝金属的成形,有时还容易 造成焊缝金属塌落和

6、焊穿现象。 (7)无色彩变化。铝及铝合金从固态转为液态 时,无明显的颜色变化,使操作者难以掌握加 热温度。 铝及铝合金的焊接工艺要点铝及铝合金的焊接工艺要点 铝及其合金的焊接方法较多，如钨极氩弧 焊、熔化极氩弧焊、变极性等离子弧焊、 激光和电子束焊、搅拌摩擦焊等。各种方 法适合于不同的场合，应根据合金牌号、 焊件厚度、产品结构以及焊接质量要求因 素加以选择。 下面主要讲解钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊 焊接方法焊接方法 （1）钨极氩弧焊 钨极氩弧焊热量比较集中，电弧 燃烧稳定，采用交流或直流反接，可用于焊接铝 合金，能得到高质量的接头。但由于电流大小的 限制，一般用于薄板的焊接，焊接厚板时效率较 低

7、。在普通钨极氩弧焊基础上发展起来的钨极脉 冲氩弧焊，可明显地改善小电流焊接过程的稳定 性，能很好地控制焊接热输入和焊缝成形，特别 适合于薄板和全位置焊接，易于获得高质量的焊 缝。 焊接方法焊接方法 （2）熔化极氩弧焊 与钨极氩弧焊相比，熔化 极氩弧焊可焊的铝合金厚度明显加大，而 且焊接效率高，适合于自动化生产。当采 用脉冲电流焊接时，可减小热输入和焊接 变形。 焊接参数焊接参数 正确选用焊接参数是保证焊接接头质量的重要条 件。焊接参数的选定要考虑接头的形状、尺寸及 焊缝成形的要求，同时还要考虑对气孔、裂纹和 接头软化程度的影响。一般来讲，焊接电流越大 ，焊接速度和送丝速度相应提高，但焊接电流和

8、 焊接速度的配合，应以实践经验和基本理论为依 据，还应通过适当的焊接试验（焊接工艺评定） 来制定详细的焊接工艺规程，以便正确使用。 焊前清理焊前清理 铝及铝合金焊接时，为了保证焊接质量， 在焊前必须清除焊丝（表面抛光焊丝除外 ）和母材表面上的油污和氧化膜。油污的 去除可采用汽油或丙酮、醋酸乙酯、松香 水及四氯化碳等溶剂，而氧化膜的清理有 机械清理及化学清理两种方法，主要介绍 机械清理措施： 焊前清理焊前清理 焊前清理 机械清理主要用于焊缝质量要求 不高、焊件尺寸较大、不易用化学方法清 理或化学清理后又被局部污染的焊件。机 械清理的过程为：用丙酮清洗油污后，用 细钢丝刷、不锈钢丝轮、将坡口两侧各

9、 25mm左右范围内的氧化膜去除，然后再用 丙酮清洗。 焊前预热焊前预热 厚度超过8mm的焊件，焊前需用氧乙炔火 焰将工件慢慢加热到100120，以防止变 形，未焊透，减少气孔。 缺陷及检验缺陷及检验 常见焊接缺陷 （1）焊缝尺寸不符合要求 主要指焊缝宽窄不一、高低不平、余高不足或过 高等。焊缝尺寸过小会降低焊接接头强度；尺寸 过大将增加结构的应力和变形，造成应力集中， 还增加焊接工作量。 焊接坡口角度不当或装配间隙不均匀，焊接电流 过大或过小，焊接速度及焊枪角度不当等均会造 成焊缝尺寸不符合要求。 缺陷及检验缺陷及检验 （2）咬边 由于焊接参数选择不当，沿焊趾的母材部位产生 的沟槽或凹陷即为

10、咬边。咬边使母材金属的有效 截面减小，减弱了焊接接头的强度，而且在咬边 处易引起 应力集中，承载后有可能在咬边处产生 裂纹，甚至引起结构的破坏。 产生咬边的原因：操作方式不当，焊接规范选择 不正确，如焊接电流过大，电弧过长，焊枪角度 不当 等。咬边超过允许值，应予补焊。 缺陷及检验缺陷及检验 （3）焊瘤 焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的 母材上，所形成的金属瘤即为焊瘤。 焊瘤不仅影 响焊缝外表的美观，而且焊瘤下面常有未焊透缺 陷，易造成应力集中。 焊瘤常在立焊和仰焊时发 生。 焊缝间隙过大，焊枪角度不正确，焊丝质量不好 ，焊接电流过大或焊接速度太慢等均可引起焊瘤 的产生。 缺陷及检验

11、缺陷及检验 （4）烧穿 焊接过程中，熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷 称为烧穿。烧穿常发生于打底焊道的焊接过程中。发生烧 穿，焊接过程难以继续进行，是一种不允许存在的焊接缺 陷。 造成烧穿的主要原因是焊接电流太大或焊接速度太低；坡 口和间隙太大或钝边太薄以及操作不当等。为了防止烧穿 ，要正确设计焊接 坡口尺寸，确保装配质量，选用适当的 焊接工艺参数。单面焊可采用加铜垫板或焊剂 垫等办法防 止熔化金属下塌及烧穿。 缺陷及检验缺陷及检验 （5）未熔合 未熔合指焊接时，焊道与母材之间或焊道与 焊道之间未完全熔化结合的部分；或指点 焊时母材与母材之间未完全熔化结合的部 分。 未熔合的危害大致与未

12、焊透相同。产生未熔 合的原因有：焊接线能量太低；电弧 发生 偏吹；坡口侧壁有锈垢和污物；焊层间清 渣不彻底等。 缺陷及检验缺陷及检验 （6）未焊透 焊接时接头根部未完全熔透的现象称为未焊 透 ，未焊透常出现在单面焊的根部和双面 焊的中部。未焊透不仅使焊接接头的机械 性 能降低，而且在未焊透处的缺口和端部 形成应力集中点，承载后会引起裂纹。 缺陷及检验缺陷及检验 未焊透产生的原因是焊接电流太小；焊接速度太快；焊枪 角度不当或电弧发生偏吹；坡口角度或对口间隙太小，焊 件散热太快；氧化物和熔渣等阻碍了金属间充分的熔合 等。凡是造成焊材金属和基本金属不能充分熔合的因素， 都会引起来焊透的产生。 防止未

13、焊透的措施这里面包括：正确选择坡口形式和装 配间隙，并清除掉坡口两侧和焊层间的污物及熔渣；选 用适当的焊接电流和焊接速度；应随时注意调整焊枪 的 角度，特别是遇到磁偏吹时，更要注意调整焊枪角度，以 使焊缝金属和 母材金属得到充分熔合；对导热快、散热 面积大的焊件，应采取焊前预热或焊接过程中加热的措 施。 缺陷及检验缺陷及检验 （7）凹坑、塌陷及未焊满 凹坑指：在焊缝表面或焊缝背面 形成的低于母材表面的局部低洼部分 （8）塌陷：单面熔化焊时，由于焊接工艺不当，造成焊缝 金属过量透过背面，使焊缝 正面塌陷，背面凸起的现象。 （9) 未焊满：由于填充金属不足，在焊缝表面形成的连续或 断续的沟槽，这种

14、现象。 上述缺陷削弱了焊缝的有效截面，容易造成应力集中，并 使焊缝的强度严重减弱。塌 陷常在立焊和仰焊时产生，特 别是管道的焊接，往往由于熔化金属下坠出现这种缺陷。 氩弧焊应注意在收弧的过程中，使焊枪在熔池处作短时间 的停留，以避免在收弧处出现凹坑。 气孔的形成及危害气孔的形成及危害 气孔的形成及危害 焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能 逸出，而残留下来形 成的空穴称为气孔。气孔可分为密 集气孔、 针状气孔等。焊缝中形成气孔的气体主要是氢 气。焊接区的氢可来自于各个方面,弧柱气氛中水分、焊 接材料及母材表面氧化膜吸附的水分都是主要来源,这些 水分在电弧高温作用下形成气泡于熔池中,来不及浮出便 形

15、成气孔。 气孔对焊缝的性能有较大影响，它不仅使焊缝的有效工作 截面减小，使焊缝机械 性能下降，而且破坏了焊缝的致 密性，容易造成泄漏。气孔的边缘有可能发生应力集中， 致使焊缝的塑性降低。因此在重要的焊件中，对气孔应严 格地控制。 气孔的形成及危害气孔的形成及危害 气孔产生的原因 氩气纯度低，杂质太多或氩气管路内有水 分以及氩气管路漏气。 焊丝或母材坡口附近焊前未清理干净，或 清理后又被污物，水分等污染。 氩弧焊时氩气保护不良，电弧不稳，电弧 过长，钨极伸出长度过长。 气孔的形成及危害气孔的形成及危害 焊接参数选择不当，焊接速度过快或过 慢。 周围环境潮湿，风速较大 防止措施： 保证保护气体纯度

16、。 焊丝和母材坡口处要清理干净。 正确选择焊接参数。 焊前采用预热。 工作环境不要潮湿，有防风装置。 裂纹裂纹 裂纹 在焊接应力及其它致脆因素共同作业下， 焊接接头中局部区域的金属原子结合力遭 到破坏而形成的新界面而产生的缝隙称为 焊接裂纹。铝及铝合金焊接裂纹属热裂 纹。裂纹是最危险的焊接缺陷，严重地影 响着焊接结构的使用性能和安全可靠性， 而且是许多焊接结构破坏事故的主要原 因。 产生裂纹的产生裂纹的主要原因主要原因 焊丝选用不当. 焊接顺序选择不当。 焊接结束或是中断时，如果热源撤离过快，或是 弧坑未填好，常常容易出现弧坑裂纹。 焊缝过于集中或是受热区温度过高，变形应力过 大。 溶剂、焊丝、保护气体含杂质过多。 结构设计不合理，焊缝过于集中，造成焊接接头 拘束应力过大； 裂纹裂纹防止措施防止措施 防止措施： 正确选择焊丝，控制焊缝成分与母材成分良好匹配。 选择合理的焊接顺序。 焊接结束或中断时，收弧电流应调小，哀减时间稍长