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1、常用金属材料的焊接（铝及铝合金）(1)2008-03-14 14:062007-05-25 15:591.试述铝及铝合金的焊接性。强的氧化能力 铝在空气中极易与氧结合生成致密结实的Al2O3膜薄，厚度约0.1m。Al2O3的熔点高达2050，远远超过铝及铝合金的熔点（约660），而且体积质量大，约为铝的1.4倍。焊接过程中，氧化铝薄膜会阻碍金属之间的良好结合，并易形成夹渣。氧化膜还会吸附水分，焊接时会促使焊缝生成气孔。因此，焊前必须严格清理焊件表面的氧化物，并加强焊接区域的保护。较大的热导率和比热容 铝及铝合金的热导率和比热容约比钢大1倍，焊接过程中大量的热量被迅速传导到基体金属内部。因此，焊
2、接铝及铝合金比钢要消耗更多的热量，焊前常需采取预热等工艺措施。热裂纹倾向大 线膨胀系数约为钢的2倍，凝固时的体积收缩率达6.5%左右，因此焊接某些铝合金时，往往由于过大的内应力而产生热裂纹。生产中常用调整焊丝成分的方法来防止产生热裂纹，如使用焊丝HS311.容易形成气孔 形成气孔的气体是氢。氢在液态铝中的溶解度为0.7mL/100g，而在660凝固温度时，氢的溶解度突降至0.04ml/100g，使原来溶解于液态铝中的氢大量析出，形成气泡。同时，铝和铝合金的密度小，气泡在熔池中的上升速度较慢，加上铝的导热性强，熔池冷凝快，因此，上升的气泡往往来不及逸出，留在焊缝内成为气孔。弧柱气氛中的水分、焊接
3、材料及母材表面氧化膜吸附的水分都是氢的主要来源，因此焊前必须严格做好焊件的表面清理工作。接头不等强度 铝及铝合金的热影响区由于受热而发生软化、强度降低使接头与母材无法达到等强度。纯铝及非热处理强化铝合金接头的强度约为母材的75%100%；热处理强化铝合金的接头强度较小，只有母材的40%505。焊穿 铝及铝合金从固态转变为液态时，无明显的颜色变化，所以不易判断母材温度，施焊时常会因温度过高无法察觉而导至焊穿。2.铝及铝合金焊前应进行哪些准备工作？焊前清理 清理的目的是去除焊件表面的氧化膜和油污，这是防止产生气孔、夹渣的重要措施。1）化学清洗 效率高、质量稳定、适用于清理焊丝及尺寸不大、成批生产的
4、焊件。化学清洗分浸洗法和擦洗法两种，清洗剂及清洗工艺，见表37。表37 铝及铝合金的化学清洗法 工艺材料脱 脂碱 洗冲洗中 和 光 化冲洗干 燥NaOH溶液的质量分数温度（）时间(min)HNO3溶液的质量分数温度（）时间(min)纯铝汽油煤油6%10%405020清水30%室温13清水风干或低温干燥铝镁、铝锰合金汽油煤油6%10%40507清水30%室温13清水风干或低温干燥2）机械清理 先用有机溶剂(丙酮、松香或汽油)擦拭焊件表面的油污，然后用细铜线刷至表面露出金属光泽，或者用刮刀清理表面。清理后的焊件应在4h内施焊，否则应重新清理。垫板 为了保证焊透并使焊件不致焊穿或塌陷，焊前可在接缝下
5、面安放垫板。垫板材料可采用石墨、不锈钢或碳钢，表面开一圆弧形槽，以保证反面焊缝成形。预热 对薄、小的焊件一般可以不用预热。焊接厚度超过5mm的焊件时，为了使接缝附近达到所需要的温度，焊前应对焊件进行预热，预热温度为100300。3. 铝及铝合金焊后应进行哪些清理工作？焊件焊后留在焊缝及邻近的残存熔剂和焊渣，需要及时清理干净，否则在空气、水分的作用下，残存的溶剂和焊渣会破坏具有防腐作用的氧化铝薄膜，激烈的腐蚀焊件。因此，焊后应立即严格清除焊件上残存的污物。常用的清渣方法和步骤：1）在热水中用硬毛刷仔细地洗刷焊接接头。2）将焊件在温度为6080、质量分数为2%3%的铬酐水溶液或重铬酸钾溶液中浸洗约
6、510min，并用硬毛刷仔细洗刷。或者将焊件放于1520质量分数为10%的硝酸溶液中浸洗1020min。3）在热水中冲刷洗涤焊件。4）将焊件用热空气吹干或在100干燥箱内烘干。4.试述铝及铝合金钨极氩弧焊的焊接工艺。焊丝的选用 铝及铝合金用焊丝牌号见表38。其中HS311是一种通用焊丝，采用这种焊丝焊接时，金属流动性好，有较高的抗热裂性能，并能保证一定的强度。但在焊接铝镁合金时，焊缝中会出现脆性化合物Mg2Si，降低接头的塑性和耐腐蚀性。焊接铝镁合金时应采用HS331。 表38铝及铝合金用焊丝牌号统一牌号名称化学成分（质量分数）（）焊缝力学性能用途MgMnSiFeAl母材抗拉强度（MPa）HS
7、301纯铝焊丝余量纯铝7080纯铝及接头质量要求不高的铝合金HS311铝硅合金焊丝46余量LF21120140除铝镁合金以外的铝合金HS321铝锰合金焊丝1.01.6余量LF21120140铝锰合金HS331铝锰合金焊丝4.55.70.20.60.20.50.4余量LF5220260铝镁合金焊接接头及坡口形式 坡口形式见表39。焊接电源 应选用交流电源。5.试述铝及铝合金钨极氩弧焊的焊接工艺参数。铝及铝合金手工钨极氩弧焊和自动钨极氩弧焊的焊接工艺参数，分别见表40、41。表40 铝及铝合金手工钨极氩弧焊焊接工艺参数焊件厚度(mm)焊丝直径（mm）钨极直径（mm）预热温度（）焊接电流（A）氩气流
8、量(L/min)喷嘴孔径（mm）焊接层数（正面/反面）备 注11.5234568101214161820162022251.61.62.022.523334445454556565656565622233445555656666667100100150150200180200200220200240200260200260200260406050809012015018018020018024024028016032028034030036034038034038036040036040030038036040079798128121015101516201620162018222024202425302530253030358881281281210121416141614161620162016201620202216202022正1正1正1正112/112/112/12/134/1234/1234/1245/1245/1245/1223/2334/34卷边焊卷边或单面对接焊对接焊Y形坡口对接Y形坡口对接Y形坡口对接Y形坡口对接Y形坡口对接Y形坡口对接Y形坡口对接Y形坡口对接Y形坡口对接Y形坡口对接Y形坡口对接双V形坡口对接双V形坡口对接
