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1、 母材分析工业纯铝具有铝的一般特点，密度小，导电、导热性能好，抗腐蚀性能好，塑性加工性能好，可加工成板、带、箔和挤压制品等，可进行气焊、氩弧焊、点焊。 工业纯铝不能热处理强化，可通过冷变形提高强度，惟一的热处理形式是退火，再结晶开始温度与杂质含量和变形度有关，一般在200左右。退火板材的b=80100MPa，0.2=3050MPa，=35%40%，HB=2530。经60%80%冷变形，虽然能提高到150180MPa，但值却下降到1%1.5%。增加铁、硅杂质含量能提高强度，但降低塑性、导电性和抗蚀性。以下为母材的化学成分表2-1 母材（L2）化学成分（GB/T31901996)牌号AlSiMnF
2、eCuL299.60.250.030.350.05 母材的焊接性分析一、物理及化学性质分析 纯铝的熔点低（660），熔化时颜色不变，难以观察到熔池，焊接时容易塌陷和烧穿；热导率是低碳钢的三倍，散热快，焊接时不易熔化；线膨胀系数是低碳钢的二倍，焊接时易变形；在空气中易氧化成致密的高熔点氧化膜Al2O3（熔 点2050），难熔且不导电，焊接时易造成未熔合、夹渣并使焊接过程不稳定。 因此纯铝的焊接性比低碳钢差，所以纯铝的焊接性主要有：焊接过程中易氧化、 能耗大、容易产生气孔（主要是氢气孔）、容易形成焊接热裂纹、焊接接头容易软化、焊接接头的耐蚀性下降。 1、易氧化铝1060和氧的亲和能力很大，在常温下
3、铝容易同氧化合，在铝的表面生成致密的Al2O3薄膜，能防止金属的继续氧化，对自然防腐蚀有利，但是给焊接带来了困难。这是由于氧化铝薄膜的熔点高（约2050），远远超过铝1060的熔点，而且密度很大3.954.10g/m2,约为铝1060 的1.4倍，加之1060 导热性很强，焊接时容易造成不融合现象，也容易成为焊缝金属的夹杂物，形成夹渣缺陷。同时氧化膜可以吸收较多的水分，焊接时会促使焊缝生成气孔。 2、容易产生气孔 由于铝1060 中不含碳，不存在生成CO 气孔的条件，而氮又不溶于铝，因此 一般认为铝 1060 产生气孔的主要原因是氢。氢能大量的溶于液态铝，几乎不溶于固态铝。在焊接高温下，氢在液
4、态铝中的溶解度急剧下降，如果熔池金属溶入过饱和的氢，在一定的冷却速度下，过饱和氢将从液态金属中析出形成微小的气泡。在铝的熔池凝固过程中析出氢一方面形成新的微小的小气泡，另一方面将扩展到已形成的微小气泡中，并使它发展长大。与此同时，由于铝1060的相对密度小，气泡上浮较慢，如果冷却速度较快，气泡来不及逸出熔池，凝固后就留在焊缝中形成气孔。若熔池凝固过程比较缓慢的进行，能有足够的时间使氢气泡逸出熔池，就不会在焊缝中形成气孔。反之，如果熔池凝固速度很快，氢来不及由液态金属中析出，而是固溶于铝中形成过饱和固溶体，也不会析出气体形成气孔。可见冷却速度是影响产生气孔的重要条件之一。 3、焊接热裂纹 铝10
5、60非热处强化合金在熔化焊时很少产生裂纹，只有在杂质含量超过规定范围，或刚性很大的不利条件下，才会产生裂纹。 铝1060 产生热裂纹的原因与它的成分和焊接应力有关。由于铝1060 的线膨胀系数比铁将近大一倍，而其凝固时的收缩率又比铁大两倍，因此铝焊件的焊接应力大。 4、高的导热性和导电性 铝1060的导热系数很大，约为钢的四倍，而且热容量也比钢大近一倍，因此 焊接铝1060时比钢要消耗更多的热量。为得到高质量的焊接接头，必须采用能量集中、功率大的热源才能进行正常的焊接，特别在工件厚度较大时更为明显。 铝1060的导电性好，电阻焊时需要更大功率的电源。 5、高温使强度和塑性低 高温时铝1060的
6、强度和塑性很低，如370时强度仅为1MPa左右，常常不能支持液体熔池的重量，破坏了焊缝金属的成型，有时还容易造成焊缝金属的塌落和烧穿。 6、无色泽变化 铝1060从固态转变为液态时，无明显的颜色变化，所以不易判断熔池的温度， 另外，温度升高时，铝1060的强度降低，因此焊接时难以掌握加热温度，时常因温度过高无法察觉而导致烧穿。 总的来说，铝1060的焊接性是良好的，只要针对上述焊接特点，正确选择焊接方法、焊接材料、焊前清理及焊接操作工艺，完全能获得良好的焊接接头。 筒体壳板厚为16mm，所以在焊接前，为避免出现热裂纹，应对其进行预热， 预热温度为120140。 （2）、焊接方法不当 例如；埋弧
7、焊线能量大，会使焊接热影响区过热区出现粗晶组织，使热影响区韧性降低。电渣焊的线能量比埋弧焊还要大，热影响区晶粒更加粗大，韧性降低更为明显，所以纯铝自动氩弧焊焊后通常要经正火处理，细化晶粒，以提高韧 性。 焊接工艺方案焊接设备为NB-500型熔化极MIG气体保护焊机，电流调节范围为50500A。焊丝直径为1.6mm，保护气体氩气，其纯度不低于99.96。其选择理由如下：（1）除CO2气体保护焊外，几乎各种焊接方法都可以用于焊接铝及铝合金，但是铝及铝合金对各种焊接方法的适应性不同，各种焊接方法有其各自的应用场合。气焊和焊条电弧焊方法，设备简单、操作方便。气焊可用于对焊接质量要求不高的铝薄板及铸件的
8、补焊，焊条电弧焊可用于铝合金铸件的补焊。惰性气体保护焊有TIG焊和MIG焊，它们是应用最广泛的铝及铝合金焊接方法。从“阴极清理”作用和钨极许用电流方面考虑，一般采用钨极氩弧焊。由于是在氩气的良好保护下施焊，熔池可免受氧、氢等有害气体的影响。氩弧焊电流稳定、热量集中、其焊缝组织致密、成形美观、强度和塑性高，并且工件变形小。但是，因受到钨极许用电流的限制，电弧的熔透力较小，生产率较低。故一般多用于板厚在6mm以下薄板的焊接。熔化极氩弧焊（MIG）电弧功率大，热量集中、热影响区小、生产率可比钨极氩弧焊提高三倍以上。因此适用于厚板结构的焊接，它可焊接50mm以下的铝及铝合金板材，焊接30mm厚的铝板可
9、不预热。半自动熔化极氩弧焊，主要用于定位焊、断续小焊缝及结构不规则工件的焊接。（2）铝及铝合金的热导率和比热容均比碳素钢和低合金钢低两倍多。铝的热导率则是奥氏体不锈钢的十几倍。在焊接过程中，大量的热能被迅速传导到基体金属内部吸收，因而焊接铝及铝合金时，能量除消耗于熔化金属熔池外，还要有更多的热量消耗于金属其他部位，这种无用能量的消耗要比钢的焊接更为显著，为了获得高质量的焊接接头，应当尽量采用能量集中、功率大的能源，也可采用预热等工艺措施。熔化极气体保护焊（MIG）与钨极氩弧焊（TIG）比较，MIG焊的最小加热面积为10-4cm2，最大功率密度为104105wcm-2，TIG焊的最小加热面积为1
10、0-3cm2，最大功率密度为1.5104wcm-2，因此选用MIG焊较好。（3）铝及铝合金焊丝的选用 除考虑良好的焊接工艺性能外，按容器要求应使对接接头的抗拉强度、塑性(通过弯曲试验)达到规定要求。对有耐蚀要求的容器，焊接接头的耐蚀性还应达到或接近母材的水平。因而焊丝的选用主要按照下列原则： 纯铝焊丝的纯度一般不低于母材； 铝合金焊丝的化学成分一般与母材相应或相近； 铝合金焊丝中的耐蚀元素(镁、锰、硅等)的含量一般不低于母材； 异种铝材焊接时应按耐蚀较高、强度高的母材选择焊丝； 不要求耐蚀性的高强度铝合金(热处理强化铝合金)可采用异种成分的焊丝，如抗裂性好的铝硅合金焊丝SAlSi-1等(注意强
11、度可能低于母材)。根据铝储罐的使用情况，按上述原则（等强度、等腐蚀性），现选用焊丝为SAl-2,其铝含量高于1060（L2）工业纯铝，以保证焊接接头耐腐蚀性的要求。（4）保护气体选择铝及铝合金MIG焊，只采用惰性气体氩或氦气，不采用活性气体。氩或氦虽同为保护气体，但其物理性能有差异，因而其工艺性能也有差异。氩气的密度大约是空气的1.4倍，比空气重；氦气的密度大约是空气的0.14倍，比空气轻。在平焊位置焊接时，氩气下沉，驱走空气，对电弧的保护和对焊接区的覆盖作用好。若选择氦气保护，要得到相同的保护效果，氦气的流量和消耗量大约比氩气高23倍。另外，氦气的导热率比氩气高，能产生能量分布更均匀的电弧等
12、离子体。氩弧等离子体则弧柱中心能量高而其周围能量低。因此，氦弧MIG焊时焊缝形状特点为熔深与熔宽大，焊缝底部呈圆弧形，而氩气MIG焊的焊缝中心呈窄而深的“指状”熔深，其两侧熔深较浅。氦的电离电位比氩高。当弧长和焊接电流一定时，氦气保护的电弧电压比氩气弧高。因此，纯氦保护MIG焊时，很难实现轴向射流过渡，常发生较多的飞溅和较粗糙的焊缝表面。氩气保护的MIG焊则较易实现射流过渡。由于MIG氩弧焊的电弧电压低和电弧能量密度小，电弧稳定、飞溅极少，因而适用于焊接薄件。MIG氦弧焊的能量密度高，适用于焊接中厚件，但电弧不够稳定，且氦气价格高昂。本产品的最大壁厚为16mm，所以选用氩气为保护气为宜。3.焊
13、前准备（1）坡口形式、接头形式及其尺寸 坡口形式、接头形式及其尺寸取决于铝焊件厚度、焊接位置、熔滴过渡形式及焊接工艺。在焊件厚度、焊接位置和焊接工艺一定时，熔滴过渡形式是确定坡口形式，焊接工艺参数的重要条件。熔化极氩弧焊的熔滴过渡的形式及其过程的稳定性是MIG焊焊接方法是否适用的关键。当焊接电流由小到大增长时，熔滴过渡即由短路过渡、滴状过渡，向喷射过渡（射滴过渡、射流过渡）方向变化。短路过渡只适用于材料厚度为12mm薄壁零件的MIG焊，喷射过渡过程比较稳定，几乎可用于各种厚度铝材的MIG焊。在短路过渡至射流过渡之间，有一个亚射流过渡区，此时尽管弧长较短，但并不发生短路，即使弧长变化，电流电压亦
14、可保持不变，即使采用恒流电源（陡降外特性），电弧也能进行自身调节，焊接过程稳定，焊缝成形均匀美观，实践经验表明，采用亚射流过渡形式MIG焊铝材时，焊接效率更高，焊接质量更好。MIG焊时，一般采用直流反接，不采用直流正接或交流，有自动焊及半自动焊两种方式。采用射流过渡形式的喷射过渡时，焊缝易呈现窄而深的指状熔深，焊缝两侧熔透不良，出现气孔裂纹等缺陷。改用亚射流过渡形式时，弧长较短，电弧电压较低，电弧略带轻微爆破声，焊丝端头的熔滴长大到等于焊丝直径时便沿轴线方向一滴一滴地过渡到熔池，并间或有瞬时短路发生。亚射流过渡MIG焊时，阴极雾化区大，熔池保护效果好，焊缝成形好，焊缝缺陷少。为此铝储罐在焊接参
15、数的选择及坡口设计上要充分考虑以上问题。（2）焊前清理铝焊件及焊丝表面的氧化膜及污染物可引起MIG焊过程中电弧静特性曲线下移，从而使焊件电流突然上升，焊丝熔化速度增大，电弧拉长，此时，电弧的声音也从原来有节奏的嘶嘶声变为刺耳的呼叫声。因此，MIG焊前零件及焊丝表面应严格清理，其清理的质量将直接影响焊接工艺与接头质量，如焊缝气孔产生的倾向和力学性能等。焊件与焊丝MIG焊前表面清理，常采用化学清洗和机械清理两种方法。同时铝及铝合金焊丝最好采用经特殊表面处理的光滑、光洁、光亮的“三光”焊丝。 化学清洗化学清洗效率高，质量稳定，适用于清理焊丝及尺寸不大、成批生产的工件。可用浸洗法和擦洗法两种。可用丙酮
16、、汽油、煤油等有机溶剂表面去油，用4070的510NaOH溶液碱洗3min7min(纯铝时间稍长但不超过20min)，流动清水冲洗，接着用室温至60的30HNO3溶液酸洗1min3min，流动清水冲洗，风干或低温干燥。 机械清理在工件尺寸较大、生产周期较长、多层焊或化学清洗后又沾污时，常采用机械清理。先用丙酮、汽油等有机溶剂擦试表面以除油，随后直接用直径为0.15mm0.20mm的铜丝刷或不锈钢丝刷子刷，刷到露出金属光泽为止。一般不宜用砂轮或普通砂纸打磨，以免砂粒留在金属表面，焊接时进入熔池产生夹渣等缺陷。另外也可用刮刀、锉刀等清理待焊表面。工件和焊丝经过清洗和清理后，在存放过程中会重新产生氧化膜，特别是在潮湿环境下，在被酸、碱等蒸
