铝板焊丝焊前准备

应用举例：铝母线的焊接
大中型发电机组的槽形和管形，小型机组的板状母线。
1、母线材质、焊接材料及设备
母线材质：L2工业纯铝；
焊材：丝301或丝311；
焊接设备：交流氩弧、熔化极气体保护焊机。
2、对接坡口及接头垫板
（1）对接坡口及其尺寸
δ≤6mm，不开坡口，间隙2-5mm；
δ=6-20mm，70ºV型坡口，间隙5-8mm，钝边1-2mm。
（2）坡口根部垫板
1）铝质或钢质；
2）垫板的大小视母线形状和尺寸而选择；
3）母线为板状或槽状时，选板形垫板；
4）母线为管形时，一般选纯铝垫圈；
5）母线封闭外壳的环缝对接选用带弧形槽的钢垫板。
3、清洗工艺
（1）焊丝清洗：分焊丝整理，碱洗，酸洗，烘干存放几个步骤。烘好的焊丝要随即使用，避免再次氧化。
（2）焊件坡口清理
1）化学清洗 ：采用清洗剂进行清洗。
2）机械清洗：先用（、松香或汽油）擦拭表面除油污，然后用细钢丝刷或刮刀使母材焊接区刮至有金属光泽为止。
（3）焊接过程中的清理
清除焊接过程中出现的黑斑、粘合、夹渣（铲削）。
4、焊接工艺
（1）预热：一般可采取电阻炉加热。高一些为好，但不要超过250ºC。
（2）工艺要点：TIG焊
1）大规范参数：钨棒直径3-6mm,焊丝直径2.4-6mm，焊接电流250-400A，氩气流量15-20l/min（视喷嘴大小决定）。
2）点焊要求
直线焊缝先点焊两端，后点焊中部至少三处，每处约60～80mm；
外壳环焊缝每隔60º点焊一处，每处长约80mm左右；
管形主母线沿圆周均分2-4处点焊，每处长约40-50mm。
3）好用铝制引弧板引弧和收弧。

纯铝材料应用
1.1035：具有较高的可塑性、耐蚀性、导电性和导热性，强度低。用于电容器、电子管隔离罩、电线保护套、电缆电线线芯等。
2.1045：标牌、厚箔、铰接件（颌）热交换器、炊具、PS版基
3.1050：食品、化学和酿造工业用挤压盘管，各种软管，粉、翅片料、深冲、炊具
4. 1060/1070：要求抗蚀性与成形性均高的场合，但对强度要求不高，化工设备是其典型用途，深冲料
5. 1100：用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有高强度的零件部件，例如化工产品、食品工业装置与储存容器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、印刷板、铭牌、反光器具、铰接件热交换器、炊具
6.1145：包装及绝热铝箔，热交换器
7.1199电解电容器箔，光学反光膜
8.1200：电容器、炊具、食品及药物包装
9.1350：电线、导电绞线、汇流排、变压器带材等导电体
10.1A85/1A90/1A93/1A97/1A99：工业高纯铝，主要用于生产各种电解电容器箔材、抗酸容器等

一、铝及铝合金的分类
铝具有良好的导电性、导热性，其密度小，质量轻，塑性好。
在纯铝中加入各种合金元素而成的铝合金，强度显著提高。
1、工业纯铝
纯铝的牌号有1070A（L1）、1060A（L2）、1050A（L3）以及1A85（LG1）、1A90（LG2）、1A99（LG5），其中的杂质主要是铁和硅，随杂质含量的增加，强度增加，塑性、导电性和耐蚀性下降。
2、铝合金
在纯铝中加入少量合金元素能大大改善铝的各项性能。Cu、Mg、Mn能提高强度，Ti能细化晶粒，Mg能抗海水腐蚀，Ni能提高耐热性。
铝合金分变形铝合金和铸造铝合金两大类。
变形铝合金在加热时能形成单相固溶体组织，能进行各种压力加工。其又可分为非热处理强化和热处理强化两类。
热处理强化的铝合金又可分为硬铝合金、锻铝合金、超硬铝合金。
铸造铝合金适宜于铸造而不能进行压力加工。

基本的铝合金知识和MIG 焊技巧
铝合金越来越多的用于机械制造行业. 随之而来的是对铝合金焊接的要求也越来越高。目前国外MIG 焊铝的技术工艺日趋成熟, 主要用于全焊接铝合金游轮、火车及汽车箱体、摩托车架、压力容器、轨道交通、工作平台及飞机等。


这里仅介绍基本的铝合金知识和MIG焊技巧 (所有材料牌号参照AWS 标准)。


1.铝合金分类及对应焊材


1.1. 纯铝 (1xxx 系列), 可焊性很好, 对应焊材: ER1100 、 ER4043
1.2. 铝铜合金 (2xxx 系列), 可焊性较差, 对应焊材: ER4043、ER4015、ER2319
1.3. 铝锰合金 (3xxx 系列), 可焊性很好, 对应焊材: ER4043、ER5356
1.4. 铝硅合金 (4xxx 系列), 一般用于制造焊丝 (4043、4047)
1.5. 铝镁合金 (5xxx 系列), 高强度, 可焊性很好, 对应焊丝: ER5356、ER5183 等
1.6. 铝镁硅合金 (6xxx 系列), 应用广, 可焊性好, 对应焊丝: ER5xxx、ER4xxx
1.7. 铝锌合金 (7xxx 系列), 高强度, 用于飞机制造业, 可焊性很差易裂, 对应焊丝: ER5356 (7005 和7039 母材)
1.8. 其它铝合金 (8xxx 系列), 可焊性很差


2.铝合金MIG 焊对焊接设备的要求


2.1. 直流CV 焊接电源或脉冲电源
2.2. 送丝机构及推拉式焊枪
2.3. 铝焊接用导电嘴 (孔径比碳钢用稍大)
2.4. 连接电缆
2.5. Ar 及流量计 (也有Ar+He 混合气)


3.焊前准备工作 (非常重要)


3.1. 清理工件待焊处油污 (擦拭)
3.2. 用不锈钢丝刷或砂轮去除待焊处氧化膜 (至少20毫米范围)
3.3. 如用水冷焊枪, 确保无漏水
3.4. 确保焊丝处于干净无损坏状态
3.5. 确保送丝轮, 送丝软管处于良好状态


4. 焊接参数 (仅供参考)


4.1. 根据不同的材料和板厚选用不同型号的焊丝和直径


4.2. 常用焊接规范:
4.2.1. 0.8 毫米焊丝 (板厚小于3毫米): WFS: 12-15m/min, I=70-130A, U=17-21V，焊速=600-1125mm/min
4.2.1. 0.9 毫米焊丝 (板厚小于5毫米): WFS: 10-12m/min, I=145-175A, U=20-22V，焊速=600-1125mm/min
4.2.3. 1.0 毫米焊丝 (板厚大于5毫米): WFS: 8-12m/min, I=150-200A, U=22-24.5V，焊速=600-1125mm/min
4.2.4.1.2 毫米焊丝 (板厚大于5毫米): WFS: 7.5-10m/min, I=190-220A, U=22-26V，焊速=600-800mm/min
4.2.5. 1.6 毫米焊丝 (板厚大于5毫米): WFS: 5-8m/min, I=240-330A, U=24-30V，焊速=400-800mm/min


4.3. 注:
4.3.1. 角焊比对接焊规范稍大, 立焊和仰焊规范比上述稍小
4.3.2. ER4043 (ER4XXX) 焊丝取下限值, ER5356 (ER5XXX) 取上限值
4.3.3. 保护气流量: 10-20L/MIN, 仰焊时多一些, 用粗焊丝时多一些
4.3.4. 焊丝干伸长度: 12-15mm
4.3.5. 过渡方式: 喷射过渡 (Spray arc transfer)
4.3.6. 极性: DC+ (直流反接)


5. 操作技巧


5.1. 半自动焊时总是左焊法 (右焊时焊缝成型很差, 表面发黑, 易产生未熔合缺陷),收弧时回焊接10 毫米左右以消除弧坑裂纹
5.2. 立焊时总是立向上焊
5.3. 自动焊时焊枪与焊缝轴线在行走方向 (无论左右) 成95-100度角。


总之, MIG 焊铝合金比焊一般钢材难一些, 但是如果准备充分, 材料设备匹配, 操作方法得当, 就可以得到很好的效果。

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一、熔化极气体保护电弧焊的概念及分类
使用熔化电极，以外加气体作为电弧介质，并保护金属熔滴，焊接熔池和焊接区高温金属的电弧焊方法，称为熔化极气体保护电弧焊。
根据焊丝材料和保护气体的不同，可将其分为以下几种方法，如图所示。
按焊丝分类可分为实芯焊丝焊接和药芯焊丝焊接。
用实芯焊丝的惰性气体（Ar或He）保护电弧焊法称为熔化极惰性气体保护焊，简称MIG焊（Metal Inert Gas Arc Welding）.
用实芯焊丝的富氩混合气体保护电弧焊，简称MAG焊（Metal Active Gas Arc Welding）。
用实芯焊丝的CO2气体保护焊，简称CO2焊。



用药芯焊丝时，可以用CO2或CO2+Ar混合气体作为保护气体的电弧焊称为药芯焊丝气体保护焊。



还可以不加保护气体，这种方法称为自保护电弧焊。



二、普通MIG／MAG焊和CO2焊的区别
CO2焊的的特点是：成本便宜、生产。但是存在飞溅量大、成型差的缺点，因而有些焊接工艺采用普通MIG／MAG焊。



普通MIG／MAG焊是以惰性气体保护或以富氩气体保护的弧焊方法，而CO2焊却具有强烈的氧化性，这就决定了二者的区别和特点。



与CO2焊相比MIG／MAG焊的主要优点如下：
1) 飞溅量减少50％以上。在氩或富氩气体保护下的焊接电弧稳定，不但射滴过渡与射流过渡时电弧稳定，而且在小电流MAG焊的短路过渡情况下，电弧对熔滴的排斥作用较小，从而了MIG／MAG焊短路过渡的飞溅量减少50％以上。



2) 焊缝成形均匀、美观。由于MIG／MAG焊熔滴过渡均匀、细微、稳定，所以焊缝成形均匀、美观。



3) 可以焊接许多活泼金属及其合金。电弧气氛的氧化性很弱，甚至无氧化性，MIG／MAG焊不但可以焊接碳钢、高合金钢，而且还可以焊接许多活泼金属及其合金，如：铝及铝合金、不锈钢及其合金、镁及镁合金等。



4) 大大地提高了焊接工艺性、焊接质量和生产效率。



三、脉冲MIG／MAG焊和普通MIG／MAG焊的区别
普通MIG／MAG焊的主要熔滴过渡形式是大电流时的射流过渡和小电流时的短路过渡，因而小电流仍存在飞溅量大、成型差的缺点，尤其是有些活泼金属在小电流下无法焊接如铝及合金、不锈钢等。



因而出现了脉冲MIG／MAG焊，其熔滴过渡特点是每个电流脉冲过渡一个熔滴，就其实质而言属于射滴过渡。与普通MIG／MAG焊相比其主要特点如下：
1)脉冲MIG／MAG焊的佳熔滴过渡形式是一个脉冲过渡一个熔滴。这样通过调节脉冲频率就能够改变单位时间内熔滴过渡的滴数，也就是焊丝熔化速度。



2)由于一脉一滴的射滴过渡，熔滴直径大致与焊丝直径相等，则熔滴电弧热较低，也就是熔滴温度低(与射流过渡和大滴过渡相比)。所以提高了焊丝的熔化系数，也就是提高了焊丝的熔化效率。



3)因熔滴温度低，所以焊接烟雾少。这样一方面降低了合金元素的烧损，另一方面改善了施工环境。



与普通MIG／MAG焊相比其主要优点如下：
1)焊接飞溅小，甚至无飞溅。
2)电弧指向性好，适于全位置焊接。
3)焊缝成形良好，熔宽较大，指状熔深特点减弱，余高小。
4)小电流焊接活泼金属（如铝及其合金等）。扩大了MIG／MAG焊射流过渡的使用电流范围。脉冲焊时焊接电流从射流过渡的临界电流附近一直到几十安的较大电流范围内均可实现稳定的射滴过渡。



由上述可知脉冲MIG／MAG的特点和优点，但是任何事物都不可能无缺的。和普通MIG／MAG相比其不足之处如下：
1) 焊接生产效率习惯性感觉略低。
2) 对焊工人员素质要求较高。
3) 目前来说焊接设备价格较高。



三、脉冲MIG／MAG焊的选用主要工艺决定
针对以上对比结果，脉冲MIG／MAG焊虽然有诸多优点是其它焊无法实现和比拟的，但是其同样存在设备价格高、生产效率略低、焊工不易掌握的问题。所以脉冲MIG／MAG焊的选用主要由焊接工艺要求决定的。就目前国内的焊接工艺标准，以下焊接基本上使用脉冲MIG／MAG焊。
1)碳钢类。对焊缝质量、外观要求较高的场合，主要是压力容器行业，如锅炉、化工换热器、中央空调换热器，还有水电行业水轮机的涡壳等。
2)不锈钢类。使用小电流（200A以下在此称小电流，下同）和对焊缝质量、外观要求较高的场合，如机车、化工行业的压力容器等。
3)铝及其合金类。使用小电流（200A以下在此称小电流，下同）和对焊缝质量、外观要求较高的场合，如动车、高压开关、空分等行业。尤其是动车，包括南车集团四方车辆车、唐山车辆厂和长客等及为他们外协加工的小厂家。据业内消息，到2015年国内所有省会和人口超过50万的城市均实现通动车，可见动车的需求量之大，焊接工作量和焊接设备的需求之大。
4)铜及其合金类。根据目前的了解情况，铜及其合金基本上都使用脉冲MIG／MAG焊（在熔化极气保焊范围内）。