无铝焊丝焊接方法

铝合金类别
通常以四位数字标明：位数字： 合金成分
1000系列：材料含99%以上之纯铝
2000系列：铜(Copper)为主要之成分---易热处理以提高强度， 但提高了腐蚀性
3000系列：锰(Manganese)为主要之成分----增加硬度
4000系列：硅(Silicon)为主要之成分-----为焊条之理想材料
5000系列：镁(Magnesium)为主要之成分-----提高强度及抗腐蚀
6000系列：镁与硅为主要之成分-----以硅化镁存在，可热处理提高强度及易加工
7000系列：锌(Zinc)为主要之成分-----经热处理提高强度，为所有铝合金中强度高

五系
5000系列铝合金代表5052、5005、5083、5A05系列。5000系列铝棒属于较常用的合金铝板系列，主要元素为镁，含镁量在3-5%之间。又可以称为铝镁合金。主要特点为密度低，抗拉强度高，延伸率高。在相同面积下铝镁合金的重量低于其他系列.在常规工业中应用也较为广泛。在我国5000系列铝板属于较为成熟的铝板系列之一。
铝的特性
a)优点
铝及铝合金是目前应用广泛之飞机制造材料。
重量轻，差不多是同体积铜或钢的1/3重量。
防腐蚀能力强。
可反射能—可见光、热、电磁波。
导电及导热能力强，且又是非铁磁性。
容易接合(焊接、铆接或胶合)
外观及表面易处理
机械性质良好，经加工处理后强度高、延展性高
存量多

b)缺点

当温度升高超过200℃，强度大幅减弱
当温度下降时倾向脆性材料

焊接工艺
1焊接材料的选择
焊丝原则上选择与母材成分相同的铝及铝合金焊丝或板条。氩气纯度＞99.95%，尽量选用大直径焊丝。在Al-Mg系铝合金的弧焊中，通常都是推荐使用CB-AMr2、CB-AMr3、CB-AMr6、CB- AMr61、CB-AMr63、1557、1577焊条，对Al-Cu系铝合金则推荐用01201和01217。
2 组对与点固焊
由于铝及铝合金管导热快、熔池结晶快，所以.组对时不留间隙、钝边，应避免强制进行，以减少焊接后产生较大的残余应力，定位焊缝长度10-15mm为易。定位焊位置在管的7点、9点、12点处。定位焊焊缝常做为正式焊缝保留，因此发现问题应及时处理。焊前对定位焊表面黑粉、氧化膜进行清除，并将两端修成缓坡型。焊件不需要预热.焊前在试板上试焊，当确认无气孔后再进行正式焊接。采用高频引弧，起弧点应越过中心线20mm左右，并停留不动约2-3秒。然后在焊透的情况下，采用大电流、快速焊。焊丝不摆动，焊丝端部不应离开氩气保护区。如离开氩气保护区.焊丝端部应剪掉。焊丝与焊缝表面的夹角宜在15O右。焊枪与焊缝表面的夹角宜保持在80O～90O之间。为氩气保护区和增强保护效果，可采用大直径焊枪瓷嘴，加大焊枪氩气流量。当喷嘴上有明显阻碍氩气气流流通的飞溅物附着时。将飞溅物清除或更换喷嘴。当钨极端部出现污染，形状不规则等现象时.修整或更换。钨极不宜伸出喷嘴外。焊接温度的控制主要是焊接速度和焊接电流大小的控制。试验结果表明，大电流、快速焊能有效防止气孔的产生。这主要是由于在焊接过程中以较快速度焊透焊缝，熔化金属受热时间短，吸收气体的机会少。收弧时，注意填满弧坑,缩小溶池,避免产生缩孔,终点的结合处应焊过20~30mm。停弧后，要延迟停气6秒。可旋转的铝及铝合金管对接平焊时.焊炬应处于稍带上坡焊位置。这样有利于焊透。厚壁管子底层焊时。可不填加焊丝。但以后的焊层需加焊丝。

铝合金焊接保护措施
1、焊前用化学+机械的方法清除工件坡口及周围部分和焊丝表面的氧化物，顺序是先化学清洗，后机械打磨；
2、焊接过程中要采用合格的保护气体进行保护；
3、在气焊时，采用熔剂，在焊接过程中不断用焊丝挑破熔池表面的氧化膜。
焊接难点
（1）极易氧化。在空气中，铝容易同氧化合，生成致密的三氧化二铝薄膜（厚度约0．1－0．2μm），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3．95－4．10g/cm3，约为铝的1．4倍，氧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。
（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。氢气孔难于完全避免，氢的来源很多，有电弧焊气氛中的氢，铝板、焊丝表面氧化膜吸附空气中的水分等。实践，即使氩气按GB/T4842标准要求，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，如果不采取加热等措施，焊缝就会明显出现气孔。同时，采用小电流慢速焊，加大焊缝冷却时间，并利用焊丝电弧进行熔池搅动，可以较好的帮助气体排出熔池。
（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，对刚性较大的结构将促使热裂纹的产生。
（4）铝的导热系数大（纯铝0．538卡/Cm．s．℃）。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）合金元素的蒸发的烧损。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。
（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

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。

铜线拉丝机开机前准备工作：
1、检查各项油料是否正确，油料桶内油料有无达到要求，机台各部分是否清洁，尤其要特别注意接近开关是否清洁。
2、确认三相电源无相欠，电压380V 50HZ。
3、电源线有无断裂。
4、接地线是否正确接地。
5、伸线油型号是否正确，有无变质，是否受到污染。
6、进口线径是否合格，材料是否为所要求的批次。
7、铁轴的规格是否正确，有没有毛边等，平衡校正应合JIS6级标准。
8、铁轴是否用扳手旋紧。
9、供线部分供给铜线是否顺畅。
10、机器四周围是否清洁，无有脏污物。
11、检查机器是否漏油、漏水等。
铝合金的典型用途
5005 与3003合金相似，具有中等强度与良好的抗蚀性。用作导体、炊具、仪表板、壳与建筑装饰件。阳极氧化膜比3003合金上的氧化膜更加明亮，并与6063合金的色调协调一致
5050 薄板可作为致冷机与冰箱的内衬板，汽车气管、油管与农业灌溉管；也可加工厚板、管材、棒材、异形材和线材等
5052 此合金有良好的成形加工性能、抗蚀性、可烛性、疲劳强度与中等的静态强度，用于制造飞机油箱、油管，以及交通车辆、船舶的钣金件，仪表、街灯支架与铆钉、五金制品等
5056 镁合金与电缆护套铆钉、拉链、钉子等；包铝的线材广泛用于加工农业捕虫器罩，以及需要有高抗蚀性的其他场合
5083 用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合，诸如舰艇、汽车和飞机板焊接件；需严格防火的压力容器、致冷装置、电视塔、钻探设备、交通运输设备、元件、装甲等
5086 用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合，例如舰艇、汽车、飞机、低温设备、电视塔、钻井装置、运输设备、零部件与甲板等
5154 焊接结构、储槽、压力容器、船舶结构与海上设施、运输槽罐
5182 薄板用于加工易拉罐盖，汽车车身板、操纵盘、加强件、托架等零部件
5252 用于制造有较高强度的装饰件，如汽车等的装饰性零部件。在阳极氧化后具有光亮透明的氧化膜
5254 过氧化氢及其他化工产品容器
5356 焊接镁含量大于3%的铝-镁合金焊条及焊丝
5454 焊接结构，压力容器，海洋设施管道
5456 装甲板、高强度焊接结构、储槽、压力容器、船舶材料
5457 经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件
5652 过氧化氢及其他化工产品储存容器
5657 经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件，但在任何情况下确保材料具有细的晶粒组织
5A02 飞机油箱与导管，焊丝，铆钉，船舶结构件
5A03 中等强度焊接结构，冷冲压零件，焊接容器，焊丝，可用来代替5A02合金
5A05 焊接结构件，飞机蒙皮骨架
5A06 焊接结构，冷模锻零件，焊拉容器受力零件，飞机蒙皮骨部件
5A12 焊接结构件，甲板