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鋁合金焊接生產儲存環境和輔助材料使用的要求

一、生產儲存溫度濕度的要求

鋁合金的生產和儲存環境必須防塵、防水、干燥。環境溫度通常控制在5 ℃以上, 濕度控制在70 %以下。

應盡量保證焊接環境的濕度不能太高,濕度過高會使焊縫中氣孔的產生幾率明顯增加,從而影響焊接質量。空氣的劇烈流動會引起氣體保護不充分,從而產生焊接氣孔,可設置擋風板以避免室內穿堂風的影響。二、焊絲及送氣軟管的使用要求

對焊材的使用應該注意:鋁焊絲要與鋼焊材分開儲存,使用期不超過1a 。焊接完成后,要在焊機中取出焊絲進行密封處理,防止污染。不同材質的送氣軟管抵抗濕氣進入的能力不同,尤其在送氣壓力高時,送氣軟管的影響更明顯。

三、工裝的選用

鋁合金焊接選用點接觸形式的工裝,以減小工裝與工件的接觸面積。如果工裝對工件是面接觸,就會很快帶走工件的熱量,加速了熔池的凝固,不利于焊縫氣孔的排除。工裝液壓系統的壓力控制在9～9. 5 MPa 。

壓力過小達不到預設反變形的目的,但是壓力過大,又會使鋁合金結構的拘束度增大。由于鋁合金的線脹系數大,高溫塑性差,焊接時易產生較大的熱應力,可能會使鋁合金結構產生裂紋。

    鋁合金在航空航天、武qi裝備、軌道運輸、汽車行業、建筑、電子電力等領域都有廣泛的應用。

   目前我國鋁加工業行業發展形勢低迷，低端產品過剩、產品不足。雖然如此，但是我國仍具備巨大的鋁消費需求。

    發展趨勢：

   ①汽車輕量化的深入推進，持續擴大鋁應用范圍。

    ②產能合作是我國輸出電解鋁產能的一條新舉措。我國電解鋁產能十分富余，但是世界上仍有其他一些國家電解鋁工業欠發達或是沒有電解鋁產能，將電解鋁產能向這些國家轉移，從而實現產能合作或實現共贏局面。

    ③對于鋁企來說，需要優化自身管理機制，進行相應的體制改革。重要的是不斷優化自身產品性能，持續創新，用品質說話。

鋁及鋁合金的mig焊焊接性良好，如能控制好焊接氣孔缺陷，便可用于鋁制厚壁壓力容器的焊接。

1 母材性能

　　鋁的化學活潑性強，與空氣接觸時，會在其表面生成一層致密的al2o3薄膜，這層氧化膜可防止硝算及***的腐蝕，耐腐蝕性好，如加入一些硅、銅、鎂、鋅等合金元素后，可獲得不同性能的合金，鋁合金的抗低溫性能也很好。如鋁鎂合金和鋁錳合金，它們的特點是強度中等，塑性及耐蝕性好，故通常稱為防銹鋁，焊接性好，是目前鋁合金焊接結構中應用廣的鋁合金材料。特別是機械行業的空分設備，屬深冷技術產品，主要的塔體容器均采用鋁鎂合金，如5083-h112，其抗拉強度rm可達270～275 mpa。鋁鎂合金也廣泛用于石化產品中，較之不銹鋼在比強度和性價比上有較大優勢，已在空分和石化設備中廣泛使用。以前鋁合金的焊接大都采用手工操作，如手工ya弧焊，但隨著產品設備的越來越大，越來越厚，手工ya弧焊的焊接方法已不再適合了。壁厚30 mm以上的材料，因鋁合金的導熱系數、比熱容等都很大，約比鋼大一倍多，在焊接過程中大量的熱能被迅速傳導到母材內部，因此焊接時比鋼要消耗更多的熱量。為獲得高質量的焊接接頭，必須采用能量集中、功率大的熱源，使焊槍鎢棒容易燒損，需采用預熱，甚至需邊焊邊熱等工藝措施，給焊接時帶來很多麻煩。因此純手工ya弧焊已不再適合較厚的鋁合金材料，直徑大的鋁合金容器，可采用自動mig焊焊接，但如石化產品，往往是壓力高，直徑小，壁厚（30 mm以上）及經過壓制的厚壁容器封頭（因要壓制不宜采用焊接功率大的自動mig焊），采用熔化極半自動ya弧焊可以彌補以上缺陷。有色金屬或其合金（如鋁、鎂及其合金等）都可進行陽極氧化處理，這種方法廣泛用于機械零件，飛機汽車部件，精密儀器及無線電器材，日用品和建筑裝飾等方面。

　　2 焊接工藝性分析

　　2.1 鋁合金mig焊

　　熔化極半自動ya弧焊是利用焊絲與工件間產生的電弧作熱源將金屬熔化的焊接方法。焊接過程中，電弧熔化焊絲和母材形成的熔池及焊接區域在惰性氣體ya或氦的保護下，有效地阻止周圍環境空氣的有害作用。用焊絲作為電極，用ya氣作為保護氣體，電源采用直流反接，使熱量集中，但電弧功率又沒有自動mig焊的大。熔化極半自動ya弧焊有很多優點，操作方便，能焊接各種位置的焊縫和不同厚度的鋁合金，特別是焊接中厚板容器接管角焊縫更有著明顯的優勢。但由于鋁及鋁合金對焊接氣孔特別敏感，尤其在使用雜質含量較多的國產焊絲，故用于壓力容器的a，b類承壓焊縫時有一定的困難。為此筆者成立攻關組，經過反復試驗和研討，終于使問題迎刃而解，并順利應用到產品中。1氣孔形成氣孔從本質上來說，是由于焊接時在熔池凝固形成過程當中，尚有部分未來得及逃逸的氣體殘留在焊接金屬之中，在一般情況下，氣體可能是空氣、一氧化tan、氫氣和氮氣等等。

　　2.2 氣孔產生機理及解決措施

　　熔化極半自動ya弧焊焊接時產生的缺陷主要是氣孔，而氣孔生成機理是很復雜的。由于鋁與氧的親和力很大，在空氣中極易與氧結合生成致密結實的al2o3薄膜，這層氧化膜還會吸附水份。而產生氣孔的重要因素是氫，屬氫致擴散氣孔，由于鋁及鋁合金的物理本質特征，使得它們在液態時可溶解相當量的氫，而在固態時幾乎不能溶解，因此在熔池的結晶和冷卻過程中氫無法及時逸出，而殘留在焊縫內形成氣孔。目前鋁型材市場中的產品也是有種類之分的，一般不同的分類方式其所得到的型材類別是不同的，并且不同型材類別其加工方式以及應用領域也是有所差別的。

　　2.2.1 氫的來源

　　氫的來源有以下幾個方面：在焊材和母材中溶解的氫；焊材和母材表面的氧化膜、油污、水分等；保氣氛中的氫和水份；在保護條件不完善時卷入電弧氣氛中的空氣所帶有的氫和水分。

　　2.2.2 氣孔控制措施

　　待焊區的清理工作完善與否是控制焊接氣孔的基礎，母材坡口及其兩側以及焊絲必須去油、去污，表面氧化膜需用鏟刀、銑刀等工具予以去凈，使之露出金屬本色；空氣相對濕度宜控制在70%以下，空氣相對濕度較高以及工件壁厚較大時，焊前在焊接區須進行預熱，預熱溫度一般在100 ℃左右；工件壁厚較大時以采用多層焊或多層多道焊為宜；由于現代工程具有較為復雜的操作環境，因此對焊接操作人員提出了較高的要求，焊接操作技術與理論知識和實際操作經驗密切相關，這是內在的要求。宜選用雜質盡可能少的焊絲（進口焊絲常優于國產焊絲，如牌號為5083母材，可選用er5183，1.6 mm焊絲）和≥99.99%的高純亞作為保護氣體。熔化極半自動ya弧焊在條件允許范圍內可以代替手工ya弧焊在鋁制壓力容器中的焊接，特別是小直徑厚壁容器的縱環焊縫和須經壓制的封頭縱焊縫的焊接，經無損檢測可以達到jb/t4730.2―2005ii要求，也能代替手工ya弧焊在容器接管角焊縫的焊接，經100%著色檢測，可以達到jb/t 4730.5―2005i的要求，在受壓件與非受壓件間的結構件角焊縫的焊接，更有著其明顯的優勢，效率可提高2倍以上。必須指出，除了設計恰當焊接坡口，選擇已經驗證的合理焊接參數以外，選擇含雜質較少的適配焊絲、適當預熱和焊接區的充分清理都是減少及至杜絕氣孔的有較手段。