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鋁合金焊接應用 你現在的位置:黄瓜视频官网應用中心鋁合金焊接應用

鋁合金及其焊接性

作者:西安大黄瓜网站  來源:西安大黄瓜网站   更新時間:2020-05-23  閱讀數:8551
 

鋁合金及(ji)其焊接(jie)性(xing)

鋁(lv)及鋁合金(jin)材料密度低(di),強度高,熱電導率(lv)高(gao),耐(nai)腐(fu)蝕(shi)能力(li)強(qiang),具(ju)有良(liang)好(hao)的物(wu)理特(te)性和力學(xue)性能(neng),因而廣泛應用(yong)於工業產品(pin)的(de)焊接結(jie)構(gou)上。鋁合金在車(che)輛(liang)部(bu)件(jian)中的應用情況、發展(zhan)趨向及其(qi)在組(zu)焊中存(cun)在(zai)很(hen)多問(wen)題。對鋁合金及其異(yi)種(zhong)金屬(shu)焊接接頭進行了(le)焊接性試驗研(yan)究結果(guo)表(biao)明,其焊接接頭(tou)有(you)滿意(yi)的力學性能、抗裂性及抗應(ying)力腐蝕性能,適合用於(yu)製(zhi)造輕(qing)軌車輛,航(hang)空航天領域的廣(guang)泛應用。

肯(ken)倍(bei)焊機(ji)

【關(guan)鍵(jian)字】

鋁合金    焊接性    氣孔(kong)   熱裂(lie)紋(wen)    等(deng)強性

【正(zheng)文(wen)】肯倍焊機

雖(sui)然(ran)已經(jing)應用鋁及其合金焊成許(xu)多(duo)重要產品,但(dan)實際(ji)上(shang)並不(bu)是沒(mei)有困(kun)難(nan),主(zhu)要的問題有:焊縫中的氣(qi)孔、焊接熱(re)裂紋、接頭“等強性”1

1.    鋁合金焊接中(zhong)的氣孔

氫是(shi)鋁及其合金熔焊時產(chan)生氣孔的主要原(yuan)因,已(yi)為(wei)實(shi)踐(jian)所(suo)證(zheng)明。弧柱(zhu)氣氛(fen)中的水(shui)分(fen)、焊接材料(liao)以及母材(cai)所吸附的水分都是焊縫氣孔中氫(qing)的重(zhong)要來源(yuan)。其中,焊絲(si)及母材表麵氧(yang)化膜(mo)的吸附(fu)水份(fen),對焊縫氣孔的產生(sheng),常(chang)常占(zhan)有突(tu)出的地位(wei)。

1.1  弧柱氣氛中水分的影(ying)響(xiang)

弧(hu)柱空(kong)間總是或(huo)多或少(shao)存在一定數(shu)量(liang)的水分,尤(you)其在潮(chao)濕(shi)季(ji)節(jie)或濕度大的地區進行焊接時,由弧柱氣氛中水分分解(jie)而(er)來的氫,溶入過熱的熔融金屬中,可成(cheng)為焊縫氣孔的主要(yao)原因。這時所形成的氣孔,具有白(bai)亮(liang)內壁(bi)的特征。

1.2  氧化膜中水分對氣孔的影響

在正常的焊接條件下,焊絲或工件的氧化膜中所吸附的水分將(jiang)是生成焊縫氣孔的主要原因。而氧化膜不致(zhi)密(mi)、吸水性強的鋁合金,主要是Al-Mg合金,要比氧化膜致密的純鋁具有更(geng)大的氣孔傾向(xiang)。因為Al-Mg合金的氧化膜中含(han)有不致密的MgO,焊接時(shi),在熔透(tou)不足的情況(kuang)下,母(mu)材坡口(kou)端(duan)部未除淨(jing)的氧化膜中所吸(xi)附的水分,常常是產生焊縫(feng)氣孔的主要原因(yin)。

1. 3  減少焊縫氣孔的途(tu)徑

避免熔(rong)池吸氫是消除(chu)或減(jian)少焊接氣孔的有效(xiao)方(fang)法2。為防止(zhi)焊縫氣孔,可從兩(liang)方麵(mian)著(zhu)手(shou):第一,限(xian)製氫溶(rong)入(ru)熔融(rong)金屬,或者(zhe)是減少氫的來源,或者減少氫同熔融(rong)金屬作(zuo)用的時間;第(di)二(er),盡量促使氣孔自熔池逸出(chu)。為了在熔池(chi)凝(ning)固(gu)之前(qian)使氫以(yi)氣泡(pao)形式(shi)及時排(pai)出,這(zhe)就(jiu)要改善(shan)冷卻(que)條件以增加(jia)氫的逸(yi)出時間(jian)Hidetoshi Fujii等在失(shi)重條(tiao)件下(xia)進(jin)行焊接試(shi)驗(yan),發現氣孔明顯較重力下多3

1)減少氫的來(lai)源

所有使(shi)用的焊接材料(包括(kuo)保(bao)護(hu)氣體(ti)、焊絲、焊條、焊劑(ji)等)要嚴(yan)格(ge)限製含水量,

使用前均需(xu)幹(gan)燥(zao)處理。一般(ban)認(ren)為,氬(ya)氣中的含水量小於0.08%時不易(yi)形成氣孔1

2)控(kong)製焊接工藝

焊接工(gong)藝(yi)參(can)數的影響比較(jiao)明(ming)顯,但其影響規(gui)律並不是一(yi)個(ge)簡(jian)單(dan)的關係(xi),須(xu)進行(xing)具體分析(xi)。焊接工藝參數的影響主要可(ke)歸結為對(dui)熔池在高溫存在時間的影響,也就是對氫的溶入時間和(he)氫的析出時間的影響。焊接時,焊接工藝參數的選擇(ze),一方麵盡(jin)量采用小線能量以減少熔池存在時間,從(cong)而減少氣氛中氫的溶入,同時又(you)要能充(chong)分保證根(gen)部熔合,以利(li)根部氧化膜上的氣泡浮(fu)出。所以采(cai)用大的焊接電流(liu)配(pei)合較高的焊接速度(du)是比較有利的4

2.  鋁合金的焊接熱裂紋

鋁及其合金焊接時,焊縫金屬和近(jin)縫區所發(fa)現(xian)的熱裂紋主要是焊縫金屬結晶裂紋,也(ye)可在近縫區(qu)見(jian)到液化裂紋。

2.1  鋁合金焊接熱裂紋的特點(dian)

鋁合金屬於典(dian)型的共晶型(xing)合金,最大裂紋傾向正好同合金的“最大”凝固溫(wen)度區間相(xiang)對應。但是由平衡(heng)狀(zhuang)態圖(tu)的概念(nian)得出的結論和實際情況是有較大(da)出入的。因此(ci),裂紋傾向最大時的合金組元均(jun)小於它(ta)在合金中的極(ji)限溶解度。這是由(you)於焊接時的加熱和冷(leng)卻速(su)度都很迅(xun)速,使合金來不及建(jian)立平(ping)衡狀態(tai),在不平衡的凝固條件下,相圖中的固相線一般要向左(zuo)下方移(yi)動,以致在較少的平均濃度下就出現共(gong)晶(jing)體,且(qie)共晶溫度比(bi)平衡冷卻過(guo)程(cheng)將有所降低。至(zhi)於近縫區的“液(ye)化裂紋”,同(tong)焊縫凝固裂紋一樣(yang),也是與(yu)晶間易熔共晶的存在有聯係,但這種易熔共晶夾(jia)層並非(fei)晶間原已存在的,而是在不平衡的焊接加熱條件下因偏(pian)析而熔化形(xing)成的,所以稱(cheng)為晶間“液化”。

2.2  防止焊接熱裂紋的途徑(jing)

對於液化裂紋目(mu)前還無(wu)行之有效的防(fang)止措(cuo)施(shi),一般的辦(ban)法是減小近縫區過熱。對於焊縫金屬的結晶裂紋主要是通(tong)過合理選(xuan)定焊縫的合金成分並配合適(shi)當(dang)的焊接工藝來進行控製。

1)控製成分

從抗(kang)裂角(jiao)度考(kao)慮(lv),調(diao)整(zheng)焊縫合金係統(tong)的著眼(yan)點在於控製適量的易熔共晶並(bing)縮小

結晶溫度區間。由於現有鋁合金均為共晶型合金,少量易熔共晶的存在總是增大凝固裂紋傾(qing)向,所以,一般都(dou)是使主要合金元素含量超(chao)過裂紋傾向最(zui)大時的合金成分,以便(bian)能產生愈(yu)合作用。

2)在焊絲中添(tian)加變質劑

鋁合金焊絲中幾乎(hu)都有TiZrBV等微(wei)量元素(su),一般都是作為變質(zhi)劑加入的。不僅可以細(xi)化晶粒(li)而改善塑性、韌性,並可顯著提(ti)高抗裂性能。TiZrBVTa等元(yuan)素的共同特點是都能同鋁形成一係列包(bao)晶反(fan)應生成細小的難熔質點,可成為液體金屬凝固時的非自發凝固的晶核,從而可以產生細化晶粒的作用。

3)合理選用焊接工藝參數

焊接工藝參數影響凝固過程的不平衡性和凝固的組織(zhi)狀態,也影響凝固過程中

的應變(bian)增長速度,因而影響裂紋的產生。熱能集(ji)中的焊接方法(fa),有利於快速進行焊接過程,可防止形成方向性強的粗(cu)大柱狀晶,因而可以改善抗裂性5。減小焊接電流、降低拘(ju)束(shu)度、改(gai)善裝配間隙(xi)對減小熱裂傾向都是有利的。而焊接速度的提高,促(cu)使增(zeng)大焊接接頭的應變速度,而增大熱裂的傾向。增大焊接速度和和焊接電流,都可促使增大裂紋傾向。

3.  焊接接頭的等強性肯倍焊機

時效強化鋁合金,除了Al-Zn-Mg合金,無論是退火(huo)狀態下還(hai)是時效狀態下焊接,若(ruo)焊後(hou)不經熱處(chu)理,強度均低於母材。所有時效強化的鋁合金,焊後不論(lun)是否(fou)經過時效處理,其接頭塑性均未能達(da)到(dao)母材的水平1。就焊縫而言(yan),由於是鑄(zhu)造(zao)組織,即(ji)使在退(tui)火狀態以及焊縫成分同母材基(ji)本(ben)一樣的條件下,強度可能差(cha)別(bie)不大,但焊縫塑(su)性一般都不如(ru)母材。若焊縫成分不同於母材,焊縫性能將主要決定(ding)於所用的焊接材料。為保證焊縫強度與塑性,固溶強化型合金係統要優於共晶型合金係統。一般說(shuo)來,焊接線能量越大,焊縫性能下降(jiang)的趨(qu)勢(shi)也越(yue)大1。對於熔合區,在時效強化鋁合金焊接時,除了晶粒粗化,還可能因晶界(jie)液化而產生顯(xian)微裂紋。所以,熔合區的變化主要是惡(e)化塑性。

總(zong)之(zhi),鋁合金應為具有重量輕、抗腐蝕、易成型等優(you)點;隨著新型硬鋁、超硬(ying)鋁等材料的出現使得(de)這類(lei)材料的性能不斷(duan)提高,因而在航空、航天(tian)、高速列(lie)車、高速艦(jian)艇(ting)、汽(qi)車等工業(ye)製造領(ling)域(yu)得到了越來越廣泛(fan)的應用。同時由於鋁及其合金由於熱膨脹(zhang)係數大而引(yin)起(qi)的較大變形;易氧化焊接時需要用惰(duo)性氣體保護;易產生氣孔、熱裂紋以及熱影響區的軟化、強度降低問題(ti)。為了解決(jue)以上問題攪(jiao)拌(ban)摩(mo)擦(ca)焊作為一種新(xin)型的焊接方式逐漸(jian)在鋁及其合金的焊接中廣泛之用。深(shen)入的研究(jiu)鋁及其合金的焊接性是開(kai)發新型鋁合金及解決其焊接問題的前提6

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