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鋁合金焊接應用 你(ni)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:8255
 

鋁合金(jin)及其焊接性

鋁及鋁合金材(cai)料(liao)密度低(di),強(qiang)度高(gao),熱電導(dao)率高,耐(nai)腐(fu)蝕(shi)能(neng)力(li)強,具(ju)有(you)良(liang)好的(de)物理特性和力學性(xing)能,因(yin)而(er)廣泛應(ying)用(yong)於工(gong)業(ye)產品的焊接結(jie)構上。鋁(lv)合金在車(che)輛(liang)部件中(zhong)的應用情況(kuang)、發展(zhan)趨向及其在(zai)組(zu)焊中存在很(hen)多問題。對鋁合金及其(qi)異(yi)種(zhong)金屬(shu)焊接(jie)接頭進(jin)行了焊接性試驗研究(jiu)結果表(biao)明,其焊接接頭(tou)有滿(man)意(yi)的力學(xue)性能、抗(kang)裂(lie)性及(ji)抗應力腐蝕性能,適合用於製造輕(qing)軌(gui)車輛,航(hang)空航天領(ling)域(yu)的廣泛(fan)應用。

肯倍焊機

【關(guan)鍵(jian)字(zi)】

鋁合金    焊接性    氣(qi)孔   熱裂紋(wen)    等(deng)強性

【正文(wen)】肯(ken)倍焊機

雖(sui)然(ran)已經應用鋁及其合金焊成(cheng)許(xu)多重(zhong)要(yao)產品(pin),但實際(ji)上並不(bu)是沒(mei)有困(kun)難,主要的問(wen)題有:焊縫(feng)中的氣孔(kong)、焊接熱裂紋、接頭“等強性”1

1.    鋁合金焊接中的氣孔

氫(qing)是(shi)鋁及其合金熔焊時(shi)產(chan)生氣孔的主要原因,已(yi)為實踐(jian)所證(zheng)明(ming)。弧柱(zhu)氣氛(fen)中的水分、焊接材料以及母材所吸(xi)附(fu)的水分都(dou)是焊縫氣孔中氫的重要來源(yuan)。其中,焊絲及母材表麵氧化膜的吸附水份(fen),對焊縫氣孔的產生,常常占(zhan)有突(tu)出的地(di)位(wei)。

1.1  弧柱氣氛中水分(fen)的影(ying)響

弧柱空間總(zong)是或(huo)多或少(shao)存(cun)在一定數量(liang)的水(shui)分,尤其在潮(chao)濕(shi)季(ji)節(jie)或濕度(du)大的地區進行焊接時,由(you)弧(hu)柱氣氛中水分分解而來(lai)的氫,溶入過熱(re)的熔融(rong)金屬中,可(ke)成為焊縫氣孔的主(zhu)要原因。這時所(suo)形成的氣孔,具有白(bai)亮(liang)內(nei)壁(bi)的特征(zheng)。

1.2  氧(yang)化膜中水分對(dui)氣孔的影響(xiang)

在正(zheng)常的焊接條(tiao)件(jian)下(xia),焊絲或工件的氧化膜(mo)中所吸附的水分將是生(sheng)成焊縫氣孔的主要原(yuan)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(chun)鋁具有更(geng)大的氣孔傾向(xiang)。因為Al-Mg合金的氧化膜中含有不致密的MgO,焊接時,在熔透(tou)不足(zu)的情況下,母(mu)材坡(po)口(kou)端(duan)部未除淨(jing)的氧化膜中所吸附的水分,常常(chang)是產生焊縫氣孔的主要原因。

1. 3  減少焊縫氣孔的途徑(jing)

避(bi)免(mian)熔池(chi)吸氫是消(xiao)除或減少焊接氣孔的有效方法(fa)2。為(wei)防(fang)止焊縫氣孔,可從(cong)兩(liang)方(fang)麵(mian)著手(shou):第一(yi),限製(zhi)氫溶入熔融金屬,或者(zhe)是減(jian)少氫的來源,或者減少氫同熔融金屬作(zuo)用的時間;第(di)二(er),盡(jin)量促(cu)使(shi)氣孔自熔池逸出(chu)。為了(le)在熔(rong)池凝固之(zhi)前使氫以氣泡形式(shi)及時排(pai)出,這(zhe)就要改善冷卻(que)條件以增加(jia)氫的逸(yi)出時間(jian)Hidetoshi Fujii等在失(shi)重條件下進行(xing)焊接試(shi)驗,發現(xian)氣孔明顯較重力下多(duo)3

1)減少氫的來源

所有使用的焊接材料(包(bao)括(kuo)保(bao)護(hu)氣體(ti)、焊絲(si)、焊條、焊劑(ji)等)要嚴(yan)格限(xian)製含(han)水量,

使用前均(jun)需(xu)幹(gan)燥(zao)處(chu)理。一般認為,氬(ya)氣中的含水量小於0.08%時不易(yi)形(xing)成氣孔1

2)控(kong)製焊接工藝(yi)

焊接工藝參數(shu)的影響比較明顯(xian),但其影響規律(lv)並(bing)不是一個(ge)簡單(dan)的關係,須(xu)進行具體分析(xi)。焊接工藝參數的影響主要可歸(gui)結為對熔池在高溫(wen)存在時間的影響,也(ye)就是對氫的溶(rong)入時間和(he)氫的析出時間的影響。焊接時,焊接工藝參(can)數的選擇(ze),一方麵盡量采(cai)用小線(xian)能量以(yi)減少熔池存在時間,從而減少氣氛中氫的溶入(ru),同(tong)時又(you)要能充分保證根(gen)部熔合,以利根部(bu)氧化膜上(shang)的氣泡(pao)浮出。所以采用大的焊接電流配合較高的焊接速(su)度是比(bi)較(jiao)有利(li)的4

2.  鋁合金的焊接熱裂紋

鋁及其合金焊接時,焊縫金屬和近縫區所發(fa)現的熱裂紋主要是焊縫金屬結晶裂紋,也可在近縫區見(jian)到液(ye)化裂紋。

2.1  鋁合金焊接熱裂紋的特(te)點

鋁合金屬於典型(xing)的共(gong)晶型合金,最(zui)大裂紋傾向正好(hao)同合金的“最(zui)大”凝(ning)固(gu)溫度區間相對應。但(dan)是由平衡狀(zhuang)態(tai)圖(tu)的概(gai)念得(de)出的結論和實(shi)際情況是有較大出入的。因此,裂紋傾向最(zui)大時的合金組元均小於它在合金中的極限溶解度。這是由於(yu)焊接時的加熱和冷(leng)卻速度都很迅(xun)速,使合金來不及建(jian)立(li)平(ping)衡(heng)狀態,在不平衡的凝固條件下,相(xiang)圖中的固相線一般(ban)要向左下方移(yi)動(dong),以致在較少的平均濃度下就(jiu)出現共晶體,且(qie)共晶(jing)溫度比平衡冷卻過(guo)程將(jiang)有所降(jiang)低。至於近(jin)縫區的“液化裂紋”,同焊縫凝固裂紋一樣,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)析而熔化形成的,所以稱(cheng)為晶間“液化”。

2.2  防止(zhi)焊接熱裂紋的途(tu)徑

對於液化裂紋目(mu)前還(hai)無(wu)行之有效的防止措施,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過合理選(xuan)定(ding)焊縫的合金成分並配(pei)合適(shi)當的焊接工藝來進行控製。

1)控製成分

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

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,一般都是使主要合金元素含量超過裂紋傾向最大時的合金成分,以便(bian)能產生愈(yu)合作用。

2)在焊絲中添加變(bian)質(zhi)劑

鋁合金焊絲中幾(ji)乎都有TiZrBV等微(wei)量元素,一般都是作為變質劑加入的。不僅(jin)可以細(xi)化晶粒而改善塑(su)性、韌(ren)性,並可顯著提高抗裂性能。TiZrBVTa等元(yuan)素(su)的共同特點是都能同鋁形成一係列(lie)包晶反(fan)應生成細小的難(nan)熔質點,可成為液體金屬凝固時的非(fei)自發凝固的晶核,從而可以產生細化晶粒(li)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(cheng)的不平衡性和凝固的組織(zhi)狀態,也影響凝固過程中

的應變增(zeng)長速度,因而影響裂紋的產生。熱能集(ji)中的焊接方法,有利於快(kuai)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(gai)善抗裂性5。減小焊接電流(liu)、降低拘(ju)束(shu)度、改善(shan)裝(zhuang)配間隙(xi)對減小熱裂傾向都是有利的。而焊接速度的提高,促使增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(ji)

時效(xiao)強化鋁合金,除(chu)了Al-Zn-Mg合金,無論(lun)是退火(huo)狀態下還是時效狀態下焊接,若焊後(hou)不經熱處理,強度均低於母材。所有時效強化的鋁合金,焊後不論是否經過時效處理,其接頭塑性均未能達(da)到母材的水平1。就焊縫而言(yan),由於是鑄(zhu)造組織,即(ji)使在退(tui)火狀態以及焊縫成分同母材基(ji)本(ben)一樣(yang)的條件下,強度可能差別(bie)不大,但焊縫塑性一般都不如(ru)母材。若(ruo)焊縫成分不同於母材,焊縫性能將主要決(jue)定於所用的焊接材料。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)液化而產生顯微裂紋。所以,熔合區的變化主要是惡(e)化塑性。

總之,鋁合金應為具有重量輕、抗腐蝕、易成型等優(you)點;隨(sui)著(zhu)新(xin)型硬(ying)鋁、超(chao)硬鋁等材料的出現使得這類(lei)材料的性能不斷(duan)提(ti)高,因而在航空(kong)、航天(tian)、高速列車、高速艦(jian)艇(ting)、汽(qi)車等工業製造(zao)領域得到(dao)了越來越廣(guang)泛的應用。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(ruan)化、強度降低問題(ti)。為了解決以上問題攪(jiao)拌(ban)摩(mo)擦(ca)焊作為一種新型的焊接方式逐(zhu)漸(jian)在鋁及其合金的焊接中廣泛之用。深(shen)入的研(yan)究鋁及其合金的焊接性是開(kai)發新型鋁合金及解(jie)決其焊接問題的前(qian)提6

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