铝焊接指南

铝:铝GMAW焊接指南

承蒙《焊接设计与制造》杂志转载


按照此处提供的经验法则选择焊接设备、准备母材、应用适当的技术和目视检查焊接件,以确保铝合金上的高质量气体保护金属和钨极气体保护焊。即使对于那些有焊接钢经验的人来说,焊接铝合金也是一个相当大的挑战。除非焊工遵守规定的程序,否则铝合金较高的导热性和较低的熔点很容易导致烧穿。此外,在气体保护金属极电弧焊(GMAW)期间喂入铝焊丝也是一个挑战,因为铝焊丝比钢软,具有较低的立柱强度,并且容易在驱动辊处缠结。为了克服这些挑战,操作员需要遵循此处提供的经验法则和设备选择指南。


金属极惰性气体保护电弧焊

的贱金属准备:要焊接铝,操作员必须注意清洁基材,清除油或切削溶剂中的氧化铝和碳氢化合物污染。材料表面的氧化铝在3700 F下熔化,而下面的母材铝将在1200 F下熔化。因此,在母材表面留下任何氧化物将阻止填充金属渗入工件。要去除氧化铝,请使用不锈钢硬毛刷或溶剂和蚀刻溶液。当使用不锈钢刷时,只能朝一个方向刷。注意不要刷得太粗糙:粗糙的刷可能会进一步将氧化物嵌入工件中。另外,只能在铝制品上使用刷子。不要用不锈钢或碳钢上使用过的刷子清洁铝制品。使用化学蚀刻溶液时,确保在焊接前将其从工作中移除。为了将油或切割溶剂中的碳氢化合物进入焊缝的风险降至最低,请使用脱脂剂将其清除。检查脱脂剂是否不含任何碳氢化合物。


预热:对铝工件进行预热可以避免焊接开裂。预热温度不应超过230f,使用温度指示器防止过热。此外,在焊接区域的开始和结束处放置点焊将有助于预热的努力。焊工在将厚的铝片焊接到薄的铝片上时,也要预热;如果发生冷搭接,试着使用滑块。


推动技术:使用铝时,将焊枪推离焊缝水坑,而不是拉离,将产生更好的清洗效果,减少焊缝污染,并改善保护气体的覆盖范围。


行驶速度:铝焊接需要进行“热和快速”。与钢不同,铝的高导热性要求使用更热的安培和电压设置和更高的焊接速度。如果移动速度过慢,焊机就有过度烧毁的危险,特别是在薄规格的铝板上。


保护气体:氩气由于其良好的清洁作用和渗透特性,是焊接铝时最常用的保护气体。焊接5xxx系列铝合金,氩气和氦气的混合保护气体(最多75%的氦气)将减少氧化镁的形成。


焊线:选择熔化温度与基材相似的铝填充线。操作员越能缩小金属的熔化范围,就越容易焊接合金。获取直径为3/64英寸或1/16英寸的导线。钢丝直径越大,送丝越容易。为了焊接薄规格材料,直径为0.035英寸的焊丝与低送丝速度(100至300 in./min)下的脉冲焊接工艺相结合,效果良好。


Convex-shaped焊缝:在铝焊接中,坑形裂纹是大多数焊接失败的原因。开裂是由于铝的高热膨胀率和焊接冷却时发生的相当大的收缩。凹坑破裂的风险最大,因为凹坑的表面在冷却时会收缩和撕裂。因此,焊工应堆焊坑,形成凸形或丘形。当焊缝冷却时,凹坑的凸面形状将补偿收缩力。


电源选择:在选择铝的GMAW电源时,首先考虑转移方法-喷涂电弧或脉冲。喷弧焊可采用恒流(cc)和恒压(cv)焊接机。喷射电弧取一小股熔化的金属流,把它从焊丝喷到基材上。对于需要焊接电流超过350 A的厚铝,cc产生最佳效果。

脉冲传输通常用逆变电源进行。更新的电源包含内置的脉冲程序基于和填充线的类型和直径。在脉冲GMAW过程中,每次脉冲电流时,填充金属液滴从电极转移到工件。这一过程产生了正的液滴转移,导致更少的飞溅和更快的跟踪速度比喷涂转移焊接。在铝上使用脉冲GMAW工艺还能更好地控制热输入,缓解错位焊接,并允许操作人员以低送丝速度和电流焊接薄片材料。


送丝装置:软铝线长距离送料的首选方法是推拉送料法,它采用一个封闭的送线柜,以保护电线不受环境影响。在送丝箱中有一个恒转矩变速电机,以恒定的力和速度推动和引导导线通过枪。焊枪内的高扭矩电机带动焊丝通过,使送丝速度和电弧长度保持一致。
在一些商店,焊工使用相同的送丝器来输送钢和铝线。在这种情况下,使用塑料或聚四氟乙烯衬垫将有助于确保平滑,一致的铝丝进料。对于导向管,使用凿子式出管和塑料入管来支持电线,尽可能接近驱动辊,以防止电线缠结。焊接时,保持焊枪电缆尽可能直,以减少送丝阻力。检查驱动辊和导向管之间的对齐是否正确,以防止铝剃须。

使用铝制驱动辊。设定驱动辊张力,使送丝速度均匀。张力过大会使线材变形,导致送料粗糙、不稳定;张力过小导致进料不均匀。这两种情况都可能导致不稳定的电弧和焊缝孔隙。


焊接枪:焊铝时使用单独的焊枪衬垫。为防止导线擦伤,应尽量限制衬套两端,以消除衬套与喷枪上的气体扩散器之间的间隙。经常更换衬套,以尽量减少磨料氧化铝引起送丝问题的可能性。使用比所使用的填充金属直径大约0.015英寸的接触针尖-当针尖加热时,它将扩展成椭圆形,可能会限制送丝。通常,当焊接电流超过200a时,使用水冷枪以减少热积聚和送丝困难。