拖车行业焊接铝的最佳实践
拖车行业焊接铝的最佳实践
Frank G. Armao，焊接铝技术总监
越来越多的焊接组件由铝合金制成。虽然该合金有一些有趣的特点，但它的轻重量是交通运输行业使用增加的主要原因。
许多有经验的焊接专业人员错误地认为铝是比钢更难焊接的合金。这种感觉很大程度上是由于操作人员将他们的习惯和经验焊接到这种材料上。
这篇文章将检查常见的错误焊接铝在制造拖车和如何可以纠正或避免这些错误。
知道你的合金
几乎1XXX, 3XXX, 4XXX, 5XXX和6XXX系列的所有合金都可以使用GTAW或GMAW工艺进行电弧焊。
大多数2XXX和7XXX系列铝合金是不可焊接的。2XXX系列中唯一的可焊合金是2219和2519;在7XXX系列中，唯一的可焊合金是7003、7004、7005和7039。
要特别注意2024和7075。它们是坚固的和普遍可用的，但不可焊接。
焊接“不可焊接”的合金或使用错误的填充合金可能导致立即开裂或在稍后的使用中过早失效。
在焊接之前，应始终识别正确的合金，并与正确的填充金属匹配。
使用正确的填充合金
拖车工业中最常见的应用是将5XXX Al-Mg薄板/板材合金(如5052、5154、5454或5083)与自身连接，或将6XXX挤压合金与上述5XXX合金之一连接。
对于连接5XXX合金本身，正确的填充合金是5554焊接5154或5454;对于焊接5052，应该使用4043、5554或5356，尽管5356和5554更常用，以便在车间使用一种填充合金，以避免填充合金混合的可能性。对于强度较高的5083，建议焊接5556或5183。5356和5083的强度不太匹配。4043不应用于焊接5XXX合金，除了5052，其镁含量低。
对于连接5XXX片或板到6XXX挤压合金，如6061-T6，推荐填充合金为5356或5554。虽然4043也可以使用，但它在拖车行业并不常见，因为它的应用有限，它可能会在商店中造成混乱。在这种应用中，使用高强度填料5183或5556绝对没有任何优势。一些供应商将试图出售这些合金，但它们没有带来任何好处，尽管成本更高。
正确储存焊丝
储存铝填充线在清洁和干燥的环境，最好在其原始包装。在这样的条件下，金属丝的可用保质期为几年。
不允许填充线变湿，应储存在相对湿度低的条件下。最简单的方法就是把电线放在原来的包装里，放在一个封闭的金属柜里，再配上一个60瓦的发光灯泡。灯泡的热量将使机柜内的温度升高大约10华氏度，这将降低相对湿度。
已部分使用的电线卷应返回其原来的包装，而不是留在焊机上过夜。另一种选择是，将线轴放在塑料盖中，直到它被完全使用。
在空调环境中储存电线可能会产生问题。如果在炎热潮湿的天气里立即打开相对较冷的电线，潮湿的空气就有可能凝结在电线上。
如果电线必须储存在有空调的房间里，把它带出来，不打开，让它坐着直到它变暖。
预热
尽管人们普遍认为，所有的铝焊缝，包括GTAW和GMAW，都不需要预热。事实上，用正确的设备预热很少是必要的。而且，过度的预热会严重降低机械性能。
热处理的最后一步——时效——是在325到400华氏度之间进行的。如果你将可热处理的合金预热到或高于时效温度，你将破坏合金的力学性能。
这并不是说所有的预热都是不好的。例如，如果湿度非常高，预热到200华氏度以驱除湿气是可以接受的。
充分清洁零件
焊接前清洗铝包括两个独立和不同的操作。
- 制造过程中使用的所有油、润滑油、机加工冷却剂或其他碳氢化合物都必须清除。这些碳氢化合物，如果不去除，将进入焊接电弧和释放氢气，导致焊接孔隙。去除烃类有两种方法。最常见的是用沾有良好脱脂溶剂(如丙酮、甲苯、MEK或化油剂)的干净抹布擦拭焊缝。酒精不是很好的脱脂剂，不应该用来清洁铝。另外一种不太常见的做法是，将铝浸在含有温和碱性溶液的容器中，然后冲洗和干燥
- 任何重的氧化物都必须清除。这通常是用不锈钢丝刷手工或电动刷线完成的。如果材料被储存在外部，并且产生了严重的灰色氧化物，可能需要使用打磨或研磨盘来去除氧化物
正确的设备
焊工应在每次使用前检查他们的焊接设备，以确保它是为铝设置的。如果该设备用于焊接不同的材料，这是特别必要的。具体地说:
- 确保线轴制动器不要设置得太紧。张力过大会导致送丝问题。刹车应该足够紧，这样当钢丝停止时就不会飞转
- 确保驱动辊是正确的，无论是铝和直径。使用V型槽驱动辊焊接钢，铝会使线材变形，造成送料困难
- 将张力设置得足够紧，使驱动辊不会在钢丝上滑倒。张力过大会导致填充丝变形
- 确保正确的塑料进口和出口导向衬套到位。使用用于输送钢丝的零件会导致输送问题
- 确保枪衬套的塑料材质与铝材相符。螺旋钢枪衬管的使用，通常用于给钢丝送料，会带走软铝线上的小刨花，导致衬管堵塞
- 确保接触头的大小是适当的铝线。有些人认为使用超大的触头是一个好主意——例如，1/16英寸的触头，以馈电3/64英寸的电线。不要这样做。针尖的尺寸必须既能使导线自由穿过，又足够紧，以便在接触针尖和导线之间提供均匀的电接触。过大的触头将不允许均匀的电流传输，导致过多的回烧
正确的保护气体流量
氩气保护气体流量对于GMAW应至少为35 SCFH，对于GTAW应至少为25 SCFH。如果使用一个大直径的气体杯或气体喷嘴，流量应该从这些值增加。
一旦清洁，保持清洁
一旦单个部件被清理和装配好，立即焊接，或至少尽可能快。车间环境中的灰尘、油、水蒸气等会附着在预制材料上，污染焊缝。
一旦清洗、安装和组装完毕，不要让部件无保护地放置过夜或过周末。如果零件必须保持不焊接任何一段时间，把棕色牛皮纸在焊缝和胶带的地方。
编织和在线振荡
在拖车行业中，焊工使用内嵌编织或“拖织”是很常见的，尽管每个人都同意，在接缝两侧编织会产生过多的热输入，不应该使用。只要shuffle的振幅不是太大，这种技术是好的。
洗牌的目的是在焊缝上产生堆积一角的外观。这种技术的主要优点是，它产生明显的规则间隔的焊缝波纹类似于GTAW焊缝。这似乎几乎是拖车行业的要求。
只要能控制洗牌的幅度，洗牌就是好的。它应该大约1/8英寸到3/16英寸(3毫米到4毫米)。如果shuffle的振幅较大，则会在每个焊缝纹波之间产生低点。这样可以减少焊缝喉道，这是不可接受的。
洗牌只不过是装点门面而已;它不会产生更好的渗透或清洁。