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重慶鋁板材料密度低,強度大,熱電導率高,抗腐蝕能力很強,具有較好的物理特征和物理性能,因此廣泛用于工業品的焊接件上。一直以來,因為焊接工藝及焊接工藝參數的選擇不善,導致鋁合金零件電焊焊接后因為地應力過度集中化造成比較嚴重變型,或是因為焊接出氣孔、焊瘤、未焊透等缺點,造成焊縫金屬裂痕或材料松散,嚴重影響到產品品質及特性。
1重慶鋁板特性
鋁是銀灰色的非金屬材料,具有較好的可塑性、相對較高的導電率和傳熱性,另外還具備抗氧化性和耐腐蝕能力。鋁非常容易空氣氧化造成三氧化二鋁塑料薄膜,在焊接中很容易產生夾雜物,進而毀壞金屬持續性和均勻度,降低物理性能和耐腐蝕性。普遍鋁合金型材原材質和焊條的成份及物理性能如表1。
2重慶鋁板的電焊焊接難題
(1)非常容易空氣氧化。在空氣中,鋁非常容易同空氣氧化合,形成致密三氧化二鋁塑料薄膜(薄厚約0.1-0.2μm),熔點低(約2050℃),遠高于重慶鋁板的溶點(約600℃左右)??諝庋趸X密度3.95-4.10g/cm3,大約為鋁合金的1.4倍,氧化鋁薄膜表面易吸咐水份,焊接過程,它阻攔基本上金屬焊接,非常容易產生出氣孔、焊瘤、未熔合等缺點,造成焊接功能失效。
(2)易產生出氣孔。鋁及鋁合金焊接過程造成出氣孔的主要原因是氫,因為液態鋁能溶大量氫,而固體鋁基本不融解氫,所以當溶池環境溫度快速降溫與凝結時,氫趕不及析出,很容易在焊接中匯聚產生出氣孔。H2孔現階段難以避免,氫的由來許多,有電弧焊接氛圍里的氫,鋁合金板、焊條表面吸附空氣中的等。實踐經驗證明,即便氬氣瓶按GB/T4842規范標準,純凈度做到99.99%之上,但是當含水量做到20ppm時,會出現大量高密度出氣孔,當相對濕度高于80%時,焊接便會顯著發生出氣孔。
(3)焊接變形產生裂痕趨向大。鋁合金的熱膨脹系數和結晶體縮水率約比鋼大二倍,易產生比較大的焊接變形的熱應力,對剛度比較大的構造將促進熱裂紋的形成。
(4)鋁合金的傳熱系數大(純鋁0.538卡/Cm.s.℃)。大約為鋼4倍,因而,電焊焊接鋁及鋁合金時,比焊鋼要耗費更多發熱量。
(5)合金成分的蒸發的燒蝕。鋁合金型材里面含有熔點沸點元素(如鎂、鋅、錳等),在高溫下電孤影響下,非常容易揮發燒蝕,從而改善焊縫金屬的成分,使焊接功能失效。
(6)持續高溫強度可塑性低。持續高溫時鋁合金的強度可塑性比較低,破壞焊縫金屬的成型,有時候還易造成焊縫金屬坍落和假焊狀況。
(7)無色彩變化。重慶鋁板從固體變為液體時,沒有明顯的顏色的變化,使操作人員無法把握加熱溫度。
3重慶鋁板焊接加工工藝方式
(1)焊前準備
選用有機化學或機械方式,嚴苛清除焊縫坡口兩邊表面氧化層。
化學水處理是采用堿或酸清理材料表面,該法既可以清除氧化層,還可以除油污,實際工藝流程如下所示:摩爾分數為6%~10%的NaOH,在70℃上下侵泡0.5min→水清洗→摩爾分數為15%的氰化鈉常溫下侵泡1min開展中和處理→水清洗→溫開水洗→干躁。洗完后鋁合金型材表層為暗淡無光的銀色。
機械清理可采取傾側或電動式車刀,還可以選用刮板、挫刀等設備,針對較薄薄的氧化層還可用0.25mm的銅絲刷打磨拋光消除氧化層。
清除之后馬上焊接,假如擺放時間超4h,應再次清除。
(2)明確位置精度及定位焊間隔
焊接環節中,鋁合金板受熱變形,導致焊縫坡口空隙降低,焊前位置精度假如保留過小,焊接操作中就會引發兩板的焊縫重合,提升焊后表面不平度和變形程度;反過來,位置精度太大,則焊接艱難,且有燒損的可能性。適宜的定位焊間隔能確保所需要的定位焊空隙,因而,選擇適合自己的位置精度及定位焊間隔,是降低變形一項主要措施。憑經驗,不一樣厚度對接縫處較科學合理的機械加工工藝主要參數見表2。
(3)挑選自動焊接設備
目前市面上焊接產品種類繁多,一般情況下應采用溝通交流電弧焊接(即TIG焊)。是指在氬氣瓶的庇護下,運用鎢電極與產品工件問所產生的電孤熱溶化原材質和充填焊條的一種焊接工藝。該焊接機工作的時候,因為交流電路的正負極要在周期性轉換,在每一個周期時間里半波為直流電正接,半波為直流電反接。正接的半波期內鎢極能夠發送充足電子又很不至于超溫,有益于電孤穩定。反接的半波期內材料表面產生的氧化層非常容易被清除掉而得到表層明亮美觀大方、成型較好的焊接。
(4)挑選焊條
一般選用301純鋁焊絲及311鋁硅焊條。
(5)選擇焊接工藝和主要參數
一般以左焊法來,焊炬和產品工件成60°角。電焊焊接薄厚15mm以上時,以右焊法來,焊炬和產品工件成90°角。
電焊焊接厚度在3mm以上時,開V形焊縫,交角為60°~70°,空隙不應大于1mm,以多層焊進行。厚度在1.5mm以下時,不開坡口,沒留空隙,不用添充絲。焊固定不動管道對接焊縫時,當口徑為200mm,厚度為6mm時,應使用直徑約3~4mm的鎢極,以220~240A的焊接電流,直徑約4mm的添充焊條,以1~2層焊完。
憑經驗,在重慶鋁板焊接過程,其適用焊接參數見表3所顯示。