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鋁及其合金的氣焊工藝簡述

查看：1611 　發(fā)稿日期：2016-01-13 19:55:03

(一)接頭型式和坡口準(zhǔn)備鋁及其合金焊接接頭的一般型式如圖4—5所示。鋁及鋁合金氣焊時(shí)，一般不宜采用搭接接頭和丁字接頭，因?yàn)檫@些接頭易于殘留氣焊熔劑和焊渣，引起工件腐蝕。薄鋁板(板厚在3～5mm)的接頭型式詳見圖5—9。對(duì)于簡單的對(duì)接焊縫，可-以留成斜角形間隙，詳見圖5一10。在圖5—10中，間隙a₂=a₁+(0.01～0.02)l(a₁約為1mm)。氣焊鋁及鋁合金的坡口型式及接頭間隙詳見第四章第三節(jié)。

        板厚在1.5～2mm以下時(shí)，可用卷邊接頭。在卷邊焊時(shí)，背面必須焊透、焊勻，如背面有坑，也容易殘留熔劑和焊渣。
        (二)氣焊工藝參數(shù)的選擇      氣焊鋁及其合金時(shí)，應(yīng)采用中性焰或輕微碳化焰，過大的碳化焰會(huì)引起氣孔及焊縫組織的疏松。氧化焰會(huì)使鋁強(qiáng)烈氧化，因此絕不允許使用氧化焰。火焰能率應(yīng)根據(jù)焊件的厚度和大小、坡口的型式和焊接位置來決定。由于鋁及其合金熔點(diǎn)低，易燒穿，在焊接較薄的鋁板時(shí)，應(yīng)采用比焊接同樣厚度鋼板時(shí)小一些的火焰能率。氣焊鋁及其合金時(shí)，焊炬型號(hào)和焊嘴的號(hào)碼應(yīng)根據(jù)焊件的厚度選擇，詳見表5—23。
        表5-23鋁及其合金氣焊時(shí)焊炬、焊嘴的選擇

焊件厚度(mm)	<1.5	1.5—3.0	3～4	4～10	10～20
焊炬型號(hào)	H01—6	H01—6	H01—6	H01—12	H01一12
焊嘴號(hào)數(shù)	1	1～2	2～4	1～3	3～4

氣焊鋁及其合金選用焊絲的牌號(hào)、成分和用途詳見表3—7。也可以用母材的切條。焊絲直徑可根據(jù)焊件厚度進(jìn)行選擇，詳見表5—24。
表5-24鋁及其合金焊絲直徑的選擇 (mm)

焊件厚度	1.5	1.5～3 I 3～5	5～7	7～10
焊絲直徑	1.5～2	2～3 I 3～4	4～4.5	4.5～5.5

        氣焊鋁及其合金用的氣焊熔劑為氣劑401(CJ401)，其化學(xué)成分詳見表3—11。
        氣焊鋁及其合金時(shí)，焊嘴和焊絲的傾角：焊薄板時(shí)，焊嘴傾角為30°～45°，焊絲傾角為40°～50°；當(dāng)焊厚板時(shí)，焊嘴傾角應(yīng)為50°左右，焊絲傾角為40°～50°。起焊時(shí)，由于工件溫度較低，一開始不易焊透，所以焊嘴的傾角比上述規(guī)定應(yīng)大些；焊接終了時(shí)，由于工件已被加熱到較高的溫度，為保證焊縫成型，焊嘴傾角比上述規(guī)定要小些。一般應(yīng)避免焊嘴傾角過大，以免吹不開熔渣，造成夾渣缺陷。
        (三)氣焊工藝過程
        1．焊前清理。焊前清理是保證鋁及其合金焊接質(zhì)量的重要措施，應(yīng)嚴(yán)格清除焊接處及焊絲表面的氧化層和油污。實(shí)際生產(chǎn)中常采用化學(xué)清洗或機(jī)械清理兩種方法。
        (1)化學(xué)清洗。化學(xué)清洗效率高、質(zhì)量穩(wěn)定，適于清洗焊絲及尺寸不大、成批生產(chǎn)的焊件。常用的清洗劑及清洗工藝如下：用汽油等有機(jī)溶劑浸泡或擦拭除油，再用熱水清洗，接著在50～60℃的氫氧化鈉(NaOH)溶液(濃度為30％左右)中清洗，而后用熱水或冷水清洗，最后用30％的硝酸溶液中和出光處理，再用清水沖洗。
        (2)機(jī)械清理。對(duì)于尺寸較大的工件常用機(jī)械清理。清理方法是先用有機(jī)溶劑(汽油、丙酮)或松香擦拭表面以除油，隨后直接用細(xì)不銹鋼絲刷刷除氧化層，直至露出金屬光澤為止。
        經(jīng)上述方法清理的焊件和焊絲不應(yīng)擱置時(shí)間太長，采用化學(xué)清洗，沖洗至焊接時(shí)間最多不超過2天，否則，必須重新清洗。
        2．準(zhǔn)備墊板。為保證焊件在焊接過程中既可焊透，又不致塌陷燒穿，在焊接時(shí)可用墊板來托住熔化金屬。墊板材料可用不銹鋼或碳鋼等。墊板表面應(yīng)開一圓弧形槽，以保證焊縫反面成形。
        3．預(yù)熱。鋁及其合金的氣焊，氣焊薄小焊件時(shí)，一般不要預(yù)熱；當(dāng)焊接厚度大于5mm及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的焊件時(shí)，為減少焊接變形及避免裂紋，可以預(yù)熱，但預(yù)熱溫度一般不得超過250℃。預(yù)熱的方法可采用火焰或電爐加熱。
        4．定位焊和起焊點(diǎn)的選擇。為了固定焊件的相對(duì)位置和防止變形，需對(duì)焊件進(jìn)行定位焊，即點(diǎn)固。定位焊點(diǎn)的間距可參照表5—25。在定位焊時(shí)，應(yīng)采用比焊接時(shí)稍大的火焰，并快速進(jìn)行施焊，以減少熱變形。定位焊時(shí)，火焰與對(duì)縫的夾角為50°左右。在焊接非封閉的焊縫時(shí)，為避免起焊處出現(xiàn)裂紋，可以從距端頭約30mm處開始焊接，并焊到頭，然后再向相反方向焊到另一頭，并且在接頭處應(yīng)重疊20～30mm。
        表5-25鋁及其合金定位焊點(diǎn)間距(mm)

焊件厚度	<1.5	1.5～3	3～5	5～10	10～20
焊點(diǎn)間距	10～20	20～30	30～50	50～80	80～150

        5．操作技術(shù)。當(dāng)焊件厚度小于5mm時(shí)，一般采用左焊法，以避免熔池過熱、燒穿和防止晶粒長大；焊件厚度大于5mm時(shí)，可采用右焊法，以便于觀察熔池的溫度和流動(dòng)情況。在焊接時(shí)，整條焊縫盡可能一次焊完，如中斷時(shí)，應(yīng)在焊縫上重疊約20mm處開始起焊，以保證焊透；在焊接結(jié)束或中斷時(shí)，火焰應(yīng)慢慢離開熔池，并要填加一些焊絲，以保證焊接質(zhì)量。
        由于鋁在高溫時(shí)顏色不變，為掌握好金屬開始熔化時(shí)間及起焊時(shí)機(jī)，可用焊絲試探性地?fù)軇?dòng)加熱處的金屬表面，當(dāng)感到加熱處已帶粘性，并且焊絲端頭落下的熔化金屬與加熱處金屬能熔合在一起，說明該處已達(dá)熔化溫度，這時(shí)應(yīng)立即進(jìn)行焊接。還可以采用下述方法掌握起焊時(shí)機(jī)：鋁受熱后表面光亮的銀白色逐漸變暗，隨溫度升高，最后變成暗淡的銀灰色；被焊處表面的氧化鋁薄膜微微起皺，說明加熱處接近熔點(diǎn)，這時(shí)便可開始加熱焊絲。當(dāng)火焰下面的氧化鋁薄膜和基本金屬出現(xiàn)波動(dòng)現(xiàn)象時(shí)，說明已達(dá)到熔點(diǎn)，這時(shí)即可施焊。
        焊接時(shí)，焊嘴一邊前進(jìn)，一邊上下跳動(dòng)。當(dāng)焊嘴運(yùn)動(dòng)到下方時(shí)，火焰加熱基本金屬使其熔化，并利用火焰吹力形成熔池。當(dāng)焊嘴運(yùn)動(dòng)到上方時(shí)，火焰加熱焊絲使其端部熔化，形成熔滴，這樣，焊絲與坡口處的基本金屬周期性地受熱、熔化，從而形成焊縫。送絲時(shí)，焊絲末端應(yīng)插入熔池前部，并隨即將焊絲向熔池外拖出，但應(yīng)特別注意，拖出時(shí)應(yīng)使焊絲端部仍在火焰范圍內(nèi)，以避免氧化。依靠上述填加焊絲的機(jī)械作用，即能有效地?cái)噭?dòng)熔化金屬，使雜質(zhì)浮出，又能破壞熔池表面的氧化膜，使熔滴金屬很好地與熔池金屬熔合。
        當(dāng)兩種厚度或熔點(diǎn)不同的鋁合金材料焊在一起時(shí)，一般應(yīng)將火焰指向厚度大的和熔點(diǎn)高的材料。焊前，應(yīng)將厚度大的材料先用焊炬預(yù)熱到一定溫度后再焊。薄鋁板單向焊時(shí)，焊前在背面均勻地刷上一層熔劑，有助于獲得背面成型良好的焊縫。
        6．焊后清洗。焊后殘留在焊縫表面及邊緣附近的熔渣和熔劑，能與金屬起化學(xué)反應(yīng)，引起腐蝕。焊后的清洗方法如下：在60～80℃的熱水中，用毛刷在正反面刷洗焊縫周圍，重要焊件在刷洗后，還應(yīng)放入60～80℃、2％～3％的鉻酐水溶液中浸洗5～10min，然后再用熱水沖洗，并干燥。清洗后，觀察表面有無白色附著物，或把2％的硝酸銀溶液滴在焊縫上，若沒有出現(xiàn)白色沉淀物，則說明焊件已清洗干凈。

        (四)操作實(shí)例    導(dǎo)電鋁排的焊接。鋁排為純鋁材料，為保證焊后導(dǎo)電性能良好，要求焊縫金屬致密無缺陷。其焊接工藝如下：
        1．焊炬選用H01—12型、3號(hào)焊嘴，焊絲選用絲301，熔劑為氣劑401(CJ401)，火焰性質(zhì)為中性焰或輕微碳化焰。
        2．板厚為10mm時(shí)，采用70°左右的V形坡口，鈍邊為2mm，受熱后的組對(duì)間隙為2.5mm。焊前用鋼絲刷將坡口及坡口邊緣20～30mm范圍內(nèi)的氧化膜清除掉，并涂上熔劑。

        3．正面分兩層施焊。第一層用Φ3mm焊絲焊接。為防止起焊處產(chǎn)生裂紋，焊接第一層時(shí)，起焊點(diǎn)位置如圖5一11所示，即從A處焊至端頭①，再從B處向相反方向焊至端頭②；第二層用Φ4mm焊絲，焊滿坡口。然后將背面焊瘤熔化平整，并用Φ3mm焊絲薄薄地焊一層，最后在焊縫兩側(cè)面進(jìn)行封端焊。
        4．焊炬的操作方式如圖5—12所示。
        5．焊后用60～80℃熱水和硬毛刷沖洗熔渣及殘留的熔劑，以防殘留物腐蝕鋁金屬。

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