铝及铝合金焊接前的准备

铝及铝合金焊件的焊前准备

(1)生产准备

铝及铝合金焊接生产厂房内环境温度不宜超过25℃,相对湿度不宜超过50%,焊接工作场地应该远离切割、钣金加工等工作地,焊接工作场地禁放杂物,应该保持现场清洁。从事装配及焊接的员工,在接触加工焊接铝及铝合金时,必须穿戴白色工作服,白色工作帽及手套。

(2)铝及铝合金焊件的焊前下料及坡口加工

铝及铝合金焊前多用剪板机或刨削加工,也可用等离子弧切割下料,但必须检查确保坡口处没有裂纹和刀痕,避免在焊前进行化学清洗时坡口加工处的裂纹刀痕处积存化学清洗液,影响铝及铝合金的焊接质量。 铝及铝合金的对接焊缝焊接时坡口形式如图2

图2 铝及铝合金对接焊(MIG)时的坡口形式

板厚㎜

坡口形式

间隙

钝边

坡口角度

小于2

卷边接头

小于5

I型坡口

5-15

单边V型

1-3

≤3

60-70

大于8

X或U型

1-3

≤3

60-70

图3铝及铝合金钨极氩弧焊(TIG)时对接坡口形式

焊件厚度

坡口形式

坡口尺寸

备注

钝边

间隙

角度

1-2

卷边接头

2-3

<1

不填充焊丝

1-3

I型坡口

0-0.5

双面焊

反面铲焊根

3-5

V型坡口

1-1.5

0-1

70

6-10

V型坡口

1-2.5

1-3

70

12-20

V型坡口

2-3

1.5-3

70

14-25

V 型或U型

2-3

1.5-3

70-80

(3) 焊前清理

铝及铝合金在空气中极易氧化,在工件表面形成致密的氧化膜(Al2O3), Al2O3熔点高达2050℃,而铝的熔点是658℃,因此在焊接前如果不能清除焊件表面的氧化膜,在焊接加热过程中高熔点的表面氧化膜还未达到熔化温度而处于氧化膜下边的纯铝已经熔化,使焊接时难以控制热输入,极易形成下塌和烧穿,无法保证焊接质量。另外氧化膜易吸收空气中的水分,它不仅妨碍焊缝的良好熔合,还是形成气泡的根源之一,因此为了保证焊缝质量,在焊前必须彻底清理焊件待焊处以及焊丝表面的氧化膜以及油污。清理后的工件以及焊丝的存放时间应该尽量缩短,一般在清理后4-8h内施焊,如果存放时间过长,必须在焊前重新清理。焊前清理主要有机械清理和化学清理两种方法。

1. 机械清理

清理前先使用溶剂汽油或丙酮擦拭焊件表面,并用细铜刷或钢丝刷打磨焊件表面,直至露出金属表面。由于铝及铝合金表面硬度较软,清理焊件表面时不能用砂纸、砂布或砂轮进行打磨,以免在打磨时脱落的砂粒嵌入铝及铝合金表面,影响焊接质量。

2. 化学清洗

用化学清洗的方法,不仅可以去除氧化膜,还可以起到去除油污的作用。清洗过程中用酸性和碱性溶液清洗焊件,不仅效率高,而且清洗质量稳定,用溶液进行清洗时,溶液中碱或酸的浓度及清洗时间,随溶液温度的高低不断变化。常用铝及铝合金表面焊前化学清理方法见图4

图4常用铝及铝合金表面焊前化学清理方法

清洗材料

碱洗

冷水冲洗时间

中和清洗

冷水冲洗时 间

烘干温度

NaOH%

温度

时间

min

HNO3%

温度

时间

min

纯铝

6-10

40-50

10-20

2

30

室温

2-3

2

风干或100-150℃

铝合金

6-10

40-50

5-7

2

30

室温

2-3

2

风干或100-150℃

(4)焊接背面加衬垫板

在焊接过程中防止焊缝发生下塌缺陷,可采用不锈钢、石墨或碳钢等材料作为背面垫板,为了使焊缝表面成型良好,可在垫板表面机械加工弧形园槽保证焊缝背面成形。

(5)焊件的焊前预热

由于铝及铝合金热导率较大,故在厚度超过5mm以上的焊件焊接时在待焊处用氧乙炔焰、电炉或者喷灯进行焊前预热,以确保焊接接头达到所需要的温度,预热温度为100℃-150℃。

(6)焊接设备及方法

铝及铝合金焊接时常采用交流电源,常用焊接方法有:手工钨极氩弧焊、钨极脉冲交流氩弧焊、自动钨极氩弧焊、熔化极惰性气体保护焊、搅拌摩擦焊、激光焊、等离子弧焊及钎焊等焊接方法。

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