鋁及鋁合金氣焊工藝探討研究獲獎(jiǎng)科研報(bào)告摘要：在各領(lǐng)域發(fā)展過(guò)程中，鋁及鋁合金材料應(yīng)用較為廣泛，并且通過(guò)焊接技術(shù)，制造和生產(chǎn)不同的生產(chǎn)設(shè)備。本文圍繞鋁及鋁合金氣焊工藝展開(kāi)討論，包括焊接準(zhǔn)備階段、焊絲以及溶劑的選用，此外還涉及到氣焊使用的參數(shù)，同時(shí)在焊接的各個(gè)過(guò)程中實(shí)施相應(yīng)的處理措施，以此為操作人員選用的焊接工藝提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：氣焊;鋁及鋁合金;焊接工藝

引言

選用鋁及鋁合金生產(chǎn)制造不同性能以及類型的機(jī)械產(chǎn)品，需要選用的焊接工藝各不同相同，通常包括氣焊、惰性氣體保護(hù)焊以及電弧焊等。目前，在焊接鋁及鋁合金制品時(shí)，會(huì)選用氣焊工藝，該工藝具有操作簡(jiǎn)單、焊接效果良好等優(yōu)勢(shì)，還能有效控制焊接成本，并且針對(duì)焊接中存在的質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行補(bǔ)焊，從而獲得良好的焊接效果。

1.焊接性分析

采用氣焊工藝，需要對(duì)以下焊接特性進(jìn)行分析：一，鋁在空氣中受熱后，會(huì)與氧氣結(jié)合生產(chǎn)氧化鋁，而氧化鋁的熔點(diǎn)要高于鋁的熔點(diǎn)，進(jìn)而影響到焊接的效果。同時(shí)鋁的密度低于氧化鋁，在焊接過(guò)程值極易出現(xiàn)夾渣等問(wèn)題，導(dǎo)致焊接接頭硬度等受到影響;二，鋁在室溫環(huán)境中降低溫度過(guò)程中，會(huì)受到體積收縮率的影響，導(dǎo)致焊縫位置出現(xiàn)變形，同時(shí)增加應(yīng)力;三，焊接時(shí)產(chǎn)生的高溫，會(huì)蒸發(fā)掉一部分合金元素，無(wú)法使焊縫保持在良好的性能狀態(tài);四，鋁及鋁合金在受熱后，進(jìn)入到液態(tài)狀態(tài)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的氫元素，而在固化過(guò)程中，氫元素會(huì)存儲(chǔ)在焊縫內(nèi)，進(jìn)而形成氫氣孔等質(zhì)量問(wèn)題;五，鋁及鋁合金在焊接過(guò)程中，無(wú)法根據(jù)顏色的變化判斷焊接效果，致使焊縫位置出現(xiàn)穿孔等情況;六，在高溫狀態(tài)下，鋁及鋁合金由融化狀態(tài)轉(zhuǎn)入到固化狀態(tài)，在焊縫內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)縮孔、裂紋的等質(zhì)量缺陷。

2.氣焊工藝

2.1焊前準(zhǔn)備

2.1.1接頭形式與坡口制備

根據(jù)氣焊工藝要求，將鋁及鋁合金坡口尺寸，按照厚度、坡口名稱、角度、間隙以及鈍邊等參數(shù)，才能確定接頭形式。在制備坡口時(shí)，若采用的板厚度不大于5mm，此時(shí)坡口名稱為卷邊或者Ⅰ形，此外間隙范圍在0.5-1.5mm范圍內(nèi)。若板厚在5mm-18mm范圍內(nèi)，坡口名稱為單面V形，坡口角度設(shè)定在65°±5°，間隙在2-4mm范圍內(nèi)，鈍邊在1.5-2.0mm范圍內(nèi)。應(yīng)注意的是，在接頭處理過(guò)程中，應(yīng)避免使用搭接接頭和T形接頭的方式，避免焊縫內(nèi)存在熔渣等缺陷。

2.1.2接頭清理

在焊接的準(zhǔn)備階段，工作人員應(yīng)對(duì)接頭進(jìn)行徹底的清理，清理部位包括接頭的表面、端頭部、坡口以及兩側(cè)，清理區(qū)域在20mm范圍內(nèi)，并保證清理范圍內(nèi)不會(huì)殘留氧化物、油污等物質(zhì)。

現(xiàn)階段在清理接頭過(guò)程中，采用機(jī)械清理法和化學(xué)清理法。采用機(jī)械清理法進(jìn)行清理時(shí)，需要先對(duì)表面的油污進(jìn)行清理，使用丙酮有機(jī)溶劑即可完成清理工作。隨后，使用打磨工具對(duì)清理殘留的氧化物質(zhì)，在出現(xiàn)金屬光澤后即可停止清理。通常情況下大尺寸工件、長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)的鋁及鋁合金進(jìn)行清理時(shí)，采用機(jī)械清理法。采用化學(xué)清理法對(duì)接頭進(jìn)行清理時(shí)，在有機(jī)溶劑清理接頭后，使用熱水清洗金屬表面，然后使用濃度為5-10%的NaOH溶液，溫度在40-70℃范圍內(nèi)，對(duì)焊接位置沖洗3-7分鐘。最后使用溫度為20-60℃、濃度為30%的HNO3溶液，清洗1-3分鐘，并在室溫下晾干處理。采用化學(xué)清理法，主要清理規(guī)格小的鋁及鋁合金材料，并且可快速質(zhì)量較高的完成清洗工作。

2.1.3焊縫背面加墊板

將墊板放置在焊接位置的背面，一方面是防止出現(xiàn)焊透情況，另一方面是便于焊縫背面獲得良好的焊接效果。通常情況下，墊板使用石墨、不銹鋼以及碳鋼板等材料。

2.1.4焊前預(yù)熱

在焊接的準(zhǔn)備進(jìn)行預(yù)熱，可有效避免材料出現(xiàn)變形、氣孔等缺陷問(wèn)題。一般在對(duì)大規(guī)格材料進(jìn)行焊接時(shí)，需要在100-200℃內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱處理，同時(shí)在較短的時(shí)間內(nèi)完成預(yù)熱。

2.2焊絲選擇

以純鋁焊絲材料為例，型號(hào)分別為SA1-1、SA1-2、SA1-3，主要應(yīng)用在性能要求較低的純鋁材料以及鋁質(zhì)化學(xué)工業(yè)設(shè)備中。采用鋁鎂焊絲材料，型號(hào)分別為SA1Mg-1、SA1Mg-2、SA1Mg-3、SA1Mg-5，主要應(yīng)用在鋁鎂合金材料中，具有較高的強(qiáng)度、抗腐蝕以及抗裂優(yōu)勢(shì)。

2.3溶劑選用

在鋁及鋁合金焊接過(guò)程中，工作人員必須使用CJ401氣焊容積，既能獲得良好的焊縫成型效果，還能有效避免焊接時(shí)出現(xiàn)鋁盒氧化物。

2.4氣焊參數(shù)

2.4.1火焰種類

在焊接時(shí)火焰為中性火，可有效防止金屬氧化物、氣孔以及裂紋等物質(zhì)以及缺陷的出現(xiàn)。

2.4.2焊嘴大小

選擇氣焊焊嘴的大小，需要根據(jù)焊接厚度確定，以焊炬型號(hào)為例，若型號(hào)為H01-2，焊嘴號(hào)碼應(yīng)在1-3范圍內(nèi);若型號(hào)為H01-6，焊嘴號(hào)碼應(yīng)在1-4范圍內(nèi)。

2.4.3焊絲直徑

選用的焊絲直徑，與焊件厚度有關(guān)，若焊件厚度小于1.5mm，焊絲直徑應(yīng)在1.5-2mm范圍內(nèi);若焊件厚度在1.5-3mm范圍內(nèi)，焊絲直徑應(yīng)在2-3mm范圍內(nèi)。

2.4.4焊嘴傾角

若焊接時(shí)焊接材料厚度較薄，應(yīng)將焊嘴傾角控制在20-45°范圍內(nèi);若焊接厚度超過(guò)5mm，焊嘴傾角控制在45-70°范圍內(nèi)。

2.4.5定位焊

采用定位焊方法，使用工具夾或者定位焊件，將焊件固定后再進(jìn)行焊接。

2.5操作技能

采用左焊法可對(duì)厚度不超過(guò)5mm的焊件進(jìn)行焊接，若厚度超過(guò)5mm，可采用右焊法。在焊接時(shí)，應(yīng)保證焊接過(guò)程一次完成。在進(jìn)行非封閉焊縫進(jìn)行焊接時(shí)，通常在焊接的端點(diǎn)20-30mm以外的位置開(kāi)始，同時(shí)在封閉焊縫時(shí)，距離應(yīng)同樣控制在20-30mm。

2.6焊后清理

完成焊接操作后，工作人員使用熱水，配合硬毛刷對(duì)接頭進(jìn)行充分的洗刷。若是工業(yè)純鋁完成焊接后，采用冷水進(jìn)行處理。在對(duì)關(guān)鍵構(gòu)件進(jìn)行清理時(shí)，需要使用鉻酸水溶液溫度控制在60-80℃，并且質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2%-3%范圍內(nèi)，充