与焊接钢相比,铝焊接需要不同的焊接工艺、不同的屏蔽气体、不同的规格以及不同的焊前和焊后处理工艺。适合于两者焊接的焊接工艺可能需要修改,以便可以用于焊接铝。铝可以相对容易地焊接,但首先必须选择正确的焊接工艺。
为什么焊接铝很困难?
在强调用于连接铝的不同焊接工艺之前,了解铝焊接固有的一些困难是很重要的。难点之一是填充金属。首先,一些铝合金没有填充材料是无法焊接的。像6061这样的合金,如果焊接时没有填充金属,就会发生凝固开裂。此外,必须选择正确的填充材料。例如,用6061填充金属焊接6061合金将导致焊缝失效。相反,当焊接6061基材时,应使用5356或4043铝填充金属。铝填充金属的另一个挑战是进料。如果采用机械送丝工艺,则最有可能需要特殊的驱动系统。这是因为铝柱强度比钢低,如果不使用推拉枪等特殊的线传动系统,铝极有可能会弯曲和缠结。对于较薄的铝填充金属(即0.8毫米或1毫米直径)尤其如此。
铝的导热系数也比钢大。铝的焊接过程所产生的热量比铁基合金焊接时所产生的热量分散得更快。因此,直到焊缝从一开始就有了很大的进展,才可能发生完全熔透。这被称为一个冷酷的开端。必须小心,以免在焊接铝时发生冷启动。热导率增加的另一个结果是较大的陨石坑。到焊接结束时,热会比开始时更多。这种热在铝中分散得很好,并能形成一个大的陨石坑。铝非常容易产生火山口开裂,因此,应填入陨石坑,以免在焊接结束时发生失效。
铝还需要不同的焊前和焊后处理.铝形成比实际铝本身更高的熔化温度的氧化物层。为了避免焊接过程中未熔化的氧化铝颗粒,焊接前应采用金属丝刷或化学清洗等除氧工艺。一些铝合金,如6061-T6,被人为地老化以提高它们的强度.焊接产生的热量破坏了人工老化带来的好处,在热影响区会发现强度的大幅度下降。因此,这种合金可能需要焊后人工时效.
什么类型的焊接是用于铝?
以下是可用于铝的焊接工艺:
GTAW/TIG GMAW/MIG激光焊接和电子束电阻焊GTAW/TIG
最流行的铝焊接工艺之一是气体钨极氩弧焊(GTAW),也称为钨极惰性气体(TIG)焊接。GTAW是一个伟大的铝工艺,因为它不需要机械送丝,这会产生进给性问题。相反,填充材料由焊工用手送进水坑。此外,GTAW工艺非常干净,防止铝被大气污染。
GMAW/MIG
气体金属电弧焊(GMAW)或金属惰性气体(MIG)焊是铝焊接的又一重要选择。气体金属弧焊一般比GTAW具有更高的沉积速率和更快的行程速度。然而,GMAW采用机械送丝系统。正因为如此,可能需要推拉枪或线轴枪,这样才有可能给铝丝送丝。此外,重要的是不要使用100%的CO2或75%的氩/25%的二氧化碳屏蔽气体。这种气体是钢的一个可行的选择,但铝不能处理活性的二氧化碳气体。请按照填充金属制造商关于屏蔽气体类型的建议进行操作。
激光束焊接与电子束焊接
梁焊接工艺通常是很有能力的焊接铝。另外,由于光束焊接过程的功率密度很高,冷启动就不那么令人关注了。在激光焊接中,材料的光反射率是一个值得关注的问题。此外,屏蔽气体的优化也是避免孔隙度的关键。电子束焊接一般不存在这些问题,因为它不使用光作为能量介质,而且是在真空中进行的。
电阻焊
电阻焊是铝焊接的一种可能。然而,铝的电导率和热导率带来了困难。参数开发时间可能很长,可能需要特殊的提示和电阻焊接设备来克服这些挑战。
不推荐用于焊接铝的工艺
有几种工艺不适合焊接铝。任何使用焊剂的焊接工艺,如棒焊、药芯电弧焊和埋弧焊,通常都不是有效的铝焊接方法。通常情况下,这些过程产生的焊缝会产生大量的孔隙。
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