鋁及鋁合金的焊接性能

　　焊接性能指的是金屬材料對焊接加工的適應(yīng)性，也就是焊接后焊接接頭的獲取難易程度，受到鋁及鋁合金的物理和化學(xué)性能的影響，該基礎(chǔ)材料的焊接技術(shù)有著一定的難度，因此掌握鋁及鋁合金的特點(diǎn)十分必要。

　　一，鋁及鋁合金具有高度的氧化性能。鋁與氧的結(jié)合力較強(qiáng)，常溫中鋁金屬的氧化作用就較為明顯，鋁合金中的某些合金元素也具有較強(qiáng)的氧化性。在焊接過程中，焊接的高溫直接作用到鋁及鋁合金中，導(dǎo)致該材料表面生成一層氧化膜，厚度在0.1-0.2 之間，其主要成分為氧化鋁。氧化鋁的熔點(diǎn)明顯高于鋁及鋁合金的660℃的熔點(diǎn)，鋁合金結(jié)構(gòu)件，達(dá)到2050℃，鋁合金結(jié)構(gòu)件材質(zhì)，且具有較高的致密性，當(dāng)氧化鋁形成后，鋁及鋁合金的正常焊接工作就可能受到干擾，導(dǎo)致焊接不透。

　　氧化鋁具有較高的密度，較難從熔池中浮出，從而導(dǎo)致焊縫夾渣，而氧化膜對水分的吸附力較高，焊縫中氣孔的可能性較大。受到氧化膜電子發(fā)射的影響，焊接過程中的電弧穩(wěn)定性也相對有所下降。

　　針對這一情況，技術(shù)人員在焊接前需要對焊接區(qū)域的氧化膜進(jìn)行清除，對處于液化狀態(tài)的金屬進(jìn)行有效保護(hù)，減少金屬的進(jìn)一步氧化，對熔池中可能生成的氧化膜進(jìn)行破除。

　　第二，氣孔形成的可能性高。氣孔的形成多見于純鋁和防銹鋁的焊接過程中。其氣孔的主要形成因素為氫，原因為氮與液態(tài)鋁的溶合性差，而鋁中并不含有碳元素，因此，氣孔中氮?dú)饪缀鸵粂ang化碳?xì)饪椎牡目赡苄詾榱?。雖然鋁和氧有著較強(qiáng)的結(jié)合力，但其反應(yīng)生成氧化鋁，也不會有氧氣孔出現(xiàn)的可能。

　　常溫中氫溶于固態(tài)鋁的可能性較小，而在高溫的作用下，氫與液態(tài)鋁的溶合度較高，原來液體中的氫被全部析出，形成氣泡并上浮、逸出。當(dāng)部分氣泡未能成功逸出但已經(jīng)長大時，氣孔便隨之誕生。鋁及鋁合金具有較低的比重，且導(dǎo)熱性較強(qiáng)，凝固速度快，氣泡的浮出速度受到影響，鋁合金結(jié)構(gòu)件焊接，氣孔的生成幾率相對較大。

　　在焊接過程中，技術(shù)人員需要從減少氫進(jìn)入液體金屬中的量和氣泡的充分逸出等方面進(jìn)行考慮，減少氣孔的生成。

　　第三，鋁及鋁合金的熱裂紋的產(chǎn)生幾率較大。純鋁和非熱處理強(qiáng)化鋁合金較少產(chǎn)生熱裂紋，而熱處理鋁合金和高強(qiáng)度鋁合金的熱裂紋產(chǎn)生率較高。熱裂紋多出現(xiàn)在焊接金屬和近縫區(qū)部位，常被稱為結(jié)晶裂紋或液化裂紋，依據(jù)其部位不同而有所變化。

　　受到鋁熱膨脹系數(shù)大的影響，其焊接過程中的熱應(yīng)力也相對較大，而鋁合金在高溫下具有較低的強(qiáng)度和可塑性，過大的內(nèi)應(yīng)力會導(dǎo)致熱裂紋的產(chǎn)生。若鋁合金中的雜質(zhì)含量過大，其焊縫處的熱裂紋產(chǎn)生幾率也相對較大。

　　為減少熱裂紋，技術(shù)人員需要對鋁合金中雜質(zhì)的含量做嚴(yán)格的控制，并及時調(diào)整焊絲的成分，采取合理的焊接工藝。

　　第四，鋁合金結(jié)構(gòu)件表面處理，合金元素蒸發(fā)和燒損的可能性較大。在焊接過程中，高溫對鋁合金中某些合金元素有著較大的影響，從而出現(xiàn)合金元素?zé)龘p或蒸發(fā)，導(dǎo)致鋁合金成分的改變，終影響到鋁合金焊接接頭的性能。同時，在焊接過程中，鋁及鋁合金的的顏色變化并不明顯，技術(shù)人員較難對焊接工作進(jìn)行操作，困難性較高。

鋁合金由于重量輕、比強(qiáng)度高、耐腐蝕性能好、無磁性、成形性好及低溫性能好等特點(diǎn)而被廣泛地應(yīng)用于各種焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品中，采用鋁合金代替鋼板材料焊接，結(jié)構(gòu)重量可減輕50 %以上。鋁合金焊接有幾大難點(diǎn):①鋁合金焊接接頭軟化嚴(yán)重，強(qiáng)度系數(shù)低，這也是阻礙鋁合金應(yīng)用的da障礙;②鋁合金表面易產(chǎn)生難熔的氧化膜(Al2O3 其熔點(diǎn)為 2060 ℃) ，這就需要采用大功率密度的焊接工藝;③鋁合金焊接容易產(chǎn)生氣孔;④鋁合金焊接易產(chǎn)生熱裂紋;⑤線膨脹系數(shù)大，易產(chǎn)生焊接變形;⑥鋁合金熱導(dǎo)率大(約為鋼的 4 倍) ，相同焊接速度下，熱輸入要比焊接鋼材大 2～4 倍。因此，鋁合金的焊接要求采用能量密度大、焊接熱輸入小、焊接速度高的高xiao焊接方法。

    如何防止鋁合金在焊接的時候膨脹變形     

     熔化狀態(tài)的鋁合金在凝固結(jié)晶過程中，其體積大約減少6%，在此過程中所產(chǎn)生的收縮應(yīng)力可能會導(dǎo)致焊接接頭的變形。

　　焊接輸入的熱量會使臨近焊接區(qū)域的金屬膨脹，熱源離開時，金屬冷卻產(chǎn)生收縮，加上熔化的金屬在冷卻過程中的收縮，可使焊接處產(chǎn)生拉應(yīng)力，增加了裂紋的敏感性。焊接結(jié)構(gòu)件在冷卻過程中受到過度限制也可導(dǎo)致焊接裂紋產(chǎn)生。

　　焊接坡口的形狀和焊縫數(shù)量是影響變形量的主要因素，雙面對接焊的變形量通常比多焊道V型坡口焊的變形量要小得多。

　　焊接速度也是控制變形的決定因素，焊接速度較低時熱輸入量多會導(dǎo)致更大的膨脹，并且在冷卻的過程中收縮也較大。熱輸入量不充足會導(dǎo)致焊縫熔化不良，產(chǎn)生未焊透和未熔合等缺陷。

　　焊前預(yù)熱可降低產(chǎn)品的變形程度和產(chǎn)生裂紋的傾向，并能提高焊接速度。

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