9411氣體保護電弧焊

在第二次世界大戰之前,使用焊劑塗層焊條的金屬電弧焊(SMAW)是為數不多的鋁焊接方法之一。然而,這種工藝效率低,常常產生不良的焊接。20世紀40年代,惰性氣體保護弧焊工藝發展起來,使用氬氣和氦氣代替助焊劑來去除氧化物,並迅速流行起來。其他焊接鋁的方法也被使用(將在下麵討論),但今天大多數鋁焊接是通過氣體保護電弧工藝。

氣體保護電弧有兩種方法:氣體保護金屬電弧焊(GMAW),也稱金屬惰性氣體保護焊(MIG),和氣體保護鎢極電弧焊(GTAW),也稱鎢極惰性氣體保護焊(TIG)。MIG焊是在被焊的母材和焊絲之間產生電弧。電極絲由送絲機構從線軸上拉出,並通過焊槍輸送到電弧。在TIG焊接中,母材和(如果使用的話)填充金屬在母材和夾在支架中的非自耗鎢電極之間的電弧中熔化。

使用鎢是因為它的熔點比任何金屬都高[6170°F(3410°C)],並且具有良好的導電性,約為銅的三分之一。ob体育赛事在每種情況下,惰性氣體去除鋁表麵的氧化物,保護熔化的金屬免於氧化,允許基體金屬和填充金屬結合。

鎢極惰性氣體焊接是在MIG焊之前發展起來的,最初用於所有金屬厚度。然而,今天,TIG通常局限於材料中。(6毫米)厚或更少。TIG焊接較慢,不滲透以及MIG焊接。在MIG焊接中,焊絲的速度由焊機控製,一旦調整到特定的焊接工藝就不需要再調整,因此即使是手工的MIG焊接也被認為是半自動的。MIG焊接適用於所有厚度的鋁材料。

變形合金的可焊性主要取決於合金元素,以下將針對各種合金係列進行討論:

純鋁的熔煉範圍比合金鋁窄。這可能會導致焊接時缺乏熔合,但通常1xxx合金是非常可焊的。純鋁的強度較低,焊接降低了任何應變硬化的強度效應,因此焊接應用的1xxx係列主要是由於其耐蝕性。通常認為2xxx合金的電弧焊性能較差,對電弧焊敏感熱裂解它們在飛機上的使用通常不需要焊接。然而,2219合金易於焊接,2014是焊接在某些應用。

3xxx合金易於焊接,但強度低,因此除非需要耐腐蝕,否則不用於結構應用。5xxx合金即使在焊接時也能保持高強度,並且無熱裂紋,在焊接板結構中非常流行,如船體和儲存容器。

如果設計不當,6xxx合金可能容易熱裂,並由於焊接熱而失去大量的強度,但在許多應用中都成功焊接。可采用焊後熱處理來提高6xxx焊縫的強度。6xxx係列合金(如6061和6063)在焊接中經常被擠壓並與5xxx係列的板材產品結合。本係列低含銅合金(如7004、7005、7039)可焊接;其他的則沒有,失去相當大的強度,並在焊接時遭受熱裂。

有些鑄造合金很容易焊接,有些則是焊後熱處理,因為它們通常足夠小,便於放入熔爐。鑄件表麵狀況是鑄件可焊性的關鍵;焊接前通常需要研磨和加工去除汙染物。355.0、356.0、357.0、443.0和A444.0合金的焊接性被認為是優良的。

填料合金可以根據不同的標準進行選擇,包括:抗熱裂性、強度、延展性、耐腐蝕性、高溫性能、MIG電極送絲性和陽極氧化的顏色匹配。表9.28給出了推薦的選擇,下麵給出了一些填料的討論。這些填料的材料規範在AWS A5.10《裸鋁和鋁合金焊條和棒[19]規範》中給出。鋁焊接填料沒有ASTM規範。

填充合金5356、5183和5556被開發用於焊接5xxx係列合金,但它們也被用於焊接6xxx和7xxx合金。5356合金具有良好的強度、與多種賤金屬的相容性和良好的MIG電極饋線性能,是最常用的填充材料。合金5356也用於焊接6xxx係列合金,因為它在陽極氧化時比4043與母材的顏色匹配更好。5183合金的強度略高於5356,5556更高。由於這些合金含有超過3%的鎂,並且不能進行熱處理,因此它們不適合高溫使用或焊後熱處理。5554合金是為了焊接5454合金而開發的,5454鎂合金的含鎂量小於3%,從而適合於超過150°F(66°C)的使用。

合金5654是一種高純度、耐腐蝕的合金,用於焊接用於過氧化氫服務的5652、5154和5254部件。它的鎂含量超過3%,所以不能在高溫下使用。

4043合金是為可熱處理合金,特別是6xxx係列合金的焊接而研製的。它的熔點比5xxx填料低,因此流動性更好,對開裂不太敏感。4643合金用於焊接6xxx母材大於0.375英寸的零件。(10毫米)至0.5英寸。(13毫米)厚,焊接後將進行熱處理。合金4047和4145熔點低,被開發用於釺焊,但也用於一些焊接;4145用於焊接2xxx合金,在某些情況下使用4047代替4043,以減少熱裂並增加角焊縫強度。

合金2319用於焊接2219;它是可熱處理的,當用於焊接焊接後熱處理的2xxx合金時,比4043具有更高的強度和延展性。

純鋁合金填料通常需要在電氣或化學工業應用的導電性或耐腐蝕性。1100合金通常是令人滿意的,但為了更好的耐腐蝕性(由於其銅水平較低),1188可以使用。這些合金是軟的,有時有困難時,通過MIG導管。

用於焊接鑄件的填充合金是鑄件本身(C355.0, A356.0和A357.0),通常為|-in。(6mm)焊條用於TIG焊接。主要用於鑄造缺陷的修補。最近,C355.0(4009)、A356.0(4010)和A357.0(4011)的變形版本已經生產出來,因此它們可以作為MIG電極絲生產。(然而,4011合金僅用於GTAW焊接,因為其鈹含量產生的煙霧對MIG焊接太危險。)像4643,4010可以用於焊後熱處理6xxx焊縫。

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