鋁合金MIG焊

　　熔化極半自動(dòng)弧焊是利用焊絲與工件間產(chǎn)生的電弧作熱源將金屬熔化的焊接方法。鋁鎂合金管焊接技術(shù)例舉工程：10000Nm3/h制氧工程冷箱內(nèi)鋁鎂合金管道。焊接過(guò)程中，電弧熔化焊絲和母材形成的熔池及焊接區(qū)域在惰性氣體或氦的保護(hù)下，有效地阻止周圍環(huán)境空氣的有害作用。用焊絲作為電極，用氣作為保護(hù)氣體，電源采用直流反接，使熱量集中，但電弧功率又沒(méi)有自動(dòng)MIG焊的大。熔化極半自動(dòng)弧焊有很多優(yōu)點(diǎn)，操作方便，能焊接各種位置的焊縫和不同厚度的鋁合金，特別是焊接中厚板容器接管角焊縫更有著明顯的優(yōu)勢(shì)。但由于鋁及鋁合金對(duì)焊接氣孔特別敏感，尤其在使用雜質(zhì)含量較多的國(guó)產(chǎn)焊絲，故用于壓力容器的A，B類承壓焊縫時(shí)有一定的困難。為此筆者成立攻關(guān)組，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)和研討，終于使問(wèn)題迎刃而解，并順利應(yīng)用到產(chǎn)品中。

焊接孔產(chǎn)生機(jī)理及解決措施

　　熔化極半自動(dòng)弧焊焊接時(shí)產(chǎn)生的缺陷主要是氣孔，而氣孔生成機(jī)理是很復(fù)雜的。加上在焊接高溫下，鋁鎂合金和空氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氧化鎂和三氧化二鋁覆蓋于焊接體表面，其中氧化鎂吸水性很強(qiáng)，這也是氣泡產(chǎn)生的主要原因之一。由于鋁與氧的親和力很大，在空氣中極易與氧結(jié)合生成致密結(jié)實(shí)的Al2O3薄膜，這層氧化膜還會(huì)吸附水份。而產(chǎn)生氣孔的重要因素是氫，屬氫致擴(kuò)散氣孔，由于鋁及鋁合金的物理本質(zhì)特征，使得它們?cè)谝簯B(tài)時(shí)可溶解相當(dāng)量的氫，而在固態(tài)時(shí)幾乎不能溶解，因此在熔池的結(jié)晶和冷卻過(guò)程中氫無(wú)法及時(shí)逸出，而殘留在焊縫內(nèi)形成氣孔。

鋁合金焊接廠明星機(jī)械：氣保焊中焊接電流對(duì)焊縫的影響

焊接電流

焊接電流增大時(shí)(其他條件不變)，焊縫的熔深和余高增大，熔寬沒(méi)多大變化(或略為增大)。這是因?yàn)椋?

(1)電流增大后，工件上的電弧力和熱輸入均增大，熱源位置下移，熔深增大。熔深與焊接電流近于正比關(guān)系。    

(2)電流增大后，焊絲融化量近于成比例地增多，由于熔寬近于不變，所以余高增大。

(3)電流增大后，弧柱直徑增大，但是電弧潛入工件的深度增大，電弧斑點(diǎn)移動(dòng)范圍受到限制，因而熔寬近于不變。

02

電弧電壓

電弧電壓增大后，電弧功率加大，工件熱輸入有所增大，同時(shí)弧長(zhǎng)拉長(zhǎng)，分布半徑增大，因而熔深略有減小而熔寬增大。余高減小，這是因?yàn)槿蹖捲龃?，焊絲熔化量卻稍有減小所致。

03

焊接速度

焊速提高時(shí)能量減小，熔深和熔寬都減小。余高也減小，因?yàn)閱挝婚L(zhǎng)度焊縫上的焊絲金屬的熔敷量與焊速成反比，熔寬則近于焊速的開方成反比。

其中的U代表焊接電壓，I是焊接電流，電流影響熔深，電壓影響熔寬，電流以燒透不燒穿為益，電壓以飛濺為益，兩者固定其一，調(diào)另一個(gè)參數(shù)即可 。

焊接電流的大小對(duì)焊接質(zhì)量和焊接生產(chǎn)率的影響很大。焊件坡口周圍需要進(jìn)行清洗工作，在焊接操作范圍內(nèi)一般采用鋼絲刷焊件表面的污垢和氧化膜，必要的時(shí)候采用冰酮清洗，直至污垢和氧化膜消除，為焊接創(chuàng)造良好的外部環(huán)境。焊接電流主要影響熔深的大小。電流過(guò)小，電弧不穩(wěn)定，熔深小，易造成未焊透和夾渣等缺陷，而且生產(chǎn)率低;電流過(guò)大，則焊縫容易產(chǎn)生咬邊和燒穿等缺陷，同時(shí)引起飛濺。因此，焊接電流必須選得適當(dāng)，一般可根據(jù)焊條直徑按經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行選擇，再根據(jù)焊縫位置、接頭形式、焊接層次、焊件厚度等進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

電弧電壓是由弧長(zhǎng)決定的，電弧長(zhǎng)，電弧電壓高;電弧短，則電弧電壓低。而主要針對(duì)低碳鋼點(diǎn)焊問(wèn)題所提出的以保證熔核大小穩(wěn)定為目標(biāo)的各種控制方法并不適合與鋁合金點(diǎn)焊，尤其是對(duì)工件電極的粘連問(wèn)題和焊點(diǎn)表面成形質(zhì)量差的問(wèn)題更是無(wú)能為力。電弧電壓的大小主要影響焊縫的熔寬。焊接過(guò)程中電弧不宜過(guò)長(zhǎng)，否則，電弧燃燒不穩(wěn)定，增加金屬的飛濺，而且還會(huì)由于空氣的侵人，使焊縫產(chǎn)生氣孔。因此，焊接時(shí)力求使用短電弧，一般要求電弧長(zhǎng)度不超過(guò)焊條直徑。

焊接速度的大小直接關(guān)系到焊接的生產(chǎn)率。為了獲得大的焊接速度，應(yīng)該在保證質(zhì)量的前提下，采用較大的焊條直徑和焊接電流，同時(shí)還應(yīng)按具體情況適當(dāng)調(diào)整焊接速度，盡量保證焊縫高低和寬窄的一致。

鋁合金鑄造工藝性能，通常理解為在充滿鑄型、結(jié)晶和冷卻過(guò)程中表現(xiàn)為突出的那些性能的綜合。流動(dòng)性、收縮性、氣密性、鑄造應(yīng)力、吸氣性。鋁合金這些特性取決于合金的成分，但也與鑄造因素、合金加熱溫度、鑄型的復(fù)雜程度、澆冒口系統(tǒng)、澆口形狀等有關(guān)。

1 流動(dòng)性

流動(dòng)性是指合金液體充填鑄型的能力。焊接過(guò)程中，盡量保持在10-20㎜范圍內(nèi)，伸出長(zhǎng)度增加則焊接電流下降，母材熔深減小，反之則電流增大熔深增加。流動(dòng)性的大小決定合金能否鑄造復(fù)雜的鑄件。2 收縮性收縮性是鑄造鋁合金的主要特征之一。一般講，合金從液體澆注到凝固，直至冷到室溫，共分為三個(gè)階段，分別為液態(tài)收縮、凝固收縮和固態(tài)收縮。合金的收縮性對(duì)鑄件質(zhì)量有決定性的影響，它影響著鑄件的縮孔大小、應(yīng)力的產(chǎn)生、裂紋的形成及尺寸的變化。通常鑄件收縮又分為體收縮和線收縮，在實(shí)際生產(chǎn)中一般應(yīng)用線收縮來(lái)衡量合金的收縮性。

鋁合金收縮大小，通常以百分?jǐn)?shù)來(lái)表示，稱為收縮率。

3 熱裂性

鋁鑄件熱裂紋的產(chǎn)生，主要是由于鑄件收縮應(yīng)力超過(guò)了金屬晶粒間的結(jié)合力，大多沿晶界產(chǎn)生從裂紋斷口觀察可見裂紋處金屬往往被氧化，失去金屬光澤。裂紋沿晶界延伸，形狀呈鋸齒形，表面較寬，內(nèi)部較窄，有的則穿透整個(gè)鑄件的端面。

不同鋁合金鑄件產(chǎn)生裂紋的傾向也不同，這是因?yàn)殍T鋁合金凝固過(guò)程中開始形成完整的結(jié)晶框架的溫度與凝固溫度之差越大，合金收縮率就越大，產(chǎn)生熱裂紋傾向也越大，即使同一種合金也因鑄型的阻力、鑄件的結(jié)構(gòu)、澆注工藝等因素產(chǎn)生熱裂紋傾向也不同。（1）T型坡口對(duì)接（常用于薄板）向上立焊時(shí)，常用直線型、鋸齒形、月牙形運(yùn)條法施焊，弧長(zhǎng)不大于6mm。生產(chǎn)中常采用退讓性鑄型，或改進(jìn)鑄鋁合金的澆注系統(tǒng)等措施，使鋁鑄件避免產(chǎn)生裂紋。通常采用熱裂環(huán)法檢測(cè)鋁鑄件熱裂紋。

4 氣密性

鑄鋁合金氣密性是指腔體型鋁鑄件在高壓氣體或液體的作用下不滲漏程度，氣密性實(shí)際上表征了鑄件內(nèi)部組織致密與純凈的程度。

鑄鋁合金的氣密性與合金的性質(zhì)有關(guān)，合金凝固范圍越小，產(chǎn)生疏松傾向也越小，同時(shí)產(chǎn)生析出性氣孔越小，則合金的氣密性就越高。其中影響焊接變形的主要因素有：1焊縫截面尺寸越大，產(chǎn)生的熱量越多，變形越大。同一種鑄鋁合金的氣密性好壞，還與鑄造工藝有關(guān)，如降低鑄鋁合金澆注溫度、放置冷鐵以加快冷卻速度以及在壓力下凝固結(jié)晶等，均可使鋁鑄件的氣密性提高。也可用浸滲法堵塞泄露空隙來(lái)提高鑄件的氣密性。

5 鑄造應(yīng)力

鑄造應(yīng)力包括熱應(yīng)力、相變應(yīng)力及收縮應(yīng)力三種。各種應(yīng)力產(chǎn)生的原因不盡相同。

6 吸氣性

鋁合金易吸收氣體，是鑄造鋁合金的主要特性。液態(tài)鋁及鋁合金的組分與爐料、有機(jī)物燃燒產(chǎn)物及鑄型等所含水分發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生的氫氣被鋁液體吸收所致。

鋁合金熔液溫度越高，吸收的氫也越多；在700℃時(shí)，每100g鋁中氫的溶解度為0.5～0.9，溫度升高到850℃時(shí)，氫的溶解度增加2～3倍。當(dāng)含堿金屬雜質(zhì)時(shí)，氫在鋁液中的溶解度顯著增加。