3003_铝合金薄板焊接
3003铝合金板焊接分析
3003铝合金板为AL-Mn系合金，是应用最广的一种防锈铝，这种合金的强度不高（稍高于工业纯铝），不能热处理强化，故采用冷加工方法来提高它的力学性能：在退火状态有很高的塑性，在半冷作硬化时塑性尚好，冷作硬化时塑性低，耐腐蚀好，焊接性良好，可切削性能不良。用于加工需要有良好的成形性能、高的抗蚀性可焊性好的零件部件，或既要求有这些性能又需要有比1XXX系合金强度高的工作，如厨具、食物和化工产品处理与贮存装置，运输液体产品的槽、罐，以薄板加工的各种压力容器与管道。
1化学成分
合金的化学成分（质量分数/%）
合金 Si Fe Cu Mn Zn Al
3003Al 0.60 0.70 (0.05-0.20) (1.0-1.5) 0.10 余量
2力学性能
抗拉强度?b (MPa) ：140-180
条件屈服强度?0.2 (MPa) ≥115
3化学性能
耐蚀性：3003铝合金的耐蚀性很好，接近工业纯铝的耐蚀性，对大气、淡水、海水、食品、有机酸、汽油、中性无机盐水溶液等均有良好的耐蚀性，在稀酸中的耐蚀性也很好。
在冷变形状态时，3003铝合金有剥落腐蚀倾向，变形越大，剥落越严重。由于阳极氧化后色彩不均匀，故一般不进行阳极化处理
4铝及铝合金的焊接特点
（1）铝的强氧化能力铝在空气中及焊接时极易氧化，生成的氧化铝（Al2O3）熔点高、非常稳定，不易去除。阻碍母材的熔化和熔合，氧化膜的比重大，不易浮出表面，易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺欠。铝材的表面氧化膜和吸附大量的水分，易使焊缝产生气孔。焊接前应采用化学或机械方法进行严格表面清理，清除其表面氧化膜。在焊接过程加强保护，防止其氧化。钨极氩弧焊时，选用交流电源，通过“阴
极清理”作用，去除氧化膜。气焊时，采用去除氧化膜的焊剂。在厚板焊接时，可加大焊接热量，例如，氦弧热量大，利用氦气或氩氦混合气体保护，或者采用大规范的熔化极气体保护焊，在直流正接情况下，可不需要“阴极清理”。
（2）较大的热导率和比热容铝及铝合金的热导率和比热容均约为碳素钢和低合金钢的两倍多。铝的热导率则是奥氏体不锈钢的十几倍。在焊接过程中，大量的热量能被迅速传导到基体金属内部，因而焊接铝及铝合金时，能量除消耗于熔化金属熔池外，还要有更多的热量无谓消耗于金属其他部位，这种无用能量的消耗要比钢的焊接更为显著，为了获得高质量的焊接接头，应当尽量采用能量集中、功率大的能源，有时也可采用预热等工艺措施。
（3）较大的线膨胀系数铝及铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍。铝凝固时的体积收缩率较大，焊件的变形和应力较大，因此，需采取预防焊接变形的措施。铝焊接熔池凝固时容易产生缩孔、缩松、热裂纹及较高的内应力。生产中可采用调整焊丝成分与焊接工艺的措施防止热裂纹的产生。在耐蚀性允许的情况下，可采用铝硅合金焊丝焊接除铝镁合金之外的铝合金。在铝硅合金中含硅0.5％时热裂倾向较大，随着硅含量增加，合金结晶温度范围变小，流动性显著提高，收缩率下降，热裂倾向也相应减小。根据生产经验，当含硅5％～6％时可不产生热裂，因而采用SAlSi 條(硅含量4.5％～6％)焊丝会有更好的抗裂性。
（4）铝对光、热的反射能力较强，固、液转态时，没有明显的色泽变化，焊接操作时判断难。高温铝强度很低，支撑熔池困难，容易焊穿。
（5）容易形成气孔铝及铝合金在液态能溶解大量的氢，固态几乎不溶解氢。在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中，氢来不及溢出，极易形成氢气孔。弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分，都是焊缝中氢气的重要来源。因此，对氢的来源要严格控制，以防止气孔的形成。
（6）合金元素易蒸发、烧损，使焊缝性能下降。
（7）接头不等强度铝及铝合金的热影响区由于受焊接热循环作用而发生软化，强度降低，使接头与母材金属无法达到等强度。工业纯铝及非热处理强化铝合金的强度约为母材金属的75%~100%；热处理强化铝合金的接头强度较小，只有母材金属的40%~50%。
（8）铝为面心立方晶格，没有同素异构体，加热与冷却过程中没有相变，焊缝晶粒易粗大，不能通过相变来细化晶粒。
5 焊接方法
对于厚度为3mm的铝合金板，可采用摩擦焊、激光焊、电子束焊等等。
（1）铝合金的搅拌摩擦焊
搅拌摩擦焊FSW(Friction Stir Welding)是由英国焊接研究所TWI(The Welding Institute)1991年提出的新的固态塑性连接工艺[1-2]。图1为搅拌摩擦焊接示意图[3]。工作原理是用一种特殊形式的搅拌头插入工件待焊部位,通过搅拌头高速旋转与工件间的搅拌摩擦,摩擦产生热使该部位金属处于热塑性状态,并在搅拌头的压力作用下从其前端向后部塑性流动,从而使焊件压焊在一起。图2为搅拌摩擦焊接过程[4]。由于搅拌摩擦焊过程中不存在金属的熔化,是一种固态连接过程,故焊接时不存在熔焊的各种缺陷,可以焊接用熔焊方法难以焊接的有色金属材料,如铝及高强铝合金、铜合金、钛合金以及异种材料、复合材料焊接等。目前搅拌摩擦焊在铝合金的焊接方面研究应用较多。已经成功地进行了搅拌摩擦焊接的铝合金包括2000系列(Al-Cu)、5000系列(Al-Mg)、6000系列(Al-Mg-Si)、7000系列(Al-Zn)、8000系列(Al-Li)等。国外已经进入工业化生产阶段,在挪威已经应用此技术焊接快艇上长为20 m的结构件,美国洛克希德·马丁航空航天公司用该项技术焊接了铝合金储存液氧的低温容器火箭结构件。
图（1）搅拌摩擦焊接示意图
图（2）搅拌摩擦焊接过程
搅拌摩擦焊铝合金的优点:
①铝合金搅拌摩擦焊焊缝是经过塑性变形和动态再结晶而形成,焊缝区晶粒细化,无熔焊的树枝晶,组织细密,热影响区较熔化焊时窄,无合金元素烧损、裂纹和气孔等缺陷,综合性能良好。
②与传统熔焊方法相比,它无飞溅、烟尘,不需要添加焊丝和保护气体,接头性能良好。由于是固相焊接工艺,加热温度低,焊接热影响区显微组织变化小,如亚稳定相基本保持不变,这对于热处理强化铝合金及沉淀强化铝合金非常有利。
③焊后的残余应力和变形非常小,对于薄板铝合金焊后基本不变形。
④与普通摩擦焊相比,它可不受轴类零件的限制,可焊接直焊缝、角焊缝。传统焊接工艺焊接铝合金要求对表面进行去除氧化膜,并在48 h内进行加工,而搅拌摩擦焊工艺只要在焊前去除油污即可,并对装配要求不高。并且搅拌摩擦焊比熔化焊节省能源、污染小。
搅拌摩擦焊铝合金也存在一定的缺点:
①铝合金搅拌摩擦焊接时速度低于熔化焊;
②焊件夹持要求高,焊接过程中对焊件要求加一定的压力,反面要求有垫板;
③焊后端头形成一个搅拌头残留的孔洞,一般需要补焊上或机械切除;
④搅拌头适应性差,不同厚度铝合金板材要求不同结构的搅拌头,且搅拌头磨损快;
⑤工艺还不成熟,目前限于结构简单的构件,如平直的结构、圆形结构。搅拌摩擦焊工艺参数简单,主要有搅拌头的旋转速度、搅拌头的移动速度、对焊件的压力及搅拌头的尺寸等。
（2）铝合金的激光焊接
铝及铝合金激光焊接技术(Laser Welding)是近十几年来发展起来的一项新技术,与传统焊接工艺相比,它具有功能强、可靠性高、无需真空条件及效率高等特点。其功率密度大、热输入总量低、同等热输入量熔深大、热影响区小、焊接变形小、速度高、易于工业自动化等优点,特别对热处理铝合金有较大的应用优势。可提高加工速度并极大地降低热输入,从而可提高生产效率,改善焊接质量。在焊接高强度大厚度铝合金时,传统的焊接方法根本不可能单道焊透,而激光深熔焊时形成大深度的匙孔,发生匙孔效应,则可以得到实现。
激光焊接铝合金有以下优点:
①能量密度高,热输入低,热变形量小,熔化区和热影响区窄而熔深大;
②冷却速度高而得到微细焊缝组织,接头性能良好;
③与接触焊相比,激光焊不用电极,所以减少了工时和成本;
④不需要电子束焊时的真空气氛,且保护气和压力可选择,被焊工件的形状不受电磁
影响,不产生X射线
⑤可对密闭透明物体内部金属材料进行焊接;
⑥激光可用光导纤维进行远距离的传输,从而使工艺适应性好,配合计算机和机械手,
可实现焊接过程的自动化与精密控制。
现在应用的激光器主要是CO2和YAG激光器,CO2激光器功率大,对于要求大功率的厚板焊接比较适合。但铝合金表面对CO2激光束的吸收率比较小,在焊接过程中造成大量的能量损失。YAG激光一般功率比较小,铝合金表面对YAG激光束的吸收率相对CO2激光较大,可用光导纤维传导,适应性强,工艺安排简单等。在焊接大厚度铝合金时,传统的焊接方法根本不可能单道焊透,而激光深熔焊时形成大深度的匙孔,发生匙孔效应,则可以得到实现。图3为激光焊接时的小孔形状。图4为激光深熔焊示意图[5]。铝及铝合金的激光焊接难点在于铝及铝合金对辐射能的吸收很弱,对CO2激光束(波长为10.6μm)表面初始吸收率1.7%;对YAG激光束(波长为1.06μm)吸收率接近5%。图5为不同金属对激光的吸收率。由于吸收率小,热导率高,在实际铝合金焊接过程中,一定要保证良好的光束聚焦,同时还要用高功率密度的高能激光束进行照射。铝合金激光焊接时,产生深熔焊,激光功率必须达到一个特定的阈值,这就对激光器提出一定的要求,也是激光焊接的一个难点。铝合金的电离能低,部分牌号焊接过程中光致等离子体易于过热和扩散,焊接稳定性差。焊接铝合金就一定要求激光束的能量密度高和光束的聚焦性能好。铝合金又是典型的共晶合金,在激光焊接的快速凝固过程中更容易产生热裂纹。激
光焊接熔池深宽比大,气泡不易上浮析出,容易产生气孔[6]。液态铝合金的流动性好,表面张力低,焊接过程的不稳定造成焊接熔池剧烈震荡,易产生咬边、成形不连续,严重时造成焊接过程中的小孔突然闭合而在焊缝中产生直径较大的工艺孔洞(Process Holes),或小孔在闭合前由向外喷发的等离子体将液态金属吹出熔池而形成所谓的喷射孔洞(Blowholes)[7-8]。
图（3）激光深熔化焊
图（4）不同金属对激光的吸收率
(3) 铝合金的电子束焊接
电子束焊是指在真空环境下,利用会聚的高速电子流轰击工件接缝处产生的热能,
使被焊金属熔合的一种焊接方法。电子束作为焊接热源的突出特点是功率密度高、穿透能力强、精确、快速、可控、保护效果好。对于铝合金电子束焊接,由于能量密度高可大大减小热影响区,提高焊接接头强度,避免热裂纹等缺陷的产生。由于能量密度高,穿透能力强可对难以焊接的铝合金厚板进行焊接。
①同传统电弧焊接铝合金相比,电子束焊能量密度高3-4个数量级,与另外一种高能量密度焊接工艺——激光焊接相当。因此焊接接头的热影响区非常小,接头强度较传统焊接方法提高很多。
②电子束的穿透性能好,可对大厚度的铝合金进行施焊,焊后接头力学性能良好。
铝合金焊缝金属的抗裂性能随着焊接能量密度的增加和热输入的减少而增加[13]。所以铝合金电子束焊接接头的抗裂性能要比采用传统焊接方法的焊接接头高很多,一般要比氩弧焊焊缝高出1-1.5倍。
③铝合金电子束焊焊后残余应力小,变形小,对薄板焊后几乎可做到不变形。
④电子束焊要求在真空条件下完成,真空是最好的保护手段,在这种条件下可以得到纯净的焊缝金属,避免了空气或保护气体的污染。电子束焊接铝合金在真空重熔时,焊缝中杂质含量微乎其微,焊缝气体含量降低接近一半,从而焊缝塑性、韧性大大提高。
⑤电子束可控性好,可以方便地进行扫描、偏转、跟踪等,易于焊接过程的自动化,并且通过电子束扫描熔池可以消除缺陷,提高接头质量[14]。
电子束焊接获得优良的焊缝的最有效方法是焊接过程中同时对刚刚焊过的焊缝进行扫描。回扫间距决定晶粒细化的可控程度,凝固组织可由粗大的柱状晶转化为细小等轴晶。对AlMg0.4Si1.2合金进行扫描焊接与无扫描焊接相比,晶体主轴长度减少到无扫描焊接时的1/5;焊缝硬度提高80%,接近母材水平。铝合金焊缝金属晶粒细化程度对接头性能有重要影响。采用具有回扫运动的电子束扫描焊接,可减少合金元素的损失,细化焊缝组织,使之变为细小的等轴晶,并提高硬度。对于已经成核生长的晶体,如果电子束扫描间距过小在电子束扫描时产生重熔,但导致电子束回扫细化晶粒的作用减弱[15]。图6为晶体主轴长度与焊缝金属硬度的关系,图7为扫描频率fs和焊接速度v、焊缝金属晶体主轴长度L的关系。
①铝合金电子束焊时对电子束流非常敏感,尤其是对于大厚度铝合金板焊接时,电子束流小时不能焊透,大时产生下塌,出现凹坑。
①铝合金电子束焊接的另外一个难点是焊接气孔。铝合金表面的氧化膜主要成分是Al2O3和MgO,容易吸收大量的水分是铝合金焊缝中气孔的主要来源。铝合金表面氧化膜比重接近基体,容易进入焊缝产生夹杂、气孔。尤其是防锈铝合金电子束焊,气孔问题
较为严重。传统TIG焊铝合金时通常采用大的热输入量并在较低的焊接速度下进行焊接,促使氢从熔池中逸出,而电子束焊接铝合金时速度快,热输入量小,氢来不及从熔池中逸出,容易形成气孔。通常电子束焊铝合金采用表面下聚焦和较窄的焊缝以及扫描重熔的方法来防止气孔的产生。
③另外,电子束焊接要求在真空条件下进行,所以对铝合金大型结构件施焊困难。
④电子束易受周围环境电磁场的影响,设备比较复杂,费用比较昂贵,所以还没有达到大规模工业化生产。
图（5）晶体主轴长度与焊缝金属硬度的关系
图（6）焊缝金属晶体主轴长度L 与扫描频率 f和焊接速度v的关系
6 焊接工序
对3003铝合金板采用搅拌摩擦焊，焊接工艺的基本内容包括:焊前清理、焊前检验、焊接材料、焊接参数、焊后检验。
焊前准备：在试验之前对3003 铝合金板进行处理，先用400 号碳化硅砂纸打磨，保持铝合金表面光洁，之后用丙酮去除表面油污，再用15%的NaOH溶液处理，温度为50~60℃，时间为15 s左右，然后用清水清洗，再用1∶3的稀硝酸溶液处理，时间约为10 s左右，最后依次用清水、乙醇清洗，自然晾干备用。
焊前检验：主要是对焊前准备的检查，是贯彻预防为主的方针，最大限度避免或减少焊接缺陷的产生，保证焊接质量的积极有效措施。
焊接材料：无需焊条、焊剂等。
焊接参数：旋转速度R、焊接速度V、焊接压力P、搅拌头倾角等。
焊后检验：对焊缝进行X射线无损检测，评定是否有焊接缺陷、质量问题。
参考文献
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铝及铝合金焊接工艺的研究
哈尔滨理工大学荣成学院专科生毕业设计 题目：铝及铝合金焊接工艺研究专业年级： 09焊接技术及自动化 学生姓名：金杰 学号：0930150223 指导教师：杨丽丽 哈尔滨理工大学荣成学院 完成时间：2012年6月25日
专科生毕业设计（论文）评语 学院：荣成学院专业：焊接技术及自动化任务起止时间：2012年5月13日至2012年6月25日 毕业设计（论文）题目： 铝及铝合金焊接工艺研究 指导教师对毕业设计（论文）的评语： 指导教师签名：指导教师职称： 评阅教师对毕业设计（论文）的评语： 评阅教师签名：评阅教师职称： 答辩委员会对毕业设计的评语： 答辩委员会评定，该生毕业设计（论文）成绩为： 答辩委员会主席签名：职称： 年月日
专科生毕业设计（论文）任务书 学生姓名：金杰学号：0930150223 学院：荣成学院专业：焊接技术及自动化 任务起止时间：2012年5月13日至2012年6月25日 毕业设计（论文）题目： 铝及铝合金焊接工艺研究 毕业设计工作内容： 铸钢是生产中常用的材料,但是由于其成分中含有杂质较多,铸造过程中冷却缓慢,使其组织粗大偏析比较严重给焊接带来困难.本文通过对ZG270-500及其焊接接头的常见缺陷进行分析，选用适当的焊接工艺参数进行焊接，并对焊后裂纹进行探伤及修补。 1、了解毕业设计的内容，查阅资料（5月13日—5月17日） 2、对铸钢的焊接性及焊接工艺进行分析，总结ZG270-500的焊接工艺及修补措施.撰写题纲（5月17日-5月19日） 3、撰写论文（5月20日-5月21日） 资料： 1.中国机械工程学会焊接学会.焊接手册（第一卷）焊接方法与设备【M】.北京：机械工业出版社，2001 2.美国焊接学会黄静文等[译].焊接手册(第二卷）焊接方法【M】.北京：机械工艺出版社（第七版）.1988 3.关桥.刘方君.董春林.高能束流焊接技术的应用与发展趋势【C】.第九次全国焊接会议论文集.1999 4.李亚江.王娟.有色金属焊接及应用.北京：化学工艺出版社.2006 指导教师意见： 签名： 年月日系主任意见： 签名： 年月日
薄板焊接工艺方法
薄板焊接工艺方法公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]
薄板焊接变形控制经验 薄板焊接变形的质量控制包括从钢板切割开始到装夹、点固焊、施焊工艺、焊后处理等，其中还要考虑所采用的焊接方法、有效地变形控制措施。 1、焊接方法对焊接变形的影响* 合适的焊接方法需要考虑生产效率和焊接质量，所以焊接方法、焊接工艺和焊接程序显著影响焊接变形的水平。因此所采用的焊接方法必须具有高的熔敷效率和尽量少的焊道。7 R" F: v" @, `8 H5 C7 N 尽可能减少不必要的焊缝； 合理安排焊缝位置：焊缝位置应便于施焊，尽可能对称分布焊缝； 合理地选择焊缝的尺寸和形式，焊缝设计为角焊缝、搭接焊缝（角焊缝焊接变形小于对接焊缝变形）； 3 1 `2、点固焊工艺对焊接变形的影响 2 e' }$ [8 l' x! w 1 L- l, {; [. ^% T 点固焊不仅能保证焊接间隙而且具有一定的抗变形能力。但是要考虑点固焊焊点的数量、尺寸以及焊点之间的距离。对于薄板的变形来说，点固焊工艺不合适就有可能在焊接之前就产生相当的残余焊接应力，对随后的焊接残余应力积累带来影响。点焊尺寸过小可能导致焊接过程中产生开裂使焊接间隙得不到保证，如果过大可能导致焊道背面未熔透而影响接头的美观连续性。点固焊的顺序、焊点距离的合理选择也相当重要。 J
# u: e# `$ x$ J& T% 3、装配应力及焊接程序对薄板焊接变形的影响 应尽量减少焊接装配过程中引起的应力，如果该应力超过产生变形的临界应力就可能产生变形。装配程序注意尽量避免强行组装，并核对坡口形式、坡口角度和组装位置， 对接接头焊接： 板厚≤2的无论单面焊还是双面焊都可以不开坡口， 对于板厚~双面焊可以不开坡口，但只能单面焊时，可以将坡口间隙放大到1~2mm或开坡口焊接； 板厚~双面焊时应在背面用小砂轮清根；只能单面焊时都应开坡口；
铝及铝合金焊接施工工艺标准
铝及铝合金焊接施工工艺标准 1 适用范围 本工艺标准适用于铝及铝合金的手工钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊的焊接。 2 施工准备 2.1 铝及铝合金的焊接除应执行本工艺标准外，还应符合国家颁布的有关标准、法律法规及规定。 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款，凡是不注日期的引用文件其最新版本适用于本标准 《铝及铝合金轧制板材》GB/T-3880-1997 《铝及铝合金热挤压管》第一部分：无缝圆管GB/T4437.1-2000 《铝及铝合金拉（轧）制无缝管》GB/T6893-2000 《铝及铝合金焊丝》GB/T10858 《铝及铝合金焊接管》GB/T10571 《铝制焊接容器》JB/T4734-2002 2.2 材料 2.2.1 一般规定 工程中使用的母材和焊丝应具备出厂质量合格证或质量复验合格报告，并优先选用已列入国家标准或行业标准的母材和焊丝，母材和焊丝应妥善保管，防止损伤、污染和腐蚀。当选用国外材料时，其使用范围应符合相应标准的规定，并应有该材料的质量证明书。 2.2.2 母材 2.2.2.1 工程选用的母材应符合现行的国家标准规定。 2.2.2.2 当对母材有特殊要求时，应在设计图样或相应的技术条件上标明。 2.2.2.3 施工单位对设备、容器和管道的材料的代用，必须事先取得原设计单位的设计修改证明文件，并对改动部位作详细记载。 2.2.2.4 损伤和锈蚀严重的母材不得在工程中使用。 2.2.3 焊接材料 2.2. 3.1 母材焊接所选用的焊丝应符合现行的国家标准《铝及铝合金焊丝》GB/T10858的规定。 2.2. 3.2 选用焊丝时应综合考虑母材的化学成分、力学性能及使用条件因素，并应符合下列规定。（1）焊接纯铝时应选用纯度与母材相同或比母材高的焊丝。 （2）焊接铝锰合金时应选用含锰量与母材相近的焊丝或铝硅合金焊丝。 （3）焊接铝镁合金时应选用含镁量与母材相同或比母材高的焊丝。 （4）异种铝及铝合金的焊接应选用与抗拉强度较高的母材相应的焊丝 2.2. 3.3 焊接时所使用的氩气应符合现行的国家标准《纯氩》GB4842的规定。 2.2. 3.4 手工钨极氩弧焊电极应选用铈钨极，也可选用钍钨极，施焊前应根据焊接电流的大小正确选用钨极直径。
铝合金焊接技术
铝合金焊接技术 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. MIG、TIG能够得到良好的焊接接头，但是，这两种方法却有熔透能力差、焊接变形大、生 产效率低等缺点。近年来，很多科技工作者开始探讨铝合金焊接的新方法，如激光焊、双光 束激光焊、激光-电弧复合焊以及搅拌焊摩擦等，下面主要介绍这四种焊接方法的主要特点。 1、铝合金的激光焊 随着大功率、高性能激光加工设备的不断开发，铝合金激光焊接技术发展很快，与传统的 TIG、MIG焊相比，激光焊接铝合金具有以下优点； （1）能量密度高，热输入量小，焊接变形小，能得到熔化区和热影响区窄而熔深大的焊缝； （2）冷却速度快，能得到组织微细的焊缝，故焊接接头性能良好； （3）焊接速度快、功能多、适应性强、可靠性高，且不需要真空装置，所以在焊接精度、 效率、自动化等方面具有无可比拟的优势。 激光有很高的能量密度，焊接铝合金可以有效防止传统焊接工艺产生的缺陷，强度系数提高 很大。但激光器功率一般都比较小，对铝合金厚板的焊接困难，同时铝合金表面对激光束的 吸收率很低，要达到深熔焊时存在阀值问题，所以工艺上有一定难度。 2、铝合金的激光-电弧复合焊 虽然激光焊接铝合金有许多优势，但仍存在较大的局限性，如设备成本高、接头间隙允许度 小、工件准备工序严等。为了更有效地焊接铝合金，人们发展了激光-电弧复合焊工艺。激 光-电弧复合主要是激光与TIG电弧、MIG电弧及等离子体复合。铝合金激光-电弧复合焊
铝及铝合金的焊接特点
铝及铝合金的焊接特点 (1)铝在空气中及焊接时极易氧化，生成的氧化铝（Al2O3）熔点高、非常稳定，不易去除。阻碍母材的熔化和熔合，氧化膜的比重大，不易浮出表面，易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺欠。铝材的表面氧化膜和吸附大量的水分，易使焊缝产生气孔。焊接前应采用化学或机械方法进行严格表面清理，清除其表面氧化膜。在焊接过程加强保护，防止其氧化。钨极氩弧焊时，选用交流电源，通过“阴极清理”作用，去除氧化膜。气焊时，采用去除氧化膜的焊剂。在厚板焊接时，可加大焊接热量，例如，氦弧热量大，利用氦气或氩氦混合气体保护，或者采用大规范的熔化极气体保护焊，在直流正接情况下，可不需要“阴极清理”。 （2）铝及铝合金的热导率和比热容均约为碳素钢和低合金钢的两倍多。铝的热导率则是奥氏体不锈钢的十几倍。在焊接过程中，大量的热量能被迅速传导到基体金属内部，因而焊接铝及铝合金时，能量除消耗于熔化金属熔池外，还要有更多的热量无谓消耗于金属其他部位，这种无用能量的消耗要比钢的焊接更为显着，为了获得高质量的焊接接头，应当尽量采用能量集中、功率大的能源，有时也可采用预热等工艺措施。 （3）铝及铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍。铝凝固时的体积收缩率较大，焊件的变形和应力较大，因此，需采取预防焊接变形的措施。铝焊接熔池凝固时容易产生缩孔、缩松、热裂纹
及较高的内应力。生产中可采用调整焊丝成分与焊接工艺的措施防止热裂纹的产生。在耐蚀性允许的情况下，可采用铝硅合金焊丝焊接除铝镁合金之外的铝合金。在铝硅合金中含硅％时热裂倾向较大，随着硅含量增加，合金结晶温度范围变小，流动性显0.5． 着提高，收缩率下降，热裂倾向也相应减小。根据生产经验，当含硅5％～6％时可不产生热裂，因而采用SAlSi条(硅含量4．5％～6％) 焊丝会有更好的抗裂性。 （4）铝对光、热的反射能力较强，固、液转态时，没有明显的色泽变化，焊接操作时判断难。高温铝强度很低，支撑熔池困难，容易焊穿。 （5）铝及铝合金在液态能溶解大量的氢，固态几乎不溶解氢。在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中，氢来不及溢出，极易形成氢气孔。弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分，都是焊缝中氢气的重要来源。因此，对氢的来源要严格控制，以防止气孔的形成。 （6）合金元素易蒸发、烧损，使焊缝性能下降。 （7）母材基体金属如为变形强化或固溶时效强化时，焊接热会使热影响区的强度下降。 （8）铝为面心立方晶格，没有同素异构体，加热与冷却过程中没有相变，焊缝晶粒易粗大，不能通过相变来细化晶粒。 2. 焊接方法 几乎各种焊接方法都可以用于焊接铝及铝合金，但是铝及铝合金对
铝合金通用焊接工艺规程
铝合金通用焊接工艺规程 1 使用范围及目的 范围:本规范是适用于地铁铝合金部件焊接全过程的通用工艺要求。目的:与焊接相关的作业人员按标准规范作业，同时也使焊接过程检查更具可操作性。 2 焊前准备的要求 2.1 在焊接作业前首先必须根据图纸检查来料或可见的重要尺寸、形位公差和焊接质量，来料不合格不能进行焊接作业。 2.2 在焊接作业前，必须将残留在产品表面和型腔内的灰尘、飞溅、毛刺、切削液、铝屑及其它杂物清理干净。 2.3 用棉布将来料或工件上的灰尘和脏物擦干净，如果工件上有油污，使用清洗液清理干净。 2.4 使用风动不锈钢丝轮将焊缝区域内的氧化膜打磨干净，以打磨处呈白亮色为标准，打磨区域为焊缝两侧至少25mm以上。 2.5 焊前确认待焊焊缝区域无打磨时断掉的钢丝等杂物。 2.6 钢焊和铝焊的打磨、清理工具禁止混用。 2.7 原则上工件打磨后在48小时内没有进行焊接，酸洗部件在72小时内没有进行焊接，则焊前必须重新打磨焊接区域。 2.8 为保证焊丝的质量，焊丝原则上用完后再到焊丝房领用，对于晚班需换焊丝的，可以在当天白班下班前领用，禁止现场长时间(24小时以上)存放焊丝。 2.9 在焊接作业前，必须检查焊接设备和工装处于正常工作状态。焊 前应检查焊机喷嘴的实际气流量(允差为+3L/min),自动焊焊丝在8圈以下，手工焊焊丝在5圈以上，否则需要更换气体或焊丝;检查导电嘴是否拧紧，喷嘴是否需要清理。导电嘴不能只简单的采用手动拧紧，必须采用尖嘴钳拧紧。检查工装状
态是否完好，若工装有损坏，应立即通知工装管理员进行核查，并组织维修,禁止在工装异常状态下进行焊接操作。 2.10 焊接前必须检查环境的温度和湿度。作业区要求温度在5?以上，MIG焊湿度小于65,，TIG焊湿度小于70,。环境不符合要求，不能进行焊接作业。 2.11 焊接过程中不允许有穿堂风。因此，在焊接作业前必须关闭台位附近的通道门。当焊接过程中，如果有人打开台位相近处的大门，则要立即停止施焊。如果台位附近的空调风影响到焊接作业，也必须将该处空调的排风口关闭，才能进行焊接作业。 2.12 对于厚度在8mm以上(包括8mm)的铝材，焊接要预热,预热温度 80?,120?，层间温度控制在60?,100?。预热时要使用接触式测温仪进行测温，工件板厚不超过50mm时,正对着焊工的工件表面,距坡口表面4倍板厚,最多不超过50mm的距离处测量,当工件厚度超过50mm时,要求的测温点应位于至少75mm距离的母材或坡口任何方向上同一的位置,条件允许时,温度应在加热面的背面上测定,严禁凭个人感觉及经验做事。 2.13 按图纸进行组装,点焊固定,点焊要满足与焊接相同的要求,不属于焊接组成部分的点焊要尽可能在焊接时完全熔化(图纸要求的点焊 除外,如焊接垫板的固定),组焊后不能出现图纸要求之外的焊点，部件固定后按图纸要求进行尺寸、平行度、垂直度等项点的自检,自检合格后,根据图纸进行焊接，操作工人必须及时、真实填写操作记录。 2.14 当图纸要求或工艺要求使用焊接垫板时，应将焊接垫板点焊在工件上，点焊应符合焊接质量要求，点焊要求为:焊接垫板小于100mm时，在焊接垫板两端点焊固定，焊接垫板大于100mm时,根据焊接垫板长度点焊均匀分布，间距100mm。 2.15 为了避免腐蚀，铝合金配件存放时不允许直接采用钢或者铜材质的容器存放，不允许将配件直接放置在钢制的工装或地板上。 2.16 对于焊缝质量等级为
薄板焊接工艺
薄板焊接工艺 1、总则 1.1 本工艺是根据《船体工艺手册》进行编制，规定了钢质船体采用手工电弧焊及埋弧自动焊接工艺，建造和安装时对船体设计、材料、焊工、焊前准备,焊接工艺以及质量检验等的要求。 1.2 本工艺适用于厚度为3.0mmm～10mmm船用焊接结构船体的手工电弧焊。 2、对材料的要求 2.1 钢材及焊条应符合船检局的有关规定。 2.2 钢材及焊条必须具有船检部门认可质量证书，并经入厂检验合格后方可使用。 3、焊接方法及设备的选择 3.1 船体平直板材及上层建筑的拼板焊缝，一般采用埋弧自动焊，使用ZX5-1250-2埋弧自动焊机。 3.2 船体板材与构架的角接及对接采用交直流，使用BX1-315、BX1-500交流焊机及ZX7–400、ZX7-600直流焊机。 3.3 焊机的引弧性能要好，焊接过程参数稳定，调节方便。 4、对焊工的要求 4.1 从事船体制造和安装的焊工，必须经过专门培训并通过相应船检部门的考试，取得合格证后方可担任。 4.2 焊工施焊方法与焊接位置，应与焊工合格证的核准项目相符。 4.3 产品建造中，焊工必须严格按《焊接工艺》及各船具体《焊接规格表》进行施焊。 5、对施工场地要求 5.1 环境应清洁、明亮。 5.2 外场施工时，应有防风、防雨、防暴晒等设施。 6、安全保护 6.1 焊接时，焊接场所应有良好的通风条件，在窄小舱室内施焊时，必须有专人看护。 6.2 电焊机应安全接地，电缆线应绝缘良好 6.3 劳动防护用品必须穿戴整齐，有一个自我保护意识 7、焊前准备 7.1 钢材下料可用手工气割或半自动气割及等离子弧切割。 7.2 坡口加工可用刨边机、风铲及其他机械。 7.3 坡口的焊接型式参照表1。 7.4 船体结构的焊接接缝必须在装配和焊接前进行清理。 7.4.1接缝的清理范围为拼接端面和沿接缝两侧各宽30mm的表面。 7.4.2 在接缝的清理范围内，必须清除水、锈、氧化物、油污、泥灰和熔渣。 7.4.3 在非常潮湿气候下进行焊接或有露水时，应用氧—乙炔焰对焊缝烘干后再进行焊接。 7.4.4 重要构件的接缝应用钢丝刷，风动沙轮打磨等进行清理，至清理范围内呈现金属光泽。 7.4.5 在未能及时焊接须清理的焊缝，并因气候或其他原因影响而积水、受潮生锈时，在焊接前应重新清理。
铝及铝合金焊接
铝及铝合金的焊接
铝及铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。 有色金属non-ferrous metal，狭义的有色金属又称为非铁金属，是铁、锰、铬以外的所有金属的统称。广义的有色金属还包括有色合金。有色合金是以一种有色金属为基体（通常大于50%），加入一种或几种其他元素而构成的合金。随着科学技术的发展，有色金属的应用日趋广泛。虽然有色金属只占金属总量的5%左右，但有色金属在工程应用中的重要作用确实钢铁或其他材料无法代替的。有色金属具有特殊的性能，比常规钢铁材料的焊接更复杂，这给焊接工作带来很大的困难。 铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。 什么是金属盒非金属，什么是黑色金属和有色金属，什么事合什么是金属盒非金属，什么是黑色金属和有色金属，金？目前，已知的的化学元素有118 种，其中自然界只存在92 种，科学家成功研制出并已经得到承认和命名的元素有18 种，有8 种元素没有得到承认和命名。人们通常把这些元素分成金属和非金属两大类。从物理性能上来看，具有导电性、导热性、可塑性以及特殊光泽的元素叫金属，反之是非金属。常见的金属有铁、铝、铜、镁、锌等。在非金属中，常温下呈气态的有氢、氧、氩等；常温下呈液态的有溴；常温下呈固态的有碳、硼等。 金属又可分为黑色金属和有色金属两大类。黑色金属通常是指铁、铬、锰和铁基合金，其他的金属合金称为有色金属。 合金是有两种或两种以上的金属元素与非金属元素所组合成的具有合金性质的物质。3A21 就是由铝和锰组成的以铝为基的合金。 有色金属的分类有色金属按其性质、用途、产量及其在地壳中的储量状况一般分为有色轻金属、有色重金属、贵金属、稀有金属和半金属五大类。在稀有金属中，根据其物理化学性质、原料的共生关系、生产工艺流程等特点，又分稀有轻金属、稀有重金属、稀有难熔金属、稀散金属、稀土金属、稀有放射性金属。
不锈钢薄板容器的焊接方法
不锈钢薄板容器的焊接方法 摘要:对6～8mm薄板不锈钢容器的焊接进行了实践,提出了“焊条电弧焊+埋弧自动焊”组合焊接法,解决了焊缝外观成形较差、工作效率低、成本高、劳动强度大等缺点,取得了良好的结果。 关键词:不锈钢薄板;焊条电弧焊;埋弧自动焊;组合焊接 工艺 前言 随着时代的发展,不锈钢板材在化工领域的应用越来越广泛,因不锈钢具有优良的焊接性,几乎所有的熔焊方法都可以焊接。从实用和技术性能方面考虑,在不锈钢薄板的焊接方法上应用最广泛的是焊条电弧焊。但是实践证明,焊条电弧焊焊接有诸多缺点,如易夹渣、对清根要求高、焊缝外观成形较差、工作效率低、成本高、劳动强度大等。因此在保证焊接质量的前提下,采用埋弧自动焊轻松地解决了该类缺点问题。但因埋弧自动焊热输入大,熔池高温停留时间长,有促进不锈钢元素偏析和组织过热倾向,容易导致焊接热裂纹,同时焊接变形大。在综合考虑焊条电弧焊及埋弧焊的特点后,对不锈钢薄板(6～8mm)的焊接采用了“焊条电弧焊+埋弧自动焊”组合焊接工艺。
1焊接依据 1.1母材的焊接性分析 不锈钢在任何温度下焊接时不发生相变,焊接接头在焊态下具有较好的塑性和韧性,因此不锈钢具有优良的焊接性,几乎所有的熔焊方法都可以采用,故在不锈钢的焊接上采用“焊条电弧焊+埋弧自动焊”是可行的。 1.2焊接工艺评定 黑龙江化工建总公司已具备不锈钢焊条电弧焊及埋弧自动焊两项合格的焊接工艺评定,故在不锈钢的焊接上采用“焊条电弧焊+埋弧自动焊”组合焊法在技术上无障碍。 2 焊接工艺 2.1 坡口加工 为了控制焊缝金属的成分,应降低母材在焊缝中的比例;为减少熔合比,应采用小坡口。 2.2焊材的选用 通常根据不锈钢的材质、工作条件(工作温度、接触介质)和焊接方法来选用焊接材料,原则上选用焊缝金属的成分与母材相同或相近的焊接材料;因含碳量对不锈钢的耐腐蚀性能影响很大,在选材时尽可能选含碳量低的焊材。同时为了保证与焊接工艺评定所用焊材一致,故焊条选用A132,焊丝为HOCr20Nil0Ti,焊剂为HJl07。需要说明的是,在焊剂的选用上HJ260也适用,但在实际的使用中经反复试验,采用HJ260焊
焊接工艺评定规范
焊接工艺评定规范 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 焊接工艺评定(Welding Procedure Qualification，简称WPQ) 为验证所拟定的焊件焊接工艺的正确性而进行的试验过程及结果评价。焊接工艺评定是保证质量的重要措施，为正式制定焊接工艺指导书或焊接工艺卡提供可靠依据。 目的 1.评定施焊单位是否有能力焊出符合相关国家或行业标准、技术规范所要求的焊接接头; 2.验证施焊单位所拟订的焊接工艺规程(WPS或pWPS)是否正确。 3.为制定正式的焊接工艺指导书或焊接工艺卡提供可靠的技术依据。 意义 焊接工艺是保证焊接质量的重要措施，它能确认为各种焊接接头编制的焊接工艺指导书的正确性和合理性。通过焊接工艺评定，检验按拟订的焊接工艺指导书焊制的焊接接头的使用性能是否符合设计要求，并为正式制定焊接工艺指导书或焊接工艺卡提供可靠的依据。 焊接工艺评定应用范围： 1、适用于锅炉，压力容器，压力管道，桥梁，船舶，航空航天，核能以及承重钢结构等钢制设备的制造、安装、检修工作。 2、适用于气焊，焊条电弧焊，钨极氩弧焊，熔化极气体保护焊，埋弧焊，等离子弧焊，电渣焊等焊接方法。评定过程： 1、拟定预备焊接工艺指导书（Preliminary Welding Procedure Specification，简称PWPS) 2、施焊试件和制取试样
3、检验试件和试样 4、测定焊接接头是否满足标准所要求的使用性能 5、提出焊接工艺评定报告对拟定的焊接工艺指导书进行评定 工艺评定常规测试 >>外观检测 >>无损探伤 >>拉伸测试 >>弯曲测试 >>冲击测试 >>硬度测试 >>低倍金相测试 >>表面裂纹检测 工艺评定相关标准 评定参考标准： 工艺评定的标准国内标准 SY∕T4103－1995 （相当于API 1104) NB/T47014-2011 《承压设备用焊接工艺评定》 SY∕T0452－2002 《石油输气管道焊接工艺评定方法》（注：供石油，化工工艺评定）JGJ81－2002 《建筑钢结构焊接技术规程》（注：公路桥梁工艺评定可参照执行）GB50236－98 《现场设备，工业管道焊接工程施工及压力管道工艺评定》 《蒸汽锅炉安全技术监察规程（1996）》注：起重行业工艺评定借用此标准 欧洲标准
铝合金焊接通用工艺规范(定版)
铝合金焊接工艺规范 技术部 编制 审核 批准 ××工业有限公司 2012.6.26
前言 本规范根据××工业有限公司，定制与实施设计规范、工艺规范、试验规范的要求，按《企业标准编写的一般规定》，为明确铝合金焊接的工艺要求而制定。 本规范是公司在铝合金焊接中的经验总结，对于生产起指导作用。 本规范编制部门：技术部 本规范制定日期：2012－6－26。
一、目的 为规范焊工操作，保证焊接质量，不断提高焊工的实际操作技术水平,特编制本规范。 二、编制依据 1. GB/T 985.3 《铝及铝合金气体保护焊推荐坡口》 2. GB/T10858-2008《铝及铝合金焊丝》 3. GB/T24598-2009《铝及铝合金熔化焊焊工技能评定》 4. GBT3199-2007 《铝及铝合金加工产品贮存及包装》 5. GBT22087-2008《铝及铝合金弧焊接头缺欠质量》 6.有关产品设计图纸 三、焊前准备 3.1 焊接材料 铝板 3A21(原LF21)及铝合金型材。 焊丝：S311铝硅焊丝 ER4043 直径φ2，φ3，焊丝应有制造长的质量合格证，领取和发放由管理员统一管理。铝硅焊丝抗裂性好，通用性大。 3.2 氩气 氩气瓶上应贴有出厂合格标签，其纯度≥99.99%，所用流量8-16升/分钟，气瓶中 的氩 气不能用尽，瓶内余压不得低于0.5MPa ，以保证充氩纯度。氩气应符合 GB/T4842-1995。 3.3 焊接工具 ①采用交流电焊机，本厂用WSME-315(J19)。 ②选用的氩气减压流量计应开闭自如，没有漏气现象。切记不可先开流量计、后开气 瓶，造成高压气流直冲低压，损坏流量计；关时先关流量计而后关氩气瓶。 ③输送氩气的胶皮管，不得与输送其它气体的胶皮管互相串用，可用新的氧气胶皮管
氩弧焊焊接薄板时的技术参数和技术要求
氩弧焊焊接薄板时的技术参数和技术要求 （一）；看是否采用添丝 1）如果不添丝，最主要的是注意工件间隙，一定不能有间隙，为了减小热输入量，可采用带脉冲功能的焊接设备，如碳钢对接，脉冲频率=5HZ，脉冲电流=2 5A，基值电流=10A，焊接速度=min,背面加铜衬垫，可以焊的非常漂亮 2）如果添丝，必须是的细丝，如果工件非常薄，也可采用的，不过成本会很高，一般的就够了 不管是那种方法，焊接碳钢和SUS时，乌极一定要非常尖，手法要求也要稳 你的补充问题涉及不同厚度的母材焊接，焊接位置不同，方法也不一样，但有一点是不变的，就是要控制热量分布，薄板是平面散热，厚板是立体散热，散热更快，所以让电弧偏向厚板，否则厚板还没融化，薄板就已经被“吹”开了，如果厚度悬殊打，那么可以先给厚板加热，待快融化时将薄板移近再焊接（二）;这要看你的具体要求，焊缝平整度，变形大小，用不用打磨（抛个光就行），还行了，的你怎么弄呀，。一般情况下，的板子焊接好都有一定的变形，大小而已，要想减小它，按底下的步骤试试：1，尽量减小焊件之间的缝隙，（越紧密越好）2，如果要填焊丝的话，焊丝一定要细，的就可以了，3，电流一点要小，小到能溶化焊丝就行，大概30A左右，焊机不同，根据各焊机而定，4，焊接速度一定要快，越快越好，变形也就越小，焊缝也就越漂亮，如果有水冷却就更好了。5，焊机也有讲究，一般选用逆变式交直流焊机，电流比较稳定。这种焊机会稍许贵一点。都是手法问题，多练就行！控制好热输入就行了，也就是电流电压，太高容易烧穿了
(三)；电流不宜过大20~30A即可，电压12~15v，钨级伸出长度为钨棒直径的2~4倍，氩气流量12~18L\min，组队时尽量采取无缝对接，缝大的情况可以在背面加垫板，控制好焊接速度，同时与焊工水平也有很 焊接时不能偏重焊高出的部分，而是焊极对准接缝中间。焊接过程中要不停地点加焊丝。而且选择焊丝的规格很关键，焊丝直径过大，会在尚未熔化焊丝之时先把焊件熔穿。焊丝直径以0．8至1．2毫米为宜，1．5毫米以上的最好别用。
铝合金焊接质量控制手册
铝合金焊接质量控制手 册 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】
铝合金焊接质量控制手册Quality Control Manual Of Aluminium And Aluminium alloys Welding 编制： 审核： 会签： 批准：
目录 catalog 1前言(f o r e w o r d) (3) 2标准及术语(s t a n d a r d a n d t e c h n i c a l t e r m s) (3) 3职责与权限(r e s p o n s i b i l i t y a n d a u t h o r i t y) (3) 4合同评审及设计评审 (11) (contract and design evaluation) 5分包(s u b c o n t r a c t) (13) 6焊接人员（w e l d e r） (13) 7检验人员（i n s p e c t o r a n d t e s t e r） (14) 8设备及工装（e q u i p m e n t a n d f i x t u r e） (14) 9焊接作业（w e l d i n g o p e r a t i o n） (16) 10母材与焊接材料(b a s e m e t a l a n d w e l d i n g m a t e r i a l) (17) 11储存与搬运(s t o r e a n d h a n d l i n g) (18) 12焊前热处理和焊后热处理 (18) (heat treatment before and after welding) 13焊接相关检验 (18) (relative welding inspection and test) 14不合格品及其纠正 (20) (unqualified products and correction) 15校准(a l i g n m e n t) (20) 16标识及可追溯性(m a r k a n d t r a c e a b i l i t y) (20) 17质量记录(q u a l i t y r e c o r d) (21) 1 前言 本手册对公司铝合金焊接质量控制的有关活动做出了规定，符合DIN6700《轨道车辆及其部件焊接》中的最高级别C1级（安全性高的轨道车辆部件）的有关规定。 本手册是对公司《质量手册》的完善和补充，专门用于描述铝合金焊接质量控制的有关活动，要求各有关单位遵照执行。 本手册适用的产品范围：轨道车辆铝合金车体及其部件焊接。 2 标准及术语 本手册所采用的标准是DIN6700系列标准及其引用的相关标准，本手册所采用的术语与标准中的术语一致，不再赘述。
铝与铝合金的焊接方法
铝合金焊接的几种先进工艺:搅拌摩擦焊、激光焊、激光- 电弧复合焊、电子束焊。针对于焊接性不好和曾认为不可焊接的合金提出了有效的解决方法,几种工艺均具有优越性,并可对厚板铝合金进行焊接。 关键词:铝合金搅拌摩擦焊激光焊激光- 电弧复合焊电子束焊 1 铝合金焊接的特点 铝合金由于重量轻、比强度高、耐腐蚀性能好、无磁性、成形性好及低温性能好等特点而被广泛地应用于各种焊接结构产品中,采用铝合金代替钢板材料焊接,结构重量可减轻50 %以上。 铝合金焊接有几大难点: ①铝合金焊接接头软化严重,强度系数低,这也是阻碍铝合金应用的最大障碍; ②铝合金表面易产生难熔的氧化膜(Al2O3 其熔点为2060 ℃) ,这就需要采用大功率密度的焊接工艺; ③铝合金焊接容易产生气孔; ④铝合金焊接易产生热裂纹; ⑤线膨胀系数大,易产生焊接变形; ⑥铝合金热导率大(约为钢的4 倍) ,相同焊接速度下,热输入要比焊接钢材大2～4 倍。 因此,铝合金的焊接要求采用能量密度大、焊接热输入小、焊接速度高的高效焊接方法。 2 铝合金的先进焊接工艺 针对铝合金焊接的难点,近些年来提出了几种新工艺,在交通、航天、航空等行业得到了一定应用,几种新工艺可以很好地解决铝合金焊接的难点,焊后接头性能良好,并可以对以前焊接性不好或不可焊的铝合金进行焊接。 2. 1 铝合金的搅拌摩擦焊接 搅拌摩擦焊FSW( Friction Stir Welding) 是由英国焊接研究所TWI ( The Welding Institute) 1991 年提出的新的固态塑性连接工艺[1～2 ] 。图1为搅拌摩擦焊接示意图[3 ] 。其工作原理是用一种特殊形式的搅拌头插入工件待焊部位,通过搅拌头高速旋转与工件间的搅拌摩擦,摩擦产生热使该部位金属处于热塑性状态,并在搅拌头的压力作用下从其前端向后部塑性流动,从而使焊件压焊在一起。图2 为搅拌摩擦焊接过程[4 ] 。由于搅拌摩擦焊过程中不存在金属的熔化,是一种固态连接过程,故焊接时不存在熔焊的各种缺陷,可以焊接用熔焊方法难以焊接的有色金属材料,如铝及高强铝合金、铜合金、钛合金以及异种材料、复合材料焊接等。目前搅拌摩擦焊在铝合金的焊接方面研究应用较多。已经成功地进行了搅拌摩擦焊接的铝合金包括2000 系列(Al- Cu) 、5000 系列(Al - Mg) 、6000 系列(Al - Mg - Si) 、7000 系列(Al - Zn) 、8000 系列(Al - Li) 等。国外已经.进入工业化生产阶段,在挪威已经应用此技术焊接快艇上长为20 m 的结构件,美国洛克希德·马丁航空航天公司用该项技术焊接了铝合金储存液氧的低温容器火箭结构件。 铝合金搅拌摩擦焊焊缝是经过塑性变形和动态再结晶而形成,焊缝区晶粒细化,无熔焊的树枝晶,组织细密,热影响区较熔化焊时窄,无合金元素烧损、裂纹和气孔等缺陷,综合性能良好。与传统熔焊方法相比,它无飞溅、烟尘,不需要添加焊丝和保护气体,接头性能良好。由于是固相焊接工艺,加热温度低,焊接热影响区显微组织变化小,如亚稳定相基本保持不变,这对于热处理强化铝合金及沉淀强化铝合金非常有利。焊后的残余应力和变形非常小,对于薄板铝合金焊后基本不变形。与普通摩擦焊相比,它可不受轴类零件的限制,可焊接直焊缝、角焊缝。传统焊接工艺焊接铝合金要求对表面进行去除氧化膜,并在48 h 内进行加工,而搅拌摩擦焊工艺只要在焊前去除油污即可,并对装配要求不高。并且搅拌摩擦焊比熔化焊节省能源、污染小。 搅拌摩擦焊铝合金也存在一定的缺点:
铝及铝合金焊接工艺参数介绍步骤及注意事项
铝及铝合金的焊接工艺技术参数介绍、方法、步 骤及注意事项 一、为什么MIG焊铝的工艺难题较多 答：MIG焊铝的工艺难题主要有： （1）铝及铝合金的熔点低（纯铝660℃），表面生成高熔点氧化膜（AL2O3 2050℃），容易造成焊接不熔合； （2）低熔点共晶物和焊接应力，容易产生焊接热裂纹； （3）母材、焊材氧化膜吸附水分，焊缝容易产生气孔； （4）铝的导热性是钢的3倍，焊缝熔池的温度场变化大，控制焊缝成型的难度较大； （5）焊接变形较大。 二、铝及铝合金焊接难点 （1）强的氧化能力铝在空气中极易与氧结合生成致密结实的Al2O3膜薄，厚度约μm。Al2O3的熔点高达2050℃，远远超过铝及铝合金的熔点（约660℃），而且体积质量大，约为铝的倍。焊接过程中，氧化铝薄膜会阻碍金属之间的良好结合，并易形成夹渣。氧化膜还会吸附水分，焊接时会促使焊缝生成气孔。因此，焊前必须严格清理焊件表面的氧化物，并加强焊接区域的保护。 （2）较大的热导率和比热容铝及铝合金的热导率和比热容约比钢大1倍，焊接过程中大量的热量被迅速传导到基体金属内部。因此，焊接铝及铝合金比钢要消耗更多的热量，焊前常需采取预热等工艺措施。 （3）热裂纹倾向大线膨胀系数约为钢的2倍，凝固时的体积收缩率达%左右，因此焊接某些铝合金时，往往由于过大的内应力而产生热裂纹。生产中常用调整焊丝成分的方法来防止产生热裂纹，如使用焊丝HS311。? （4）容易形成气孔形成气孔的气体是氢。氢在液态铝中的溶解度为100g，而在660℃凝固温度时，氢的溶解度突降至100g，使原来溶解于液态铝中的氢大量析出，形成气泡。同时，铝和铝合金的密度小，气泡在熔池中的上升速度较慢，
薄板焊接工艺及焊缝质量控制 1慕香奎
薄板焊接工艺及焊缝质量控制 1慕香奎 发表时间：2019-07-31T14:38:15.870Z 来源：《基层建设》2019年第11期作者： 1慕香奎 2裴先锋 3丁自力 4白玉 [导读] 摘要：随着我国的经济在快速的发展，社会在不断的进步，在日常对薄板进行焊接工作的过程中往往会因为各种因素从而导致薄板变形，其中最易发生变形的薄板当属1-2mm的薄板，这一类的薄板在实际焊接过程中往往因为一点微小的因素就会发生严重的变形。 123中国石油天然气第一建设有限公司河南洛阳 471023 4中国石油天然气股份有限公司大港油田分公司第三采油厂河北沧州 061723 摘要：随着我国的经济在快速的发展，社会在不断的进步，在日常对薄板进行焊接工作的过程中往往会因为各种因素从而导致薄板变形，其中最易发生变形的薄板当属1-2mm的薄板，这一类的薄板在实际焊接过程中往往因为一点微小的因素就会发生严重的变形。目前在针对薄板变形焊接的问题研究中，主要将研究重点放在工艺方面。本文基于此对能防止焊接变形的薄板工艺做出了详细的分析以及提出了如何应对的措施，希望本文能够为焊接实践的薄板焊接工艺的发展起到一定的引导作用。 关键词：薄钢板；焊接工艺；质量控制 引言 5mm左右厚度的钢板是典型薄板，规模型焊接施工中通常采用电弧焊设备。电弧焊接设备采用微机控制系统，可对焊接电流、焊接速度、弧长等多项焊接工艺参数进行分析，对焊接程序和参数变化显示和数据存储，建立焊接顺序控制系统、PID调节系统、最佳及自适应等各种控制系统。薄板在焊接中容易产生较大的焊接变形或出现表面缺陷，主要原因是选用的焊接工艺参数不当。在不同的外界环境中，选用不同的焊接材料或焊接设备时，需要对应采取不同的焊接工艺参数。因此在实际工作中，需要针对各种具体情况，在施焊前通过实验制定出相应的焊接工艺参数。本文通过对5mmQ235B钢板的材料成分分析，计算出该材料的碳当量，判断其材料的焊接性，再由试验选择出钢板的最佳埋弧焊焊接工艺参数范围，保证焊后焊缝的各种力学性能满足要求，并且焊接变形相对较小可控。 1焊接性分析 作为奥氏体不锈钢的一种，S30408具有良好的焊接性，可以适用于各种方法的焊接，如焊条电弧焊、钨极氩弧焊、埋弧自动焊、熔化极气体保护焊等。但与碳钢相比，S30408具有下列特点：①高的电阻率，约为碳钢的5倍。②大的线膨胀系数，比碳钢大40%，并随着温度的升高，线膨胀系数的数值也相应地提高。③低的热导率，约为碳钢的1/3。因此，S30408在焊接过程中会引起较大的焊接收缩变形，特别是薄板焊接时，变形尤为明显。 2对焊接变形的有关影响因素 对于薄板的焊接工艺来说产生变形的种类比较多因此相关因素也会比较多，而且更为复杂。据研究表明在制作工艺的具体流程中焊接变形主要是与以下几方面有直接的关系即：材料的热物理性能、焊接的方法、焊接热输入输出、位置、接头形式以及焊接顺序等方面。各种因素有着不同的变形状况。以下根据具体流程具体说明：首先是在炉体的制造过程中，如果是热输入越大则对焊接造成的影响的可能性越大，变形程度也就越大。尤其是对于使用焊接热输入大的地方就有着更大的变形程度。其次在对焊缝形状的研究表明，如果尺寸分布不均匀，其造成的变形就会越复杂，焊缝出现的数量也就会越多，从而造成的变形程度以及变形数量也会越多。再次对于焊接的具体过程中如果是定位焊点有着更为密集更大的焊点，或者是桩架更加牢固的地方所造成的变形影响就越小。如果是焊接顺序不得当，就会造成更加大的变形。焊接速度的快慢也会直接影响到变形的程度。最后对于薄板的焊接层来说，如果焊接层数为单层焊接，那么对变形的影响就不会很大。由此可见最终焊接薄板的变形程度需要有以上等各种原因各种因素综合作用引起变形。 3薄板焊接试验 3.1试焊准备 焊前需要对焊丝、焊剂进行检验，试焊薄板连接布置设计，焊接变形的预防，焊接设备检查，焊工资质及操作技能检查等准备工作。焊前检验母材的型号、出厂质量检验合格证等；复核焊丝化学成分和直径，并检查焊丝牌号是否与规定的使用焊丝相同；检查埋弧焊剂的湿度，使用前必须进行烘干。本次焊接试件选用Q235Bφ5mm钢板，采用I型对接口，焊前无需预热。清除对接口及两侧10-20mm范围内的油污、铁锈、氧化物等脏物。埋弧焊选用MZ-1-1000/1250型自动埋弧焊机，焊丝选用φ2.4mm的H10Mn2型焊丝，埋弧焊剂用SJ-101。制作多个焊接试验试样。 3.2焊接质量控制 如果焊件装配间隙太小、钝边太厚、焊条直径太大、电流过小、速度太快及电弧过长等，以及焊件接口表面氧化膜、油污等未清除干净，就容易产生未熔合、未焊透现象。施焊中在保证熔孔直径的前提下，注意埋弧焊机的行进速度，不能过快或过慢，过快会造成焊缝未焊透，过慢会造成焊缝烧穿。控制焊缝表面出现咬边。一是要焊接时严格控制熔池形状，通常把焊接熔池控制在扁椭圆形为宜；二是要预防接头超高。施焊前，先用砂轮机在起焊处打磨出斜坡形过渡带，在焊缝前方10mm处引弧，电弧引燃稍微拉长后再移到接头处，待形成熔池后再开始向前焊接。气孔是焊接时熔池中的气泡在凝固时未能逸出而形成的空穴。其产生的主要原因有坡口边缘不清洁、存在水分、油污和锈迹；焊条或焊剂未按规定进行烘干，焊芯锈蚀或药皮变质、剥落等。此外，埋弧自动焊电压过高也能在焊接过程中产生气孔。选择合适的焊接电流和焊接速度，认真清理坡口边缘水分、油污和锈迹，避免产生气孔。在焊接过程中要注意焊剂的流出速度，保证将焊缝熔池完全覆盖。 3.3对焊缝的控制 这时候就需要根据实际情况来选取最为合适的尺寸以及形状的焊条，并且还需要在能够满足焊接的前提下，保证有足够的承载力下，尽可能的使用较小的焊缝尺寸。主要的原理就是为了能够在最大程度上减少焊缝的填充量，如此一来既能够保障质量，不会产生变形，用料更省还能起到一定的美观作用。另外还可以使用先进的折边机，来对薄板进行折边操作，在保证折弯角度的情况下，尽可能的使用机械弯折，机械弯折的最大好处就是能够减少焊缝的数量。最后还需要对焊缝的位置进行合理科学的安排，最好是能够将焊缝保持在中心轴两侧的位置，这样在焊接过程中出现的变形能够起到一定的互相抵消作用。 4操作注意事项 ①对工件的焊缝坡口、两侧边缘母材及焊丝都必须清理干净后，方可进行焊接。②正面焊枪先采用高频引弧方式引弧，待电弧稳定、熔池圆润后开始移动焊枪焊接，当反面焊缝见到钢板发红时，偏后5mm处引弧焊接，保护反面焊缝并成形。③正反面焊枪焊接速度基本一
铝制压力容器焊接工艺规程
铝制压力容器焊接工艺规程 1 适用范围 本工艺标准适用于铝及铝合金压力容器的手工钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊的焊接; 2 准备 2.1 铝及铝合金的焊接除应执行本工艺标准外,还应符合国家颁布的有关标准、法律法规及规定; 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款,凡是不注日期的引用文件其最新版本适用于本标准 《铝及铝合金轧制板材》 《铝及铝合金热挤压管》第一部分：无缝圆管 《铝及铝合金拉（轧）制无缝管》 《铝及铝合金焊丝》 《铝及铝合金焊接管》 《铝制焊接容器》 2.2 材料 2.2.1 一般规定 工程中使用的母材和焊丝应具备出厂质量合格证或质量复验合格报告,并优先选用已列入国家标准或行业标准的母材和焊丝,母材和焊丝应妥善保管,防止损伤、污染和腐蚀;当选用国外材料时,其使用范围应符合相应标准的规定,并应有该材料的质量证明书; 2.2.2 母材 2.2.2.1 工程选用的母材应符合现行的国家标准规定; 2.2.2.2 当对母材有特殊要求时,应在设计图样或相应的技术条件上标明; 2.2.2.3 施工单位对设备、容器和管道的材料的代用,必须事先取得原设计单位的设计修改证明文件,并对改动部位作详细记载; 2.2.2.4 损伤和锈蚀严重的母材不得在工程中使用; 2.2.3 焊接材料 2.2. 3.1 母材焊接所选用的焊丝应符合现行的国家标准《铝及铝合金焊丝》GB/T10858的规定; 2.2. 3.2 选用焊丝时应综合考虑母材的化学成分、力学性能及使用条件因素,并应符合下列规定; （1）焊接纯铝时应选用纯度与母材相同或比母材高的焊丝; （2）焊接铝锰合金时应选用含锰量与母材相近的焊丝或铝硅合金焊丝; （3）焊接铝镁合金时应选用含镁量与母材相同或比母材高的焊丝; （4）异种铝及铝合金的焊接应选用与抗拉强度较高的母材相应的焊丝 2.2. 3.3 焊接时所使用的氩气应符合现行的国家标准《纯氩》GB4842的规定; 2.2. 3.4 手工钨极氩弧焊电极应选用铈钨极,也可选用钍钨极,施焊前应根据焊接电流的大小正确选用钨极直径; 2.3 作业人员 2.3.1 铝及铝合金施工应具有符合国家质量技术监督或国家压力容器、压力管道监察机构有关法规要求的质量管理体系; 2.3.2 主要作业人员：焊工,管道工,无损探伤工