题目

请问铝及铝合金的焊接的主要困难是什么?除了手工焊接外通常最理想的焊接方法是什么?

提问时间：2020-12-29

答案

铝及铝合金的焊接方法
1．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）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,但是铝及铝合金对各种焊接方法的适应性不同,各种焊接方法有其各自的应用场合.气焊和焊条电弧焊方法,设备简单、操作方便.气焊可用于对焊接质量要求不高的铝薄板及铸件的补焊.焊条电弧焊可用于铝合金铸件的补焊.惰性气体保护焊（TIG或MIG）方法是应用最广泛的铝及铝合金焊接方法.铝及铝合金薄板可采用钨极交流氩弧焊或钨极脉冲氩弧焊.铝及铝合金厚板可采用钨极氦弧焊、氩氦混合钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊.熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊应用越来越广泛（氩气或氩/氦混合气）