如何防止鋁合金管母線在焊接的時候變形- 來源： 中國金屬資訊網 發布人: newsh 大中小摘要： 熔化狀態的鋁合金在凝固結晶過程中，其體積大約減少6％,在此過程中所產生的收縮應力可能會導致焊接接頭的變形。熔化狀態的鋁合金在凝固結晶過程中，其體積大約減少6％,在此過程中所產生的收縮應力可能會導致焊接接頭的變形。焊接變形造成焊接結構尺寸形狀超差，焊接結構組裝配合困難，焊接變形過大或矯正無效，有可能使產品報廢，造成經濟損失。鋁及鋁合金焊接產品當中目前都以薄板構件居多，在焊接過程中更易發生變形，因而有效地控制其變形就顯得尤為重要。控制變形與正確的結構設計，接頭的準備和裝配，焊接方法的選擇和正確的焊接次序有關。為了使變形減至小，零件設計時，應該將焊縫減至少并且合理布置焊縫位置，如果是在剛性的區域局部焊接，如在邊棱或拐角處焊接，將會使變形很小，焊縫應該遠離強烈的冷作硬化區。合理選擇焊接工藝，可以使變形減至小，如選用熱輸入集中的焊接方法，單邊焊時采用反變形法，雙面焊時使焊縫的每一邊都熔敷上等量的金屬。正確的焊接順序是控制和減少變形的主要方法。它使焊接變形消失于焊接過程中，或使不同時期、不同位置產生的焊接變形相反、相消，從而達到控制焊接變形的目的。設計焊接順序時可以考慮以下幾點：(1)一般應從中心向外進行焊接；(2)具有 收縮的焊縫先焊；(3)如有可能，為了平衡收縮，對于一個結構的兩邊焊接應該同時進行；(4)焊縫應分布在結構的兩邊，焊接時，焊道要兩邊交替焊接，以平衡應力。若條件允許，應盡量采用分段逆焊技術；(5)對于一個焊道，一旦開始焊接后，就不要間斷，一直焊完。采用工裝夾具對焊件進行剛性固定之后再實施焊接，這也是防止變形的有效措施，且不分考慮焊接順序。但是對于一些大的、形狀復雜的焊件來說，夾具的制造比較麻煩，而且撤除固定之后，焊件還有少許變形。因此，這種方法更適用于一些小的，形狀規則的焊件焊接。如果焊件尺寸大、形狀復雜，又是成批生產，則可以設計一個能夠轉動的專用焊接模具，既可以防止變形，又能提高生產率。在實際焊接生產中,控制變形的方法還有很多,而且在運用時，常常多是聯釆用，而不是單獨采用。因此要具體問題具體分析。

鋁鎂合金管型母線及鋁錳合金管母線料密度低，強度高，熱電導率高，耐腐蝕能力強，具有良好的物理特性和力學性能，因而廣泛應用于工業產品的焊接結構上。長期以來，由于焊接方法及焊接工藝參數的選取不當，造成鋁合金零件焊接后因應力過于集中產生嚴重變形，或因為焊縫氣孔、本地夾渣、本地未焊透等缺陷，導致焊縫金屬裂紋或材質疏松，嚴重影響了產品質量及性能。1．鋁合金材料特點鋁是銀白色的輕金屬，具有良好的塑性、本地較高的導電性和導熱性，同時還具有抗氧化和抗腐蝕的能力。鋁極易氧化產生三氧化二鋁薄膜，在焊縫中容易產生夾雜物，從而破壞金屬的連續性和均勻性，降低其機械性能和耐腐蝕性能。常見鋁合金母材和焊絲的化學成分及機械性能。廣毅榮銅鋁批發.2．鋁合金材料的焊接難點(1)極易氧化。在空氣中，鋁容易同氧化合，生成致密的三氧化二鋁薄膜(厚度約0.1-0.2μm)，熔點高(約2050℃)，遠遠超過鋁及鋁合金的熔點(約600℃左右)。氧化鋁的密度3.95-4.10g/cm3，約為鋁的1.4倍，氧化鋁薄膜的表面易吸附水分，焊接時，它阻礙基本金屬的熔合，極易形成氣孔、本地夾渣、本地未熔合等缺陷，引起焊縫性能下降。(2)易產生氣孔。鋁和鋁合金焊接時產生氣孔的主要原因是氫，由于液態鋁可溶解大量的氫，而固態鋁幾乎不溶解氫，因此當熔池溫度快速冷卻與凝固時，氫來不及逸出，容易在焊縫中聚集形成氣孔。氫氣孔目前難于完全避免，氫的來源很多，有電弧焊氣氛中的氫，鋁板、本地焊絲表面吸附空氣中的水分等。實踐證明，即使氬氣按GB/T4842標準要求，純度達到99.99％以上，但當水分含量達到20ppm時，也會出現大量的致密氣孔，當空氣相對濕度超過80％時，焊縫就會明顯出現氣孔。(3)焊縫變形和形成裂紋傾向大。鋁的線膨脹系數和結晶收縮率約比鋼大兩倍，易產生較大的焊接變形的內應力，對剛性較大的結構將促使熱裂紋的產生。(4)鋁的導熱系數大(純鋁0.538卡/Cm.s.℃)。約為鋼的4倍，因此，焊接鋁和鋁合金時，比焊鋼要消耗更多的熱量。(5)合金元素的蒸發的燒損。鋁合金中含有低沸點的元素(如鎂、本地鋅、本地錳等)，在高溫電弧作用下，極易蒸發燒損，從而改變焊縫金屬的化學成分，使焊縫性能下降。(6)高溫強度和塑性低。高溫時鋁的強度和塑性很低，破壞了焊縫金屬的成形，有時還容易造成焊縫金屬塌落和焊穿現象。(7)無色彩變化。鋁及鋁合金從固態轉為液態時，無明顯的顏色變化，使操作者難以掌握加熱溫度。3．鋁合金材料焊接的工藝方法(1)焊前準備采用化學或機械方法，嚴格清理焊縫坡口兩側的表面氧化膜。化學清洗是使用堿或酸清洗工件表面，該法既可去除氧化膜，還可除油污，具體工藝過程如下：體積分數為6％～10％的氫氧化鈉溶液，在70℃左右浸泡0.5min→水洗→體積分數為15％的硝酸在常溫下浸泡1min進行中和處理→水洗→溫水洗→干燥。洗好后的鋁合金表面為無光澤的銀白色。機械清理可采用風動或電動銑刀，還可采用刮刀、本地銼刀等工具，對于較薄的氧化膜也可用0.25mm的銅絲刷打磨氧化膜。清理好后立即施焊，如果放置時間超過4h，應重新清理。(2)確定裝配間隙及定位焊間距施焊過程中，鋁板受熱膨脹，致使焊縫坡口間隙減少，焊前裝配間隙如果留得太小，焊接過程中就會引起兩板的坡口重疊，增加焊后板面不平度和變形量；相反，裝配間隙過大，則施焊困難，并有燒穿的可能。合適的定位焊間距能保證所需的定位焊間隙，因此，選擇合適的裝配間隙及定位焊間距，是減少變形的一項有效措施。根據經驗，不同板厚對接縫較合理的裝配工藝參數如表2。(3)選擇焊接設備目前市場上焊接產品種類較多，一般情況下宜采用交流鎢極氬弧焊(即TIG焊)。它是在氬氣的保護下，利用鎢電極與工件問產生的電弧熱熔化母材和填充焊絲的一種焊接方法。該焊機工作時，由于交流電流的極性是在周期性的變換，在每個周期里半波為直流正接，半波為直流反接。正接的半波期間鎢極可以發射足夠的電子而又不致于過熱，有利于電弧的穩定。反接的半波期間工件表面生成的氧化膜很容易被清理掉而獲得表面光亮美觀、本地成形良好的焊縫。(4)選擇焊絲一般選用301純鋁焊絲及311鋁硅焊絲。(5)選取焊接方法和參數一般以左焊法進行，焊炬和工件成60°角。焊接厚度15mm以上時，以右焊法進行，焊炬和工件成90°角。焊接壁厚在3mm以上時，開V形坡口，夾角為60°～70°，間隙不得大于1mm，以多層焊完成。壁厚在1.5mm以下時，不開坡口，不留間隙，不加填充絲。焊固定管子對接接頭時，當管徑為200mm，壁厚為6mm時，應采用直徑為3～4mm的鎢極，以220～240A的焊接電流，直徑為4mm的填充焊絲，以1～2層焊完。 [轉載需保留出處 –