5183(鋁焊條/鋁焊絲)特性如下:主要元素合金有:鎂、錳、鉻。不可以熱處理,熔化溫度為:579℃~638℃,抗腐蝕能力:A(Gen)A(Sc c ),,密度:2.66克/㎝3,陽極化處理后為白色。5183鋁焊條于1957年被發(fā)明,用于5083及類似的高強度的鋁合金材料的焊接,它的焊接強度要5356.
鋁和鋁合金管焊接特點和方法
鋁合金由于重量輕、強度高、耐腐蝕性能好、無磁性、成形性好及低溫性能好等特點而被廣泛地應(yīng)用于各種焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品中,采用鋁合金代替鋼板材料焊接,結(jié)構(gòu)重量可減輕50 %以上。因此,鋁及鋁合金除廣泛的應(yīng)用于航空、航天和電工等領(lǐng)域外,同時還越來越多的應(yīng)用于石油化學(xué)工業(yè)。濮陽中原大化新建空分裝置就大量使用了鋁鎂合金(主要有:5083、5183、5A02相當(dāng)于舊牌號中的LF2、LF4)。但是鋁及鋁合金在焊接過程中,易出現(xiàn)氧化、氣孔、熱裂紋、燒穿和塌陷等問題。此類材質(zhì)是被公認(rèn)為焊接難度較大的被焊接材料,特別是小徑薄壁管的焊接更難掌握。因此,解決鋁及鋁合金的這些焊接缺陷是施工過程中解決的問題。
2、鋁及鋁合金的理化性能及焊接特點
2.1 易氧化 鋁和氧的親和力很強。在常溫下,鋁表面就能被氧化成厚度約0.1~0.2 m致密的AL2O3薄膜。雖然這層氧化鋁薄膜比較致密,能防止金屬的繼續(xù)氧化,對自然防腐有利,但它給焊接帶來了困難,這是由于氧化鋁的熔點(2050℃)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了鋁的熔點(600℃左右),比重約為鋁的1.4倍。在焊接過程中,會阻礙金屬之間的熔合,易形成夾渣,而且氧化鋁薄膜還吸附了較多的水份,焊接時會促使焊縫生成氣孔。
2.2 較大的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容 鋁的導(dǎo)熱系數(shù)約為鋼的四倍,因此,焊接鋁材管時,比鋼管焊接要消耗更多的熱量,為得到的焊接接頭,必需采用能量集中,功率大的熱源。
2.3 易形成氫氣孔
鋁及鋁合金的焊接氣孔主要氫氣孔。鋁在液態(tài)時能大量吸收和溶解氫,在熔融狀態(tài)下溶解度為0.0069ml/g,而在高溫凝固狀態(tài)下為0.00036 ml/g,前后相差近20倍。鋁的導(dǎo)熱系數(shù)很大,在相同的焊接工藝條件下,其冷卻速度為鋼的4~7倍,使金屬結(jié)晶加快,焊接熔池在快速冷卻過程中,氫的溶解度急劇下降,此時析出大量過飽和氣體,氫氣來不及析出在焊縫金屬中形成氣孔。因此,在焊接鋁材時,焊縫產(chǎn)生氣孔的傾向很大。
2.4 易形成熱裂紋
鋁的線膨脹系數(shù)和結(jié)晶收縮率比鋼大約一倍,易產(chǎn)生較大的焊接變形和應(yīng)力,加上某些雜質(zhì)或合金元素的不利影響,在剛性較大的接頭中將導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋。
2.5 燒穿和塌陷
鋁及鋁合金由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時.由于沒有明顯的顏色變化,所以,不易判斷熔池的溫度。焊接時,常因溫度過高不易被察覺而導(dǎo)致燒穿或嚴(yán)重塌陷。 3 焊前準(zhǔn)備
焊接要求:
1.持證焊工應(yīng)按焊接工藝文件和其它文件焊接。
2.在焊接環(huán)境出現(xiàn)下列情況之一時,應(yīng)采取有效防護(hù)措施,否則不準(zhǔn)施焊:
1) 焊接環(huán)境不清潔,有灰塵、煙霧;
2) 焊接環(huán)境風(fēng)速大于或等于1.5m/s;
3) 焊接環(huán)境相對濕度大于80%;
4) 下雨、下雪的室外作業(yè);
5) 焊接溫度低于5℃;
3.鋁材產(chǎn)品焊接設(shè)在的場地,場地應(yīng)鋪設(shè)橡膠或絨布;焊接時應(yīng)遠(yuǎn)離通風(fēng)口和門窗以避免影響氣體保護(hù)效果。
4.用手工鎢極氬弧焊焊接鋁材一般都使用交流,以便產(chǎn)生陰極霧化的作用;熔化極氬弧焊則用直流反接。當(dāng)由于設(shè)備所限采用直流焊接時,焊縫表面一般有一層氧化膜甚至是黑灰,這時可用鋼絲刷或抹布擦去。對焊縫表面由于焊劑熔劑殘留物或氧化而形成的白色膜可用鋼絲刷或抹布醮熱水擦去。
5.焊前預(yù)熱:由于鋁材導(dǎo)熱性能很強,因此一般手工鎢極氬弧焊焊接大于10mm厚度時,焊前都應(yīng)預(yù)熱,但不超過100℃,焊時層間溫度也不超過100℃??梢暰唧w情況用火焰或遠(yuǎn)紅外線板進(jìn)行加熱。
6.在焊接過程中焊絲的填入點不應(yīng)位于電弧正下方,而應(yīng)位于熔池邊部,距電弧中心線約0.5~1.0mm處,焊絲填入點不得熔池表面或在電弧下橫向擺動,以避免影響母材熔化,破壞氣體保護(hù)而使金屬氧化;焊絲回撤時勿使焊絲未端露體保護(hù)區(qū)外,以免焊絲未端被氧化后再度送進(jìn)時隨之帶入熔池。焊接時若鎢極碰到焊縫金屬應(yīng)立即停止焊接,用金屬磨頭清除污染,并修磨鎢極;無論焊前還是焊接過程中,都應(yīng)先切除焊絲端部已氧化的部分再焊。
7. 一條焊縫應(yīng)盡量一次焊完,不得已中途停焊后重新焊接時,應(yīng)重疊10~20 mm。多層焊縫在進(jìn)行下一道焊縫前,對前道焊縫進(jìn)行表面顏色檢查,只允許銀白色;并清除表面污染、夾渣等缺陷?;】討?yīng)填滿,接弧處應(yīng)熔合焊透。一般熄弧采用堆高熄弧法:收弧時勻速抬高電弧,同時加速填充焊絲,直至電弧熄滅,使熄弧處焊縫局部凸出,必要時打磨超標(biāo)的余高。在焊機上有衰減裝置時,此熄弧方法效果更好。
8.A、B類接頭焊縫的余高、余高差及寬度差下表 mm:
焊縫位置
焊縫余高
焊縫余高差
焊縫寬度差
鎢極氬弧焊
熔化極氬弧焊
手工焊、半自動焊
自動焊、機械化焊
平焊
0~3
0~5
0~2
0~3
0~2
除平焊外的其他焊縫位置
0~4
0~5
0~3
0~3
0~2
9.接管與殼體的D類焊縫當(dāng)殼體厚度≤12mm時,一般應(yīng)將殼體扳邊對接焊,扳邊高度為25~30mm。
10.C、D類接頭的焊縫厚度t,在圖樣上無其他規(guī)定時,應(yīng)不小于組成角焊縫兩邊構(gòu)件厚度δ1、δ2較小值的0.7倍,且不應(yīng)小于3mm,在一般情況下不超過10 mm(按下圖);在襯里或復(fù)合板復(fù)合采用蓋板搭接角焊縫時,蓋板厚度構(gòu)成了角焊縫的一側(cè)邊長度L2一般較薄,使得焊腳長度受到側(cè)邊長度的限制,當(dāng)L2≤4mm時,應(yīng)要求t≥0.7 L2。
11.C、D類接頭的焊縫與母材應(yīng)呈圓滑過渡。
12.焊縫和熱影響區(qū)表面應(yīng)進(jìn)行檢查,不得有裂紋、未熔合、氣孔、弧坑、夾渣和飛濺物等缺陷,焊縫外不應(yīng)有打弧點。
13.鋁材壓力容器焊縫表面不應(yīng)有咬邊。常壓容器焊縫表面的咬邊深度不應(yīng)大于0.5mm,咬邊連續(xù)長度不應(yīng)大于100mm,焊縫兩側(cè)咬邊的總長度不應(yīng)超過該焊縫長度的10%。
14.換熱器換熱管焊接順序:管板組裝(換熱管預(yù)留長度應(yīng)不少于4mm,以便后面的機加工);管端及管板清理;一端脹管;焊接一面管板;機加工未焊換熱管管端;脹管;管端及管板清理;焊接未焊一面的換熱管。焊接時層一般不加絲焊(層是否進(jìn)行PT或氣密性檢測按規(guī)定),但其它層應(yīng)加絲焊。
15.鋁焊接應(yīng)注意坡口鈍邊較大,一般為2~6mm。對有墊板的接頭,鈍邊可適當(dāng)減小。當(dāng)鋁板較薄時,對接焊都應(yīng)考慮扳邊對接焊,如當(dāng)≤3mm考慮扳邊和不加絲焊。鋁焊接可采用雙面同時焊,背面加絲或不加絲視具體情況而定。
鋁及鋁合金焊絲廣泛應(yīng)用于鋁合金氬弧焊及氣焊。焊絲選用主要根據(jù)母材的種類、接頭的抗裂性能、機械性能、抗腐蝕性能及經(jīng)陽極化處理后焊縫與母材的色彩協(xié)調(diào)等方面的要求綜合考慮。一般來說,焊接鋁及鋁合金都采用與母材相同或相近牌號的焊絲,這樣可以獲得較好的耐蝕性;但焊接熱裂傾向大的熱處理強化合金時,選擇焊絲時則主要考慮抗裂性。鋁鎂合金焊接時,為彌補焊接過程中鎂的燒損,應(yīng)避開焊縫易出現(xiàn)裂紋的鎂含量臨界點(2%),一般采用含鎂量比基材高1%~2%的焊絲。另外,采用含Mg量高的鋁合金焊絲焊接高Zn鋁合金時可提高焊縫的抗裂性。以6005A型材為例,其鎂含量為0.65%、硅含量為0.70%,采用ER5356鋁合金焊絲可以滿足上述要求。依據(jù)美國ALCOTEC鋁焊接研究所提供的技術(shù)資料,并參照德國、日本等國文獻(xiàn)報道,焊接7005鋁合金型材時可選用的焊絲牌號有ER5356、ER5183,接頭綜合性能均較高;二者比較,ER5356接頭強度稍差,但延伸率較大。綜合國外鋁合金車輛的成功制造經(jīng)驗,選擇ER5356焊絲焊接7005基材較好
目前國內(nèi)研制的用鋁合金焊絲線坯的生產(chǎn)主要采用立式半連續(xù)鑄造-擠壓法,其特點是產(chǎn)品質(zhì)量好、性能穩(wěn)定,所用設(shè)備也可用于生產(chǎn)其它鋁合金線材(如鉚釘線等),但設(shè)備投資較大,工序多,占地面積大,工模具消耗和能耗較高,生產(chǎn)過程中的幾何廢料也高,產(chǎn)品成品率相對較低;國外鋁合金焊絲線坯的生產(chǎn)多采用連鑄連軋法,設(shè)備投資適中,產(chǎn)品單重大、成材率高(90%以上)、質(zhì)量相對穩(wěn)定;水平連鑄連拉法的特點是設(shè)備投資少,線材的成品率高(90%以上),在純鋁焊絲線坯的生產(chǎn)中優(yōu)勢明顯,有取代其它工藝的趨勢,但這種方法目前還有一些工藝問題有待解決。
鋁及鋁合金焊絲可用于線軸或縱向切口的 MIG或 TIG的焊接加工,按其成分可分為純
鋁、鋁硅和鋁鎂焊絲,通過一定方法加工成盤狀(卷狀)或棒狀(直條狀)供貨,廣泛應(yīng)用于建筑、裝飾和設(shè)備、冶金、管道、紡紗器具、船舶、鉆井裝備、火車、汽車、儲存罐和壓力容器等行業(yè)的焊接加工等行業(yè)。
鋁焊絲如何選擇
為了得到性能良好的焊接接頭,應(yīng)從焊接構(gòu)件使用目的考慮,選擇適合于母材的鋁焊絲作填充材料。
(1)焊縫金屬的裂紋敏感性
選擇具有熔化溫度低于母材的填充金屬,可大大減小熱影響區(qū)中晶間裂紋傾向。故用合金含量母材的焊絲作填充金屬,通??煞乐购缚p金屬裂紋。如含0.6%硅的6061合金,如果用6061作填充金屬,裂紋敏感性很大,但用含5%硅的4043焊絲作填充金屬,熔化溫度比母材低,在冷卻過程中比母材具有更好的塑性以消除引起裂紋的收縮應(yīng)力,所以抗裂性良好。還應(yīng)注意避免產(chǎn)生對裂紋敏感的焊縫金屬成分,如在鋁合金焊縫中不希望有鎂與銅的組合,因此5000系列焊絲還應(yīng)用于焊接2000系列母材;面2219焊絲不應(yīng)用于5000系列的母材。
(2)接頭強度
焊接接頭的強度隨著焊絲的合金元素含量變化。即對于非熱處理合金的焊接接頭強度,按1000系、4000系和5000系的次序。在5000系中隨鎂、錳等含量增加,焊接接頭強度按5554、5654、5356、5183、5556的順序增加。
(3)接頭的加工性(塑性)
需要彎曲加工的焊接接頭,一般加工性受塑性的影響,而塑性隨著強度的而降低。特別是含3%鎂以上的母材(5154、5056、5082、5182、5083、5086)避免使用含硅的焊絲(4043、4047)。這種組合形成大量的Mg2Si,塑性下降。
(4)陽極氧化處理后的色差
為了提高耐蝕性,焊后常進(jìn)行陽極氧化處理,若焊縫金屬的成分明顯不同于母材,或焊縫金屬的鑄造組織不同于母材的壓延組織,焊縫金屬在陽極氧化工藝處理后產(chǎn)生色差。例如含硅的4000系焊絲的焊縫陽極氧化處理后呈灰黑色,2000第、5000系和6000系母材呈銀白色。所以若外觀顏色匹配是重要指標(biāo)時,選擇焊絲時考慮所形成焊縫組織的成分及組織。
(5)高溫下接頭的力學(xué)性能及耐蝕性
含3%鎂以上的5000系焊絲(5654、5356、5556、5183)應(yīng)避免在使用溫度65攝氏度以上的結(jié)構(gòu)中采用,因為這些合金對應(yīng)力腐蝕裂紋很敏感,在上述溫度和腐蝕環(huán)境中會發(fā)生應(yīng)力腐蝕龜裂。
鋁合金焊絲在焊接時容易出現(xiàn)哪些問題呢?出現(xiàn)這些問題的時候要怎么解決?現(xiàn)在由浙江宇光鋁材有限公司來分析整理一下這些問題:
(1)鋁在空氣中及焊接時極易氧化,生成的氧化鋁(Al2O3)熔點高、非常穩(wěn)定,不易去除。阻礙母材的熔化和熔合,氧化膜的比重大,不易浮出表面,易生成夾渣、未熔合、未焊透等缺欠。鋁材的表面氧化膜和吸附大量的水分,易使焊縫產(chǎn)生氣孔。焊接前應(yīng)采用化學(xué)或機械方法進(jìn)行嚴(yán)格表面清理,清除其表面氧化膜。在焊接過程加強保護(hù),防止其氧化。鎢極氬弧焊時,選用交流電源,通過“陰極清理”作用,去除氧化膜。氣焊時,采用去除氧化膜的焊劑。在厚板焊接時,可加大焊接熱量,例如,氦弧熱量大,利用氦氣或氬氦混合氣體保護(hù),或者采用大規(guī)范的熔化極氣體保護(hù)焊,在直流正接情況下,可不需要“陰極清理”。
(2)鋁及鋁合金的熱導(dǎo)率和比熱容均約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍多。鋁的熱導(dǎo)率則是奧氏體不銹鋼的十幾倍。在焊接過程中,大量的熱量能被迅速傳導(dǎo)到基體金屬內(nèi)部,因而焊接鋁及鋁合金時,能量除消耗于熔化金屬熔池外,還要有更多的熱量無謂消耗于金屬其他部位,這種無用能量的消耗要比鋼的焊接更為顯著,為了獲得的焊接接頭,應(yīng)當(dāng)盡量采用能量集中、功率大的能源,有時也可采用預(yù)熱等工藝措施。
(3)鋁及鋁合金的線膨脹系數(shù)約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍。鋁凝固時的體積收縮率較大,焊件的變形和應(yīng)力較大,因此,需采取預(yù)防焊接變形的措施。鋁焊接熔池凝固時容易產(chǎn)生縮孔、縮松、熱裂紋及較高的內(nèi)應(yīng)力。生產(chǎn)中可采用調(diào)整焊絲成分與焊接工藝的措施防止熱裂紋的產(chǎn)生。在耐蝕性允許的情況下,可采用鋁硅合金焊絲焊接除鋁鎂合金之外的鋁合金。在鋁硅合金中含硅0.5%時熱裂傾向較大,隨著硅含量增加,合金結(jié)晶溫度范圍變小,流動性顯著提高,收縮率下降,熱裂傾向也相應(yīng)減小。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗,當(dāng)含硅5%~6%時可不產(chǎn)生熱裂,因而采用SAlSi條(硅含量4.5%~6%)焊絲會有更好的抗裂性。
(4)鋁對光、熱的反射能力較強,固、液轉(zhuǎn)態(tài)時,沒有明顯的色澤變化,焊接操作時判斷難。高溫鋁強度很低,支撐熔池困難,容易焊穿。
(5)鋁及鋁合金在液態(tài)能溶解大量的氫,固態(tài)幾乎不溶解氫。在焊接熔池凝固和快速冷卻的過程中,氫來不及溢出,極易形成氫氣孔?;≈鶜夥罩械乃?、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分,都是焊縫中氫氣的重要來源。因此,對氫的來源要嚴(yán)格控制,以防止氣孔的形成。
(6)合金元素易蒸發(fā)、燒損,使焊縫性能下降。
(7)母材基體金屬如為變形強化或固溶時效強化時,焊接熱會使熱影響區(qū)的強度下降。
鋁焊絲廠家鄭州市船王焊材有限公司,經(jīng)營范圍包括一般經(jīng)營項目:鋁焊絲、鋁扁絲、焊接材料、焊接配件、焊接設(shè)備、鋁合金型材的制造、銷售等。
GMT-NAK80gt;0.5~3.2mm HRC
38~42塑料射出模、鏡面鋼。高硬度,鏡面效果特佳,放電加工性良好,焊接性能,研磨后,光滑如鏡,為世界進(jìn)步,塑模鋼,加入易削元素,切削加工容易,具高強韌性及耐磨不變形特性,適合各種透明塑料產(chǎn)品之模具鋼。預(yù)熱溫度300~400℃后熱溫度450~550℃,作多層焊補時,采用后退法焊補,較不易產(chǎn)生融合不良及等缺陷。
GMT-S136gt;0.5~1.6mm
HB~400塑料射出模,抗腐蝕、滲透性良好。高純度、高鏡面度,拋光性良好,抗銹防酸能力,熱處理變型少,適合PVC、PP、EP、PC、PMMA塑料,耐腐蝕及容易加工之模件及夾具,超鏡面耐蝕精密模具,如橡膠模具、照相機部件、透鏡、表殼等。
GMT-皇牌鋼gt;0.5~2.4mm HB~200鐵模、鞋模、軟鋼焊接、易雕刻蝕花,S45C、S55C鋼材等修補。質(zhì)地細(xì)密、軟、易加工、不會有氣孔產(chǎn)生,預(yù)熱溫度200~250℃后熱溫度350~450℃。
GMT-BeCu(鈹銅)gt;0.5~2.4mm
HB~300高導(dǎo)熱的銅合金模具材料,主加元素為鈹,其適用于塑料注塑成型模具的內(nèi)鑲件、模芯、壓鑄沖頭、熱流道冷卻系統(tǒng)、導(dǎo)熱嘴、吹塑模具的整體型腔、磨耗板等。鎢銅材料則應(yīng)用在電阻焊、電火花、電子封裝以及精密機械設(shè)備等。
GMT-CU(氬焊銅)gt;0.5~2.4mm HB~200此焊支用途廣泛,可焊補電解片、銅合金、鋼、青銅、生鐵、一般銅件之焊補。機械性能良好,可用于銅合金之焊接修補,也可用于焊接鋼和生鐵、鐵的接合。
GMT-油鋼焊絲gt;0.5~3.2mm HRC 52~57沖裁模、量規(guī)、拉模、穿孔沖頭、可廣泛使用在五金冷沖壓,手飾壓花模等,通用工具鋼、耐磨、油冷。
MT-hs221錫黃銅焊絲。性能特點:HS221焊絲含少量錫、硅的黃銅焊絲,用于黃銅的氣焊及碳弧焊,也廣泛用于釬焊銅、鋼、銅鎳合金等。銅及銅合金焊絲適用的焊接方法有氬弧焊、氧-乙炔焊及碳弧焊。
GMT-hs211力學(xué)性能好。銅合金氬弧焊及鋼的MIG釬焊用。
GMT-hs201,HS212,HS213,HS214,HS215,HS222,HS225銅焊絲。
GMT-1100、1050、1070、1080純鋁焊絲。性能特點:用于MIG和TIG焊接的純鋁焊絲。此種焊絲在陽極處理后具有很好的顏色配比性。適用于電力應(yīng)用,抗蝕性很好,導(dǎo)通性優(yōu)良。用途:船舶運動器材電力
13年