容器規(guī)范采用的鋁及鋁合金 要求制造容器的材料具有良好的成形性和焊接性,JB/T4734-2002《鋁制焊接容器》中采用的鋁及鋁合金有:
產(chǎn)業(yè)純鋁 1A85、1050A、1060和1200。
Al-Cu合金 2014。
Al-Mn合金 3003和3004。
Al-Mg合金 5A02、5A03、5A05、5052、5052、5058和5086。
Al-Mg-Si合金 6A02、6061和6063。
典型牌號鋁及鋁合金化學(xué)成分和力學(xué)性能,可查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
鋁及鋁合金的焊接工藝
鋁及鋁合金的焊接特點(diǎn)
(1) 鋁在空氣中及焊接時極易氧化,天生的氧化鋁(Al2O3)熔點(diǎn)高、非常穩(wěn)定,不易往除。阻礙母材的熔化和熔合,氧化膜的比重大,不易浮出表面,易天生夾渣、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(jī)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(qiáng)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,往除氧化膜。氣焊時,采用往除氧化膜的焊劑。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明顯,為了獲得高質(zhì)量的焊接接頭,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。鋁焊接熔池凝固時輕易產(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。在耐蝕性答應(yīng)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,活動性明顯進(jìn)步,收縮率下降,熱裂傾向也相應(yīng)減小。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),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(qiáng),固、液轉(zhuǎn)態(tài)時,沒有明顯的光彩變化,焊接操縱時判定難。高溫鋁強(qiáng)度很低,支撐熔池困難,輕易焊穿。
(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(qiáng)化或固溶時效強(qiáng)化時,焊接熱會使熱影響區(qū)的強(qiáng)度下降。
(8) 鋁為面心立方晶格,沒有同素異構(gòu)體,加熱與冷卻過程中沒有相變,焊縫晶粒易粗大,不能通過相變來細(xì)化晶粒。
TIG溶加棒 (アルミニウム合金)
銘柄
識別色
規(guī)格
TradeName
端面
側(cè)面
J I S
A W S
TG1070
黒
-
A1070-BY該當(dāng)
-
TG1100
赤
-
A1100-BY該當(dāng)
ER1100該當(dāng)
TG5183
青
-
A5183-BY該當(dāng)
ER5183該當(dāng)
TG5356
黃緑
-
A5356-BY該當(dāng)
ER5356該當(dāng)
TG4043
橙
-
A4043-BY該當(dāng)
ER4043該當(dāng)
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TIG溶加棒 (チタン合金)
銘柄
識別色
規(guī)格
TradeName
端面
側(cè)面
J I S
A W S
TGTiA
赤
-
YTB270該當(dāng)
ERTi-2該當(dāng)
TGTiB
黃
-
YTB340該當(dāng)
ERTi-3該當(dāng)
TGTiC
青
-
YTB480該當(dāng)
-
TGTiD
-
-
-
ERTi-4該當(dāng)
TGTiA-Pd
白
-
YTB270Pd該當(dāng)
ERTi-7該當(dāng)
TGTiB-Pd
灰
-
YTB340Pd該當(dāng)
-
TGTi6Al-4V
茶
-
YTAB6400該當(dāng)
ERTi-5該當(dāng)
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鋁容器的應(yīng)用特點(diǎn)
(1)鋁在空氣和氧化性水溶液介質(zhì)中,其表面較易產(chǎn)生致密的氧化鋁鈍化膜,它在一些氧化性介質(zhì)中具有良好的耐蝕性。在高溫濃硝酸中,純鋁的耐蝕性優(yōu)于不銹鋼。鋁材常作為耐蝕容器材料。
(2)對一些腐蝕性不太強(qiáng),但要求防鐵污染的介質(zhì),如化纖生產(chǎn)介質(zhì)等,鋁有較好的耐蝕性,而且沒有鐵污染物料,因此,鋁材常作為防鐵污染的容器的材料。其他有色金屬容器也能防鐵污染,但鋁最便宜。
(3)鋁是面心立方晶格,沒有同素異構(gòu)體,低溫下不存在像鐵素體鋼那樣的脆性轉(zhuǎn)變,鋁容器的最低設(shè)計(jì)溫度可達(dá)-269℃。鋁材常作為低溫容器的材料。鋁鎂合金中的鎂含量較高時,會以金屬間化合物Mg2Al3和Mg5Al8在晶間析出,使鋁鎂合金在某些介質(zhì)中產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕敏感性,只有在65℃以下使用才不會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕,因此含鎂量超過了3%的鋁鎂合金規(guī)定設(shè)計(jì)溫度不超過65℃。析出相過多也會降低沖擊韌性,因此含鎂量超過3%的鋁鎂合金及其焊接接頭應(yīng)檢驗(yàn)沖擊韌性。其他鋁和鋁容器,包括低溫鋁容器均不要求進(jìn)行沖擊韌性檢驗(yàn)。
(4) 由于鋁鎂硅合金固溶時效狀態(tài)強(qiáng)度高,塑性也較好,焊接性好,焊接接頭在焊后狀態(tài)仍能保持較高的強(qiáng)度,因而常用作容器用高強(qiáng)度鋁合金。鋁,特別是純鋁的規(guī)定非比例伸長應(yīng)力很低,在小的載荷下即會產(chǎn)生塑性變形。鋁容器在使用與運(yùn)輸時,應(yīng)留意碰撞變形。
(5) 為了得到好的塑性,純鋁、鋁錳合金和鋁鎂合金的變形鋁材都只在退火狀態(tài)或熱作狀態(tài)使用,不采用冷作狀態(tài)。熱作狀態(tài)鋁的焊接接頭,焊接熱對熱影響區(qū)有退火作用,因而其許用應(yīng)力也只取退火狀態(tài)鋁材的許用應(yīng)力。只有鋁鎂硅合金和鋁銅合金的鋁材才采用固溶時效狀態(tài),以保證其高強(qiáng)度。
應(yīng)用舉例:鋁母線的焊接
大中型發(fā)電機(jī)組的槽形和管形,小型機(jī)組的板狀母線。
1、母線材質(zhì)、焊接材料及設(shè)備
母線材質(zhì):L2工業(yè)純鋁;
焊材:絲301或絲311;
焊接設(shè)備:交流氬弧、熔化極氣體保護(hù)焊機(jī)。
2、對接坡口及接頭墊板
(1)對接坡口及其尺寸
δ≤6mm,不開坡口,間隙2-5mm;
δ=6-20mm,70oV型坡口,間隙5-8mm,鈍邊1-2mm。
(2)坡口根部墊板
1)鋁質(zhì)或鋼質(zhì);
2)墊板的大小視母線形狀和尺寸而選擇;
3)母線為板狀或槽狀時,選板形墊板;
4)母線為管形時,一般選純鋁墊圈;
5)母線封閉外殼的環(huán)縫對接選用帶弧形槽的鋼墊板。
3、清洗工藝
(1)焊絲清洗:分焊絲整理,堿洗,酸洗,烘干存放幾個步驟。烘好的焊絲要隨即使用,避免再次氧化。
(2)焊件坡口清理
1)化學(xué)清洗 :采用清洗劑進(jìn)行清洗。
2)機(jī)械清洗:先用有機(jī)溶劑(丙酮、松香或汽油)擦拭表面除油污,然后用細(xì)鋼絲刷或刮刀使母材焊接區(qū)刮至有金屬光澤為止。
(3)焊接過程中的清理
清除焊接過程中出現(xiàn)的黑斑、粘合、夾渣(鏟削)。
4、焊接工藝
(1)預(yù)熱:一般可采取電阻爐加熱。高一些為好,但不要超過250oC。
(2)工藝要點(diǎn):TIG焊
1)大規(guī)范參數(shù):鎢棒直徑3-6mm,焊絲直徑2.4-6mm,焊接電流250-400A,氬氣流量15-20l/min(視噴嘴大小決定)。
2)點(diǎn)焊要求
直線焊縫先點(diǎn)焊兩端,后點(diǎn)焊中部至少三處,每處約60~80mm;
外殼環(huán)焊縫每隔60o點(diǎn)焊一處,每處長約80mm左右;
管形主母線沿圓周均分2-4處點(diǎn)焊,每處長約40-50mm。
3)最好用鋁制引弧板引弧和收弧。
焊前預(yù)備
(1)焊前清理 鋁及鋁合金焊接時,焊前應(yīng)嚴(yán)格清除工件焊口及焊絲表面的氧化膜和油污,清除質(zhì)量直接影響焊接工藝與接頭質(zhì)量,如焊縫氣孔產(chǎn)生的傾向和力學(xué)性能等。常采用化學(xué)清洗和機(jī)械清理兩種方法。
1)化學(xué)清洗 化學(xué)清洗效率高,質(zhì)量穩(wěn)定,適用于清理焊絲及尺寸不大、成批生產(chǎn)的工件??捎媒捶ê筒料捶▋煞N??捎帽?、汽油、煤油等有機(jī)溶劑表面往油,用40℃~70℃的5%~10%NaOH溶液堿洗3 min~7 min(純鋁時間稍長但不超過20 min),活動凈水沖洗,接著用室溫至60℃的30%HNO3溶液酸洗1 min~3 min,活動凈水沖洗,風(fēng)干或低溫干燥。
2)機(jī)械清理 在工件尺寸較大、生產(chǎn)周期較長、多層焊或化學(xué)清洗后又沾污時,常采用機(jī)械清理。先用丙酮、汽油等有機(jī)溶劑擦試表面以除油,隨后直接用直徑為0.15 mm~0.2 mm的銅絲刷或不銹鋼絲刷子刷,刷到露出金屬光澤為止。一般不宜用砂輪或普通砂紙打磨,以免砂粒留在金屬表面,焊接時進(jìn)進(jìn)熔池產(chǎn)生夾渣等缺陷。另外也可用刮刀、銼刀等清理待焊表面。
工件和焊絲經(jīng)過清洗和清理后,在存放過程中會重新產(chǎn)生氧化膜,特別是在濕潤環(huán)境下,在被酸、堿等蒸氣污染的環(huán)境中,氧化膜成長得更快。因此,工件和焊絲清洗和清理后到焊接前的存放時間應(yīng)盡量縮短,在天氣濕潤的情況下,一般應(yīng)在清理后4 h內(nèi)施焊。清理后如存放時間過長(如超過24 h)應(yīng)當(dāng)重新處理。
(2)墊板 鋁及鋁合金在高溫時強(qiáng)度很低,液態(tài)鋁的活動性能好,在焊接時焊縫金屬輕易產(chǎn)生下塌現(xiàn)象。為了保證焊透而又不致塌陷,焊接時常采用墊板來托住熔池及四周金屬。墊板可采用石墨板、不銹鋼板、碳素鋼板、銅板或銅棒等。墊板表面開一個圓弧形槽,以保證焊縫反面成型。也可以不加墊板單面焊雙面成型,但要求焊接操縱熟練或采取對電弧施焊能量嚴(yán)格自動反饋控制等先進(jìn)工藝措施。
(3)焊前預(yù)熱 薄、小鋁件一般不用預(yù)熱,厚度10 mm~15 mm時可進(jìn)行焊前預(yù)熱,根據(jù)不同類型的鋁合金預(yù)熱溫度可為100℃~200℃,可用氧一乙炔焰、電爐或噴燈等加熱。預(yù)熱可使焊件減小變形、減少氣孔等缺陷。
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鄭州市船王焊材有限公司是專業(yè)研制生產(chǎn)鋁及鋁合金焊絲、不銹鋼焊絲的綜合型企業(yè)。公司生產(chǎn)的“船王”牌焊絲適用于航天、航空、船舶、石油化工 、軍工、食品包裝及建筑冶金等領(lǐng)域。
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相關(guān)產(chǎn)品:鋁焊絲焊條,不銹鋼焊絲,鋁焊絲,鋁硅焊絲,鋁鎂焊絲
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