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關於螺柱焊中鋁釘焊接的特性分析及技術指導

2017-12-19 20:27:00      點擊:

    鋁釘焊接時的特征

    鋁具有良好的導電性、導熱性、抗腐蝕能力,有利於變形特性以及有較大的比強度,因此在工業方麵得到了廣泛的應用。   

    但是,鋁釘焊接時的特征與鋼有很多不同之處。焊接鋁與焊接鐵基材料有所不同,與兩者物理特性有關下表列出影響純鋁與鐵焊接性能的物理特性值。

根據這些物理性能方麵的區別,鋁焊接時的特征是:
    (1)
和氧的高親和力:在短時間內能夠在光澤鋁板平麵生成高熔點的氧化層(A1203),其熔點溫度大約2050℃。而它的密度較大,約3.70 g/cm3,造成夾渣和增加未熔合的危險。
 
熔合的危險。 
    (2)
熔點:鋁比鐵的熔點低很多。鋁加熱時,當鋁還不太紅時就已經熔化了。而鐵基材料有十分明顯的粘稠狀態,對純鋁來說,則局限在一個很窄的溫度段內。
 
當鋁的焊接處看起來是固態時,轉瞬間都已變成稀熔液狀態了。因此在焊接鋁時要精確控製熱量的輸入。
 
    (3)
熱導率:鋁的熱導性比鐵的熱導性大3倍,焊接時要集中線能量。
  
    (4)
溶氫能力:鋁在固態時完全不能溶解氫。所有在焊接過程中溶入液態鋁熔池中的氣體,在熔池凝固之前必須由焊縫中排出。否則,氣體將以氣孔形式殘留在焊縫中。
  
   
氫氣的來源主要是母材表麵的氧化層。這種氧化層具有吸濕性,它可吸引濕氣並溶入熔池。采取的對策是在焊接之前徹底清除待焊工件表麵的氧化層。
 
1.
螺柱焊時要注意的問題 
     
在螺柱焊生產中,遇到最多的是工業純鋁和防鏽鋁,隻要正確選擇焊接方法、製訂合理的焊接工藝,以及仔細清理和裝配工件就可獲得滿意的焊接質量。

需要注意的有: 
    (1)
在鋁螺柱焊時造成的氣孔,最普遍的是因為螺柱和母材清理不幹淨,或者是清理後放置時間過長。因此,在焊接鋁及其合金時,工件必須仔細清洗。生產中采用的方法,根據不同生產情況分為兩種:
  
   
①機械清理。在焊接處用銅絲輪打光。但不要劃痕太深,否則反而易於玷汙。工件個別地方機械清理不夠徹底時,可用酒精或汽油(丙酮)擦除油汙。 
 
   
②化學法清洗。在成批生產鋁螺柱焊工件時,用化學清洗的效果與藥品濃度、清洗溫度和清洗時間有著很重要的關係。生產實踐用的化學清洗規範見下表:

   
已經清洗的工件,最好在24小時之內進行焊接。如果放置時間過長。就會重新生成較厚的氧化膜並吸收水分或玷汙工件,仍不能保證焊接質量。
  
    (2)
焊接熔池必須非常認真地與大氣屏蔽,隻能在極短的焊接時間(< 1.5 ms)情況下作業,通常電弧生成的金屬蒸汽能阻止與大氣的作用。在較長的焊接時間中,需要借助保護氣體(主要是純氬,純度99.99%)實現完善的屏蔽。由於螺柱焊的情況是錯綜複雜的,螺柱夾持器在焊槍的保護氣體氣室上方是無異議的,而且是完全無幹擾的氣流。但是在焊接作業時,焊槍不斷的往上和往下反複動作以及裝螺柱作業後,通電流之前保護氣體還沒有提前供氣,這樣就會使空氣滲入焊槍的保護氣體的氣室。  
 
    (3)
在鋁螺柱用氬氣作保護時,利用氬弧焊時可以自動地清除氧化膜的現象(因為氬弧焊時正離子撞擊陰極表麵所放出的能量,比電子撞擊陰極表麵所放出能量要大),而螺柱焊是采用直流電源,把工件接負極(即直流反接)。那麽,由於正離子衝擊工件表麵的結果,就可以把氧化膜清除。這種現象一般稱為陰極破碎陰極淨化。所以在鋁螺柱焊時采用反接極性。
 
    (4)
鋁螺柱焊時稀薄的熔池具有微小的焊釉粘度。鋁螺柱浸入工件時擠向熔池外表麵,這樣很容易向工件單側傾斜,所以在操作時要予以注意。
 
    (5)
鋁螺柱焊接時並不是很容易得到無氣孔和少氣孔的優秀焊接效果。雖然使用陶瓷環能夠保持熔池反應尺寸,但是,要是使用了受潮的陶瓷環,當電弧與受潮的陶瓷環一起作用時,附加的氫氣會全部溶解在焊錠中。
 
   
因此,對於用陶瓷環拉弧鋁螺柱焊時,陶瓷環一定要幹燥,否則陶瓷環應加熱幹燥處理(升溫至900℃保溫1小時以上)後再使用。
 
2.
儲能式鋁螺柱焊
   
多年以來,對於到M8為止的鋁螺柱保持用儲能式螺柱焊方法。大約1ms的焊接時間能阻止熔池與大氣的作用。較高的電流密度破壞了鋁材的氧化皮並形成金屬蒸
 
氣保護了熔池。然而對於M10及以上規格較大的鋁螺柱時,使用儲能式鋁螺柱是不穩定的。  
   
借助帶法蘭螺柱增大焊接麵積。由於氣孔和未熔合造成的在拉力和彎曲試驗時的斷裂,通常在螺柱,而不是在焊接區。就焊接工業純鋁螺柱來說,焊接區隻能
 
加載低微的強度。而焊接防鏽鋁螺柱,在大多數情況下效果較好,螺柱斷裂前可承受較大的可塑變形。 
   
純鋁螺柱相對來說質地較軟。因此當焊接時尖端引燃衝擊在工件上時可能會發生變形,從而對進行的焊接過程造成幹擾。 
   
為了有利於儲能式鋁螺柱焊,前提條件是:   
    (1)
工件表麵幹淨且不粗糙; 
    (2)
螺柱前端表麵幹淨;   
  (3)螺柱和夾持器、工件和地線夾接觸沒有問題且必須防止電弧偏吹。