淺析鋁合金材料焊接工藝參數(shù)的選擇

李青崗　褚衍懷

摘 要：近幾年，鋁合金材料受到了廣泛關(guān)注，其自身具有密度小、強(qiáng)度高以及耐腐蝕程度強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，因此被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)。在設(shè)計(jì)焊接過(guò)程中，要結(jié)合具體情況有效判定工藝參數(shù)，才能發(fā)揮其實(shí)際價(jià)值和優(yōu)勢(shì)。本文簡(jiǎn)要分析了鋁合金材料焊接的重點(diǎn)，并集中闡釋了鋁合金焊接工藝的實(shí)際流程，僅供參考。

關(guān)鍵詞：鋁合金材料；焊接工藝；工藝參數(shù)

鋁合金本身是銀白色的輕質(zhì)金屬，其具有較好的塑性效果，整體金屬導(dǎo)電性以及導(dǎo)熱性能較為良好，鋁材會(huì)出現(xiàn)氧化，然后生成Al2O3薄膜。因此，在鋁合金材料焊接的過(guò)程中，操作人員要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行精細(xì)化處理，提高應(yīng)用的時(shí)效性。

1 鋁合金材料焊接的重點(diǎn)

在鋁合金材料焊接過(guò)程中，要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行統(tǒng)籌分析，從根本上提升焊接的整體質(zhì)量，就要對(duì)焊接過(guò)程中的重點(diǎn)項(xiàng)目予以重視，確保焊接過(guò)程的完整性。

1.1 氧化控制

在鋁合金材料焊接時(shí)，因?yàn)殇X本身就十分容易和氧氣結(jié)合形成其他物質(zhì)，且Al2O3薄膜本身的熔點(diǎn)較高，密度較大，且表面容易吸附水分，因此，會(huì)對(duì)焊接過(guò)程造成一定程度上的影響，甚至?xí)璧K金屬的熔合，形成氣孔或者是殘?jiān)龋厝粫?huì)對(duì)金屬焊縫的性能造成影響。

1.2 氣孔控制

正是因?yàn)橐簯B(tài)鋁中含有較多的氫元素，且固態(tài)鋁不溶解氫，若是鋁所處的熔池溫度快速冷卻，就會(huì)導(dǎo)致氫無(wú)法有效逸出，甚至?xí)诤缚p中形成氣孔。

1.3 變形控制

在鋁金屬線(xiàn)膨脹系數(shù)和結(jié)晶收縮率進(jìn)行比較的過(guò)程中，其相應(yīng)參數(shù)使用類(lèi)型是鋼結(jié)構(gòu)的兩倍以上，焊接過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)較大的內(nèi)應(yīng)力，也就會(huì)形成熱裂紋。另外，純鋁的導(dǎo)熱系數(shù)較大，大約是鋼的四倍以上，因此，在進(jìn)行鋁合金焊接的過(guò)程中，要消耗更多的熱量。

1.4 蒸發(fā)燒損控制

需要注意的是，在鋁合金中，本身就含有一些沸點(diǎn)較低的金屬，例如鎂元素、鋅元素等，在高溫電弧作用下，必然會(huì)出現(xiàn)蒸發(fā)燒損的現(xiàn)象，會(huì)對(duì)焊接金屬產(chǎn)生改變。

1.5 強(qiáng)度和塑性控制

在高溫環(huán)境中，會(huì)對(duì)鋁的強(qiáng)度和塑性產(chǎn)生一定破壞，主要是破壞焊縫金屬成形效果，甚至?xí)霈F(xiàn)焊縫金屬塌落和焊穿。鋁和鋁合金從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，并沒(méi)有非常明顯的顏色變化，操作過(guò)程中對(duì)加熱溫度的掌控也較為困難[1]。

2 鋁合金材料焊接的過(guò)程

2.1 清洗

在鋁合金材料焊接工作開(kāi)始前，要進(jìn)行集中的處理，尤其是化學(xué)方法和機(jī)械方法進(jìn)行的處理工作，要嚴(yán)格處理焊縫坡口兩側(cè)的表面養(yǎng)護(hù)膜。

2.1.1 化學(xué)清洗法

基本上是利用堿液或者是酸液對(duì)其表面進(jìn)行集中的處理，這種方法能在去除氧化膜的同時(shí)，保證除污效果，主要是利用體積分?jǐn)?shù)為6%到10%的氫氧化鈉溶液進(jìn)行集中處理，一般而言，要在70攝氏度的環(huán)境中浸泡5分鐘左右，然后進(jìn)行集中水洗，再利用體積分?jǐn)?shù)為15%的硝酸進(jìn)行常溫浸泡，時(shí)間控制在1分鐘，有效進(jìn)行處理和水洗，要利用溫水進(jìn)行沖洗，從而提升其干燥程度。

2.1.2 機(jī)械清洗法

要利用風(fēng)機(jī)或者是電動(dòng)銑刀進(jìn)行處理，針對(duì)較薄的Al2O3薄膜要利用0.25mm的銅絲進(jìn)行打磨處理。

2.2 確定裝配的間隙

并且要集中定位焊間距參數(shù)，在鋁合金材料焊接操作開(kāi)始前，若是裝配間隙較小，則會(huì)出現(xiàn)鋁材膨脹的問(wèn)題，必然會(huì)導(dǎo)致兩板的坡口出現(xiàn)重疊，會(huì)增加板面本身的平整度處理難度，若是裝配間隙較大，則會(huì)造成焊接操作的困難性增大，甚至?xí)霈F(xiàn)燒穿的危險(xiǎn)。基于此，要選擇合適的裝配間隙，具體參數(shù)如下：①接口坡頭為A型坡頭，板厚在3mm以下，定位焊間距為100mm-150mm/20mm-30mm、裝配間距為1mm-3mm，反面不加焊絲，僅僅需要復(fù)熔一次；②接口坡頭為V型坡頭，板厚在3mm到12mm，定位焊間距為100mm-150mm/25mm-35mm、裝配間距為3mm-6mm，進(jìn)行雙面焊，反面要進(jìn)行從根處焊起。

2.3 選擇焊接方式和參數(shù)

在焊接過(guò)程中，一般是采用左焊法處理機(jī)制進(jìn)行焊接，焊炬和工件之間的角度為60度，若是焊接厚度在15mm以上，則要利用右焊處理機(jī)制進(jìn)行焊縫處理，焊炬和工件之間要形成80度角。

一般而言，若是焊接壁厚大于3mm，則形成V形坡口，夾角要保持在60度到70度之間，間隙要在1mm以下，主要是多層焊處理工藝。壁厚要是小于1.5mm，則不能開(kāi)坡口，不能留有空隙。具體焊接參數(shù)如下：①工件厚度為1mm到3mm，焊接層數(shù)為正面1層反面復(fù)熔，鎢極直徑為3mm、焊絲直徑為3mm，焊接電流為100A到140A，氬氣的流量是6L/min到9L/min、噴嘴直徑為8mm到10mm；②工件厚度為3mm到4mm，焊接層數(shù)為正面1層反面復(fù)熔，鎢極直徑為3mm、焊絲直徑為4mm，焊接電流為120A到160A，氬氣的流量是7L/min到10L/min、噴嘴直徑為8mm到12mm；③工件厚度為4mm到6mm，焊接層數(shù)為正面1層反面1層，鎢極直徑為4mm、焊絲直徑為5mm，焊接電流為200A到240A，氬氣的流量是9L/min到12L/min、噴嘴直徑為10mm到12mm[2]。

3 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，為了有效提升鋁合金材料焊接的基本過(guò)程，相關(guān)操作人員要結(jié)合參數(shù)要求進(jìn)行集中校對(duì)管理，約束具體操作的基礎(chǔ)上，完善管理效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳恒.5052和6061鋁合金攪拌摩擦焊接工藝及仿真分析[D].成都：西南交通大學(xué)，2016.

[2]徐文立，劉雪松，方洪淵等.薄板高強(qiáng)鋁合金LY12CZ焊接工藝參數(shù)的優(yōu)化[J].焊接學(xué)報(bào)，2014（2）：39-42.