鋁及鋁合金氣焊工藝探討研究

祖寶華

摘要：在各領域發展過程中，鋁及鋁合金材料應用較為廣泛，并且通過焊接技術，制造和生產不同的生產設備。本文圍繞鋁及鋁合金氣焊工藝展開討論，包括焊接準備階段、焊絲以及溶劑的選用，此外還涉及到氣焊使用的參數，同時在焊接的各個過程中實施相應的處理措施，以此為操作人員選用的焊接工藝提供參考依據。

關鍵詞：氣焊;鋁及鋁合金;焊接工藝

引言

選用鋁及鋁合金生產制造不同性能以及類型的機械產品，需要選用的焊接工藝各不同相同，通常包括氣焊、惰性氣體保護焊以及電弧焊等。目前，在焊接鋁及鋁合金制品時，會選用氣焊工藝，該工藝具有操作簡單、焊接效果良好等優勢，還能有效控制焊接成本，并且針對焊接中存在的質量問題進行補焊，從而獲得良好的焊接效果。

1.焊接性分析

采用氣焊工藝，需要對以下焊接特性進行分析：一，鋁在空氣中受熱后，會與氧氣結合生產氧化鋁，而氧化鋁的熔點要高于鋁的熔點，進而影響到焊接的效果。同時鋁的密度低于氧化鋁，在焊接過程值極易出現夾渣等問題，導致焊接接頭硬度等受到影響;二，鋁在室溫環境中降低溫度過程中，會受到體積收縮率的影響，導致焊縫位置出現變形，同時增加應力;三，焊接時產生的高溫，會蒸發掉一部分合金元素，無法使焊縫保持在良好的性能狀態;四，鋁及鋁合金在受熱后，進入到液態狀態時，會產生大量的氫元素，而在固化過程中，氫元素會存儲在焊縫內，進而形成氫氣孔等質量問題;五，鋁及鋁合金在焊接過程中，無法根據顏色的變化判斷焊接效果，致使焊縫位置出現穿孔等情況;六，在高溫狀態下，鋁及鋁合金由融化狀態轉入到固化狀態，在焊縫內部會出現縮孔、裂紋的等質量缺陷。

2.氣焊工藝

2.1焊前準備

2.1.1接頭形式與坡口制備

根據氣焊工藝要求，將鋁及鋁合金坡口尺寸，按照厚度、坡口名稱、角度、間隙以及鈍邊等參數，才能確定接頭形式。在制備坡口時，若采用的板厚度不大于5mm，此時坡口名稱為卷邊或者Ⅰ形，此外間隙范圍在0.5-1.5mm范圍內。若板厚在5mm-18mm范圍內，坡口名稱為單面V形，坡口角度設定在65°±5°，間隙在2-4mm范圍內，鈍邊在1.5-2.0mm范圍內。應注意的是，在接頭處理過程中，應避免使用搭接接頭和T形接頭的方式，避免焊縫內存在熔渣等缺陷。

2.1.2接頭清理

在焊接的準備階段，工作人員應對接頭進行徹底的清理，清理部位包括接頭的表面、端頭部、坡口以及兩側，清理區域在20mm范圍內，并保證清理范圍內不會殘留氧化物、油污等物質。

現階段在清理接頭過程中，采用機械清理法和化學清理法。采用機械清理法進行清理時，需要先對表面的油污進行清理，使用丙酮有機溶劑即可完成清理工作。隨后，使用打磨工具對清理殘留的氧化物質，在出現金屬光澤后即可停止清理。通常情況下大尺寸工件、長時間生產的鋁及鋁合金進行清理時，采用機械清理法。采用化學清理法對接頭進行清理時，在有機溶劑清理接頭后，使用熱水清洗金屬表面，然后使用濃度為5-10%的NaOH溶液，溫度在40-70℃范圍內，對焊接位置沖洗3-7分鐘。最后使用溫度為20-60℃、濃度為30%的HNO3溶液，清洗1-3分鐘，并在室溫下晾干處理。采用化學清理法，主要清理規格小的鋁及鋁合金材料，并且可快速質量較高的完成清洗工作。

2.1.3焊縫背面加墊板

將墊板放置在焊接位置的背面，一方面是防止出現焊透情況，另一方面是便于焊縫背面獲得良好的焊接效果。通常情況下，墊板使用石墨、不銹鋼以及碳鋼板等材料。

2.1.4焊前預熱

在焊接的準備進行預熱，可有效避免材料出現變形、氣孔等缺陷問題。一般在對大規格材料進行焊接時，需要在100-200℃內進行預熱處理，同時在較短的時間內完成預熱。

2.2焊絲選擇

以純鋁焊絲材料為例，型號分別為SA1-1、SA1-2、SA1-3，主要應用在性能要求較低的純鋁材料以及鋁質化學工業設備中。采用鋁鎂焊絲材料，型號分別為SA1Mg-1、SA1Mg-2、SA1Mg-3、SA1Mg-5，主要應用在鋁鎂合金材料中，具有較高的強度、抗腐蝕以及抗裂優勢。

2.3溶劑選用

在鋁及鋁合金焊接過程中，工作人員必須使用CJ401氣焊容積，既能獲得良好的焊縫成型效果，還能有效避免焊接時出現鋁盒氧化物。

2.4氣焊參數

2.4.1火焰種類

在焊接時火焰為中性火，可有效防止金屬氧化物、氣孔以及裂紋等物質以及缺陷的出現。

2.4.2焊嘴大小

選擇氣焊焊嘴的大小，需要根據焊接厚度確定，以焊炬型號為例，若型號為H01-2，焊嘴號碼應在1-3范圍內;若型號為H01-6，焊嘴號碼應在1-4范圍內。

2.4.3焊絲直徑

選用的焊絲直徑，與焊件厚度有關，若焊件厚度小于1.5mm，焊絲直徑應在1.5-2mm范圍內;若焊件厚度在1.5-3mm范圍內，焊絲直徑應在2-3mm范圍內。

2.4.4焊嘴傾角

若焊接時焊接材料厚度較薄，應將焊嘴傾角控制在20-45°范圍內;若焊接厚度超過5mm，焊嘴傾角控制在45-70°范圍內。

2.4.5定位焊

采用定位焊方法，使用工具夾或者定位焊件，將焊件固定后再進行焊接。

2.5操作技能

采用左焊法可對厚度不超過5mm的焊件進行焊接，若厚度超過5mm，可采用右焊法。在焊接時，應保證焊接過程一次完成。在進行非封閉焊縫進行焊接時，通常在焊接的端點20-30mm以外的位置開始，同時在封閉焊縫時，距離應同樣控制在20-30mm。

2.6焊后清理

完成焊接操作后，工作人員使用熱水，配合硬毛刷對接頭進行充分的洗刷。若是工業純鋁完成焊接后，采用冷水進行處理。在對關鍵構件進行清理時，需要使用鉻酸水溶液溫度控制在60-80℃，并且質量分數在2%-3%范圍內，充分清洗5-10分鐘，隨后進行干燥處理。

3.結語

綜上所述，在鋁及鋁合金氣焊工藝操作過程中，工作人員應對焊絲的材質、焊接材料的厚度等相關參數進行分析，同時嚴格按照技能要求進行操作，并在完成焊接后做好清理工作，從而獲得良好的焊接效果。

參考文獻：

[1] 陸元三.鋁及鋁合金氣焊工藝研究[J].熱加工工藝（13）：201-203.

[2] 晏傳鵬，莫斌.新型鋅鋁合金焊接技術研究[J].西南交通大學學報（2）：42-46

（作者單位：中國石油管道局工程有限公司第一分公司）