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螺柱焊中鋁制螺釘?shù)暮附庸に?/h1>
cnneb  2018-09-19  91398  0

鋁釘焊接時(shí)的特征

鋁具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、抗腐蝕能力,有利于變形特性以及有較大的比強(qiáng)度,因此在工業(yè)方面得到了廣泛的應(yīng)用。

但是,鋁釘焊接時(shí)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(guān)下表列出影響純鋁與鐵焊接性能的物理特性值。

物理性能單位
金屬的密度g/cm37.852.7
氧化物的密度g/cm33.703.4
金屬的熔點(diǎn)1539660
氧化物的熔點(diǎn)1460-15802050
固態(tài)時(shí)的溶氫能力①cm3/100g80.05
導(dǎo)熱率W/(cm·K)0.582.2
導(dǎo)電性Ω·m/mm21035

根據(jù)這些物理性能方面的區(qū)別,鋁焊接時(shí)的特征是:

(1)和氧的高親和力:在短時(shí)間內(nèi)能夠在光澤鋁板平面生成高熔點(diǎn)的氧化層(A1203),其熔點(diǎn)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(xiǎn)。

(2)熔點(diǎn):鋁比鐵的熔點(diǎn)低很多。鋁加熱時(shí),當(dāng)鋁還不太紅時(shí)就已經(jīng)熔化了。而鐵基材料有十分明顯的“粘稠”狀態(tài),對(duì)純鋁來說,則局限在一個(gè)很窄的溫度段內(nèi)。當(dāng)鋁的焊接處看起來是固態(tài)時(shí),轉(zhuǎn)瞬間都已變成稀熔液狀態(tài)了。因此在焊接鋁時(shí)要精確控制熱量的輸入。

(3)熱導(dǎo)率:鋁的熱導(dǎo)性比鐵的熱導(dǎo)性大3倍,焊接時(shí)要集中線能量。

(4)溶氫能力:鋁在固態(tài)時(shí)完全不能溶解氫。所有在焊接過程中溶入液態(tài)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面的氧化層。這種氧化層具有吸濕性,它可吸引濕氣并溶入熔池。采取的對(duì)策是在焊接之前徹底清除待焊工件表面的氧化層。

1.鋁 螺柱焊時(shí)要注意的問題

在螺柱焊生產(chǎn)中,遇到最多的是工業(yè)純鋁和防銹鋁只要正確選擇 焊接方法、制訂合理的 焊接工藝。以及仔細(xì)清理和裝配工件就可獲得滿意的焊接質(zhì)量。需要注意的有:

(1)在鋁螺柱焊時(shí)造成的氣孔,最普遍的是因?yàn)槁葜湍覆那謇聿桓蓛簦蛘呤乔謇砗蠓胖脮r(shí)間過長(zhǎng)。因此,在焊接鋁及其合金時(shí),工件必須仔細(xì)清洗。生產(chǎn)中采用的方法,根據(jù)不同生產(chǎn)情況分為兩種:

①機(jī)械清理。在焊接處用銅絲輪打光。但不要?jiǎng)澓厶睿駝t反而易于玷污。工件個(gè)別地方機(jī)械清理不夠徹底時(shí),可用酒精或汽油(丙酮)擦除油污。

②化學(xué)法清洗。在成批生產(chǎn)鋁螺柱焊工件時(shí),用化學(xué)清洗的效果與藥品濃度、清洗溫度和清洗時(shí)間有著很重要的關(guān)系。生產(chǎn)實(shí)踐用的化學(xué)清洗規(guī)范見下表:

材料堿洗沖洗光化沖洗干燥

NaOH濃度/%溫度/℃時(shí)間/min
HNO3 濃度/%溫度/℃時(shí)間/min

工業(yè)純鋁
防銹鋁
850-6020清水30室溫1清水自然晾干或低溫干燥箱中干燥

已經(jīng)清洗的工件最好在24小時(shí)之內(nèi)進(jìn)行焊接。如果放置時(shí)間過長(zhǎng)。就會(huì)重新生成較厚的氧化膜并吸收水分或玷污工件,仍不能保證焊接質(zhì)量。

(2)焊接熔池必須非常認(rèn)真地與大氣屏蔽,只能在極短的焊接時(shí)間(< 1.5 ms)情況下作業(yè),通常電弧生成的金屬蒸汽能阻止與大氣的作用。在較長(zhǎng)的焊接時(shí)間中,需要借助保護(hù)氣體(主要是純氬,純度99.99%)實(shí)現(xiàn)完善的屏蔽。由于螺柱焊的情況是錯(cuò)綜復(fù)雜的,螺柱夾持器在 焊槍的保護(hù)氣體氣室上方是無異議的,而且是完全無干擾的氣流。但是在 焊接作業(yè)時(shí),焊槍不斷的往上和往下反復(fù)動(dòng)作以及裝螺柱作業(yè)后,通電流之前保護(hù)氣體還沒有提前供氣,這樣就會(huì)使空氣滲入焊槍的保護(hù)氣體的氣室。

(3)在鋁螺柱用氬氣作保護(hù)時(shí),利用氬弧焊時(shí)可以自動(dòng)地清除氧化膜的現(xiàn)象(因?yàn)闅寤『笗r(shí)正離子撞擊陰極表面所放出的能量,比電子撞擊陰極表面所放出能量要大),而螺柱焊是采用直流電源,把工件接負(fù)極(即直流反接)。那么,由于正離子沖擊工件表面的結(jié)果,就可以把氧化膜清除。這種現(xiàn)象一般稱為“陰極破碎”或“陰極凈化”。所以在鋁螺柱焊時(shí)采用反接極性。

(4)鋁螺柱焊時(shí)稀薄的熔池具有微小的焊釉粘度。鋁螺柱浸入工件時(shí)擠向熔池外表面,這樣很容易向工件單側(cè)傾斜,所以在操作時(shí)要予以注意。

(5)鋁 螺柱焊接時(shí)并不是很容易得到無氣孔和少氣孔的優(yōu)秀焊接效果。雖然使用陶瓷環(huán)能夠保持熔池反應(yīng)尺寸,但是,要是使用了受潮的陶瓷環(huán),當(dāng)電弧與受潮的陶瓷環(huán)一起作用時(shí),附加的氫氣會(huì)全部溶解在焊錠中。

因此,對(duì)于用陶瓷環(huán)拉弧鋁螺柱焊時(shí),陶瓷環(huán)一定要干燥,否則陶瓷環(huán)應(yīng)加熱干燥處理(升溫至900℃保溫1小時(shí)以上)后再使用。

2.儲(chǔ)能式鋁螺柱焊

多年以來,對(duì)于到M8為止的鋁螺柱保持用 儲(chǔ)能式螺柱焊方法。大約1ms的焊接時(shí)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并形成金屬蒸氣保護(hù)了熔池。然而對(duì)于M10及以上規(guī)格較大的鋁螺柱時(shí),使用儲(chǔ)能式鋁螺柱是不穩(wěn)定的。

借助帶法蘭螺柱增大焊接面積。由于氣孔和未熔合造成的在拉力和彎曲試驗(yàn)時(shí)的斷裂,通常在螺柱,而不是在焊接區(qū)。就焊接工業(yè)純鋁螺柱來說,焊接區(qū)只能加載低微的強(qiáng)度。而焊接防銹鋁螺柱,在大多數(shù)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(duì)來說質(zhì)地較軟。因此當(dāng)焊接時(shí)尖端引燃沖擊在工件上時(shí)可能會(huì)發(fā)生變形,從而對(duì)進(jìn)行的焊接過程造成干擾。

為了有利于儲(chǔ)能式鋁螺柱焊,前提條件是:

(1)工件表面干凈且不粗糙;

(2)螺柱前端表面干凈;

(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。


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