镁合金的焊接工艺（共12篇）
镁合金的焊接工艺 篇1
1 铝镁合金的焊接性分析
1.1 铝镁合金简介
铝镁合金属于防锈铝的一种 (另一种为铝锰合金) , 老牌号标以LF××, F即为防锈铝中“防”字汉语拼音的第一个字母。镁在铝中的室温溶解度为0.34%, 极限溶解度为14.9%, 铝镁合金表面可形成Al2O3·Mg O尖晶石形氧化膜, 具有良好的耐蚀性。当镁含量较高时, 铝镁合金中会析出β相A12O3和Al5Mg8, β相与基体间的电位差较大, 会使耐蚀性明显下降, 因而铝镁合金中的镁含量一般低于12%, 常用牌号低于8%, 不同镁含量形成不同牌号。
1.2 铝镁合金的焊接特点
(1) 强的氧化能力。铝暴露在空气当中会和空气中的氧发生化学反应, 并且极易发生, 形成三氧化二铝, 它薄薄的覆盖在铝材料上面形成了铝和空气的隔绝, 而这种化学氧化物的熔点非常高, 达到了2050℃, 这在焊接过程中时非常不利的, 容易形成夹渣, 降低焊接质量。铝的氧化物还能吸附水分, 导致焊接的时候有气孔产生, 焊接效果非常不理想。所以对铝材料进行焊接需要进行前期的除去表面氧化层的工作, 而且还要注意在焊接时的防氧化处理。如果焊接金属时或者金属的温度较高时都需要对金属采取一定的防护措施, 这一点是在铝和铝合金材料焊接时必须要谨记的一点。
(2) 热导率和比热容都比较大。因为铝材料以及其合金材料的导热率和比热都比较高, 所以在焊接的时候, 热量会顺着材料传入材料内部, 在焊接过程中除了需要消耗能量来进行融化金属之外, 还有部分能量因为传导而流失, 所以说, 对于焊接的接头来说, 我们要达到比较良好的效果, 就要在功率上做文章, 要使用比较大的功率才行, 并且, 要把能量集中起来对设备来进行焊接, 而且事前的预热处理也能起到作用。
(3) 热裂倾向大。铝的线膨胀系数约为22.9×10-6/℃, 铁为11.7×10-6/℃, 铝及铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍。由于拥有很高的膨胀系数导致了铝材料在热涨冷缩过程中会出现比较明显的体积变化, 从而产生一些焊接瑕疵, 像是缩孔、裂纹等。实际操作过程当中我们应该要对焊丝进行调整、改进焊接工艺、针对焊接时出现的裂纹情况采取一定的防护和处理措施。
(4) 气孔敏感性高。氢这类气体容易被铝及其合金液体熔池所吸收, 在温度较高的情况下会溶入过多的气体, 等到材料冷凝之后, 又无法从固体中排出, 就会导致焊接的缝隙出现很多的气孔。氢气主要是从以下几个地方产生的:弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分。所以在焊接之前需要清理干净母材坡口以及焊丝, 避免产生气孔。
(5) 固态液化时无色泽变化。铝及铝合金焊接熔池金属由固态变成液态时, 没有明显的色泽变化, 给焊接操作带来了不便。
(6) 单向。铝为面心立方晶格, 没有别的同素异形体, 加热与冷却过程中没有相变, 焊缝晶粒易粗大, 不能通过相变来细化晶粒。
2 焊接方法的确定及其主要特点分析
焊接时不能说固定于某一方法, 根据焊接结构和设计要求的不同还有焊接头质量等问题的因素进行合理的改变, 钨极氩弧焊 (GTAW) 和熔化极氩弧焊 (GMAW) 时当前比较成熟的应用于铝和铝合金的焊接方式, 钨极氩弧焊在铝容器焊接中使用比较多, 因为其能量集中, 焊缝致密以及焊接接头强度和塑性都很高, 但是这种方式有一个需要注意的地方, 无法在室外露天操作。熔化极氩弧焊比起上一种方式来说, 其能量更加, 因为直接将焊丝作为电极, 因此焊接的速度也要快上许多, 多用于厚度较大的板材以及自动和半自动焊接。
3 焊接材料的选用
3.1 焊丝。
铝及其合金材料的焊丝不仅仅只是需要考虑焊接工艺性能, 容器对对接接头的抗拉强度以及可塑性等指标也需要进行考虑。
3.2 保护气体。
保护气体为氩气、氦气及其混合气。GTAW焊时, 采用的氩气纯度不得小于99.9%, 氩气瓶压低于0.5MPa后压力不足, 不能使用。GMAW焊时, 板厚<25mm时宜用氩气;板厚>25时宜用氩气与氦气的混合气体或氦气。
3.3 钨极。
氩弧焊用的钨极材料有纯钨、钍钨、铈钨和锆钨四种, 由于铈钨极电子逸出功低, 化学稳定性高, 允许电流密度大, 无放射性, 是目前普遍采用的电极。
4 焊前准备
4.1 焊接施工环境。
下面的几种情况不适宜进行5052铝镁合金焊接施工工作, 或者需要有相应的应对措施才可进行。
4.2 焊件及焊材清理。
(1) 机械清理。在工件尺寸较大、生产周期较长、多层焊或化学清理后又沾污时, 常采用机械清理, 坡口及其附近各50 mm范围内应用丙酮等有机溶剂去除油污及对焊接质量有害的物质, 随后直接用直径为0.15~0.2 mm的铜丝刷或不锈钢丝刷, 刷到露出金属光泽为止。 (2) 焊丝表面应用丙酮 (或乙醇) 清洗, 去除油污。清理后未及时使用的GTAW焊丝放在烘干室内, 并保持焊丝干燥。GMAW焊丝用塑料薄膜包裹。 (3) 清理完的焊件和焊丝在焊接前应防止再次被污染, 并在8h内施焊, 否则应再次进行清理。
4.3 垫板。
铝及其合金材料在高温环境下强度会降得非常低, 液态的铝容易流动, 因此焊接过程中焊缝金属会有塌陷的情况出现。为了防止这种情况出现, 我们在焊接的时候可以在熔池机器附近的金属垫一个垫板。垫板的材质可以是铝或者石墨、不锈钢等等材料。垫板表面开一个圆弧形槽, 以保证焊缝反面成形, 也可以不加垫板单面焊双面成形, 但要求焊接操作熟练或采取对电弧施焊能量严格自动反馈控制等先进工艺措施。
5 焊前预热、焊接过程及焊后处理
5.1 焊前预热。
一些小型或者轻薄的铝件可以略过预热这一过程, 但是厚度有10毫米左右则需要进行事前的预热工作, 温度的范围通常是100到200摄氏度, 具体要看材料类型, 预热的功效是为了防止焊接过程中材料出现变形、气孔的问题。
5.2 焊接过程。
焊接过程严格按照焊接工艺的要求进行, 料仓焊接时先进行单节简体的纵缝 (A类焊缝) 焊接, 再进行环缝 (B类焊缝) 的焊接, 焊接过程宜采用多人同时焊接的方式, 将他们分成两人一组, 进行同步焊接, 里外各一个人, 多点同步焊接, 这样能够保证焊接过程铝镁合金受到的能量集中, 减少焊接过程中的热量传导, 内外同时焊接, 还减少了因为焊接发生的变形和气孔等问题, 具有互相保护的作用。
5.3 焊后处理。
(1) 清理焊渣。焊接工作完成之后需要对焊接处的焊渣进行清理, 焊渣对于木材表面的氧化膜会有影响。 (2) 通常我们对铝容器进行焊接之后是不需要经过热处理的, 但是如果材料接触容器介质之后明显的出现了应力腐蚀的情况, 那么就需要借由热处理来缓解这一现象, 通过热处理抵消焊接应力或者让焊接应力降低到产生应力腐蚀临界点之下, 这类处理过程都是需要经过容器设计文件的特别要求才会进行。
摘要：通过焊接方法的不同选择以及对焊接工艺的数量掌握, 并且做好母材和焊材两者的清理事项, 还要能够有一些措施来预防和应对反变形, 这几点是5052铝镁合金焊接成功的保证。
关键词：铝镁合金,焊接工艺,分析
参考文献
[1]吴俊.5052铝镁合金的焊接工艺分析[J].石油化工建设, 2006.
镁合金的焊接工艺 篇2
随着我国经济的高速发展，社会用电需求量不断增加，火力电站建设也在飞速发展。在火力发电汽轮机组中，超（超）临界汽轮机具有效率高、煤耗低和污染物排放量低等优点，被国内外火力发电厂大量而广泛地采用。超（超）临界汽轮机（1000MW）主蒸汽参数为压力25MPa，再热蒸汽温度600℃。火电机组主蒸汽管道、再热蒸汽管道热段的使用材料由珠光体耐热钢的10CrMo910（DIN17175）、ASTMA335－P22发展到使用X20CrMoV121（DIN17175）、ASTMA335－P91、10Cr9Mo1VNb（GB5310－1995）等含有马氏体的铁素体耐热钢。与珠光体耐热钢管对焊连接的电站阀门铸件是选用ZG20CrMoV、ZG15CrMo1V、WC6、WC9材料，通过机组常年运行证明，这些材料是完全可以满足各方面技术性能要求的。1984年，ASME和ASTM将P91引入标准后，国际上P91材料在火电厂大容量机组的主蒸汽管道、再热蒸汽热段管道逐步被广泛应用。P91材料的开发成功，使珠光体耐热钢和奥氏体耐热钢之间增加了新材料，填补了火电厂蒸汽管道在590～650℃温度范围内的材料空缺，使超临界机组和超超临界机组的发展有了相应的材料基础。P91钢相比珠光体耐热钢主要是减小了管道壁厚，如主蒸汽管道、再热蒸汽管道壁厚减小约一半，电站阀门受压件壁厚减小40%以上，产品自重减小65%以上，提高发电效率8%左右。
早在70年代初，美国开始着手研究9Cr－1Mo钢，且在不断改进，直到1983年研制出改进型的9Cr－1Mo钢，这是一种在9Cr－1Mo的基础上加一定量的Nb、V、N等元素的合金。同年P91钢被美国材料试验学会（ASTM）和美国机械工程师学会（ASME）正式接受为锅炉管道用材料。其材料级别为ASTM213－T91和ASME/SA335－P91。随着P91材料的广泛应用，我国的相关标准也进行了相应的补充和完善。如JB/T5263－2005中电站阀门铸钢件材料增加了C12A，GB5310－2008中增加了10Cr9Mo1VNbN和10Cr9MoW2VNbBN等。
低合金耐热钢（15CrMo、20CrMo、12CrMoV、WC6、WC9等）在我国应用比较广泛，其焊接性良好，只要采取合适的预热温度和焊后消除应力热处理，可以得到满足要求的优质焊缝。而P91/F91、P92/F92材料合金元素较高，焊接性明显下降。电站阀门主要零部件采用C12A、P91/F91、P92/F92材料给阀门制造中的焊接工序带来一定难度，选用合适的焊接工艺方法，适宜的填充材料，合理的焊接工艺规范是电站阀门制造的重要环节。本文仅就这类材料的铸件补焊、结构焊接及耐磨堆焊等实施要点加以阐述。2 铸件的补焊
在JB/T5263－2005和ASTMA217标准中均明确了可以采用补焊的方法对C12A铸件的缺陷进行修复，并规定了具体的要求。
①补焊前应根据合同、图样或工艺要求对铸件进行磁粉、渗透、射线或超声波检测，对检测到的缺陷应进行清除，清除后方可对铸件实施补焊。
②铸件的补焊应在铸件热处理前按有关补焊工艺进行。
③补焊时应选用焊缝金属与母材成分一致或相近的、力学性能等级相同的焊条进行补焊。
④当补焊是用来修补铸件的水压试验泄漏或修补处的凹坑深度超过铸件壁厚的20%或25mm（1in．）两者中的较小值，或者该凹坑的面积超过65cm2（10in．2）时。补焊后应进行消除应力热处理，并明确记录焊后热处理工艺。补焊后应对补焊部位采用检验铸件的相同标准进行射线检验。
⑤铸件同一部位缺陷的补焊次数不得超过2次。表1为ASTMA217－2002和JB/T5263－2005中C12A材料的化学成分与力学性能的比较。由表1可以看出，JB/T5263－2005中C12A铸件的化学成分、力学性能与ASTMA217－2002中C12A铸件的要求基本一致，只是S的含量有些偏差。
表1 C12A铸钢件化学成分及力学性能
C12A铸件的补焊一般采用焊条电弧焊的方法。由于细晶粒钢的晶粒长大的驱动力较大，必然导致焊接热影响区（HAZ）晶粒严重粗化和软化，这将影响整个接头性能与母材性能相匹配性。焊接冷裂纹是焊缝在焊后冷却过程中，在Ms点以下的温度范围内形成的一种裂纹，危害性极大。
为获得与母材相等性能的焊接接头，需要对焊接材料、焊接方法及焊接工艺进行合理选择。防止晶粒粗化和软化的措施是控制焊接线能量，一般焊接线能量不超过20kJ/cm。铸件焊后热处理是消除较大缺陷补焊后造成的内应力的有效方法，是电站阀门铸钢件在长期使用中保持稳定的组织状态的必要手段，有助于控制铸件内在质量。选择合适的焊接材料也是非常重要的，国内焊条牌号R717和符合美国AWSSFA5.5中的E9015－B9电焊条均能满足要求。3 轧锻件结构焊接
阀门的结构焊接是指阀门主体（阀体）与接管、阀体与阀座的连接焊缝或其他阀件之间的连接焊缝。电站阀门的结构焊接与铸件补焊相比，结构焊接增加了P91/F91、P92/F92等锻件材料，铸件补焊注重于补焊部分与原材料的均质性，而结构焊接更注重于连接焊缝的力学性能满足于使用要求。
由于铸件补焊受补焊位置所限只能采用焊条电弧焊，而结构焊接是设计的焊缝结构，可采用熔化极（GMAW）气体保护焊、非熔化极（GTAW）气体保护焊及埋弧自动焊（SAW）等高效率的焊接方法。
表2中10Cr9Mo1VNbN、10Cr9MoW2VNbBN钢管材料与F91、F92锻件材料的化学成分和力学性能的对比，其化学成分基本一致。GB5310给出了冲击韧性指标，而ASTMA182无此项要求。
表2 10Cr9Mo1VNbN等锻件材料的化学成分和力学性能
在10Cr9Mo1VNbN类钢的焊接中，首先考虑的是焊缝金属与母材的一致性。一般说，在所有冷却条件下，10Cr9Mo1VNbN类钢焊缝金属组织均为马氏体（或少量的铁素体），其焊态硬度可达450HV。因此，应特别注意焊缝氢致裂纹的产生。所以，焊接过程中选择正确的预热温度和层间温度。对一些厚大工件，可采用手工钨极氩弧焊封底+焊条电弧焊+埋弧自动焊的组合工艺方法，并注意焊接要点的控制。
①钨极氩弧焊封底焊时，采用ER90S－B9焊丝，工件预热≥160℃。为保证封底焊透、成型好、不氧化，焊接时背面应充氩气保护。焊后缓冷至室温进行渗透检查。
②封底焊后，采用焊条电弧焊焊2～3层以便采用埋弧自动焊。焊条电弧焊施焊时，采用E9Mo-15或E9015-B9电焊条，工件预热≥205℃。施焊时，层间清理焊渣，并控制层间温度在205～300℃之间。
③埋弧焊接时，采用ER90S－B9焊丝。施焊过程中应控制层间温度，当工件温度低于205℃时，必须加热至205～300℃之间方可施焊。
当10Cr9Mo1VNbN类钢的焊接完成后，由于工序的限制，往往不能立即进行焊后热处理，为了保证扩散氢有足够的时间逸出，避免裂纹产生，焊后应立即进行焊缝消氢热处理，温度为375±5℃，保温2h，缓冷至室温。焊缝冷却到室温，消除焊缝中未转变的奥氏体，使奥氏体－马氏体转变充分。因为转变的奥氏体内能滞留相当量的扩散氢。
同时，残余奥氏体不受回火处理的影响，而在冷却后转变成新的未经回火的马氏体。此外，如果最终热处理温度选择不当，会引起冲击韧性下降。对于10Cr9Mo1VNbN类钢的焊缝，焊后消除应力热处理温度为740～760℃。
表3 10Cr9Mo1VNbN类钢焊接用焊条、焊丝的化学成分 Wt%
密封面耐磨堆焊 4.1 堆焊材料
电站阀门密封面常用堆焊材料有司特立合金（stellite）、D547Mo、SF－5T及SF－6T等。
司特立合金是国内外阀门密封面较为常用的堆焊材料，是以钴为基本成分，加入铬、钨等元素组成的合金。合金的组织一般是奥氏体加碳化物加共晶组织，根据成分不同可以是亚共晶、共晶或过共晶组织。具有优良的耐腐蚀、耐磨损、耐冲蚀和高温抗蠕变性能，满足了作为阀门密封面的使用性能的需要。
司特立合金的组织与含碳量密切相关，当含碳量较低时，其组织是由树枝状结晶的铬、钨初晶和奥氏体与铬、钨复合碳化物的共晶体组成。随着含碳量的增加，奥氏体数量减少，共晶体增多，这种组织属于亚共晶型。当含碳量较高时，则显现为过共晶组织，由粗大的一次铬、钨复合碳化物加固溶体与碳化物的共晶体组成。通常司特立合金可以通过调整碳和钨的含量来改变其硬度和韧性，以适应不同的用途。由于司特立合金作为阀门密封面材料具有耐冲蚀、耐腐蚀、耐擦伤、耐磨损和高温红硬性等一系列优良使用性能，长期以来应用在电站阀门密封面上，实现了其安全性、可靠性要求。D547Mo焊条是在D557、D547等焊条的基础上发展起来的，D547Mo焊条适用于温度低于570℃、压力小于14MPa、介质为过热蒸汽的电站阀门密封面堆焊。其合金组成除采用一定量的硅元素强化外，还加入钼、钨、钒和铌等元素进行强化。钼、钨、钒和铌等元素能提高堆焊金属的热硬性，具有较强的时效硬化作用，同时钼还能改善材料的耐蚀性，铌可提高材料的抗晶间腐蚀性能。D547Mo焊条堆焊金属具有良好的高温抗擦伤、抗腐蚀等性能，有较高的高温硬度和良好的热稳定性和抗热疲劳性。堆焊金属时效硬化效果显著，随着时效时间的增加，硬度和抗擦伤性能有进一步提高。
SF－5T是一种新型电站阀门用堆焊焊条，其合金组织以铬和锰为基础，加入钨、钼、钒和硼元素强化。金相组织是以奥氏体为基体并含有少量的铁素体，第二相硬质项是Fe2B和Cr2B以骨络状或网状分布的共晶硼化物，并有一定量的条状M23（C、B）6碳硼化物和豆状碳化物分布在晶界，形成耐磨骨架。合金中钨、钼和钒元素提高了堆焊层的红硬性和高温二次硬化效应。适用于介质温度低于500℃、压力小于6.4MPa的阀门密封面堆焊。SF－6T也是一种新型电站阀门用堆焊焊条，其合金组织以碳、铬、锰为基础，加入钼、硼元素强化。金相组织是以奥氏体为基体，二次相是碳化物、硼化物硬质项，碳化物类型为M23C6、M7C3、和M7（C、B）3碳硼化物，呈片状分布在枝晶间形成耐磨骨架。硬质相占焊层平均面积的13.5%，堆焊层高温组织稳定。硬质相的数量、结构、形态及分布对提高堆焊合金的各种高温使用性能和抗裂性起决定性作用。适用于介质温度低于555℃、压力小于17.0MPa的阀门密封面堆焊。
表4 电站阀门密封面材料堆焊金属化学成分 Wt%
常用工艺方法有焊条电弧焊（SMAW）、钨极气体保护焊（GTAW）、埋弧焊（SAW）和等离子弧焊（PAW）等。堆焊金属的稀释率是评价堆焊层质量的重要指标。稀释率大，基体材料混入焊层熔敷金属的量多，改变了堆焊合金的化学成分，严重影响堆焊合金的性能，如硬度、耐蚀性、耐磨性和耐热性等。由于各种堆焊工艺方法的特点不同，亦产生不同的稀释率，且不同的堆焊材料堆焊在不同的基体母材上，由稀释率所产生的作用也不尽相同。欲获得低稀释率或无稀释率的表面工作层，则需根据堆焊材料和堆焊方法，合理地选择堆焊层数和厚度。4.2 堆焊工艺
（1）焊前准备
工件表面粗糙度Ra值应在12.5μm以下，并应严格清除表面的水、锈及油等污物，基体不得有裂纹、气孔或包砂等缺陷，棱角处应倒成圆角。焊前应根据基体材料和工件的刚度进行预热。在基体表面堆焊奥氏体不锈钢过渡层，加工平整后再进行耐磨堆焊，以提高抗裂性，避免产生裂纹。
（2）操作要点
尽量采用平焊位置。焊条摆动幅度不宜过大，一般不超过焊条直径的3倍。为减小基体熔深，堆焊时尽量采用规定电流的下限。多层堆焊，控制每层堆焊厚度在2mm左右，须堆焊3层以上。各层须用砂轮或钢丝刷进行清渣处理，并控制层间温度不低于预热的温度。堆焊结束时，逐渐熄灭电弧，以免在熄弧处熔池金属急冷而产生“火口”裂纹。焊后应进行消除应力热处理，或缓冷处理。
（3）堆焊返修
如堆焊层有局部“缺肉”等缺陷，可以局部补焊，但需按堆焊工艺（包括焊前预热、焊后处理等）进行补焊。如堆焊层有裂纹或缺陷面积较大，可将堆焊层全部加工去除，重新堆焊。同一部位缺陷补焊次数不得超过两次。5 结语
电站阀门高温耐热钢的焊接无论是铸件毛坯的补焊还是轧锻件的结构焊以及密封面堆焊，在焊接实施前均应进行焊接工艺评定。为验证所拟定的焊接工艺的正确性所进行的验证过程及结果的评价，工艺评定应根据图样的规定或技术规格书的要求按照相应的标准进行。评定合格的工艺评定报告是编制指导生产的工艺文件依据之一，并作为产品的交工验证文件备查。
堆焊工艺评定的一般过程是编制焊接工艺评定指导书，按照拟定的工艺参数堆焊工艺评定试件，试件外观和无损检验，试件破坏性检验（化学成分、金相检验及硬度检验等），检验结果评价，编制工艺评定报告。任一焊接工艺评定标准，都规定了所作的工艺评定可以有条件的覆盖一定范围，包括基体材料、填充材料以及焊接参数中的一些非重要变素等，当产品工件的基体材料或焊接工艺方法及一些焊接参数的改变超出了工艺评定标准规定的范围时必须重新进行工艺评定。
铝合金材料MIG焊接工艺探讨 篇3
摘 要：焊接铝合金材料中厚板时，常用的焊接方法有TIG和MIG两种焊接方法。如果使用TIG焊接方法，工艺和操作技术比较简单，焊接质量稳定，主要是工作效率非常低。使用MIG焊接方法，焊接工艺复杂，操作技术要求高，焊缝易产生气孔，且熔敷填充金属与母材难熔合，导致焊接质量难于保证，是铝合金材料采用MIG焊接方法的两大难题。但具有比TIG焊接方法高十多倍的工作效率。本文通过探讨分析，实践试验去了解铝合金材料采用MIG焊接方法的焊接性、焊接工艺、操作技术和解决两大焊接技术难点的工艺措施。
关键词：铝合金 实践试验 焊接工艺
中国分类号：671.8 文献标识码：A
Abstract： Both of TIG and MIG welding methods are always used for thick aluminum alloy steel materials. The practice technique and welding procedure of TIG is simple and the welding quality is stable， but the efficiency is very slow. The practice technique of MIG is very complex and hard， the porosity always comes out in the seams. Deposited metal may be incomplete fusion with base metal and the quality is out of control. These are main difficulties on the thick aluminum alloy steel materials， but the efficiency of MIG is more than 10 times of TIG. This paper analyzes and tests the welding ability， welding procedure and practice technique of MIG for the aluminum alloy steel materials， and puts forward the feasible treatment scheme to resolve the main difficulties.
Key words： Aluminum alloy steels； Practical testing； Welding technique
1 前言
进行铝合金材料MIG焊接工艺试验研究，一是为推动焊接操作技术的改进发展，促使新工艺、新技术的高效生产率得以体现，特别是焊接中厚板的工件，采用MIG焊接方法比TIG焊接方法具有非常明显的优势。二是为今后公司承接海工产品、化学品船、LPG、LNG等船舶的建造积累经验和作技术储备。
2 研究试验目的
（ 1 ） 通过实践试验，探讨铝合金MIG焊接容易产生气孔和难熔合的问题，如何改进焊接工艺技术，并制定工艺措施，将产生气孔和难熔合的机率降低到许可范围内，确保焊接质量的稳定性；
（2）了解铝合金材料在新工艺、新技术中的使用性能，焊接工艺技术；
（3）制定正确合理的焊接工艺和操作方法，编制适用生产的工艺规程和技术参数。
3 实践试验
3.1 材料性能
铝合金具有良好的耐蚀性，较高的比强度、导电性、导热性及塑性。性能随其纯度的变化而变化，纯度越高，强度越低，塑性越高；另一特点是，随着温度的升高，抗拉强度降低，反之则抗拉强度增高。
3.2 工件清洁
铝合金材料焊前工件和焊材经过清理后，应及时施焊，如果存放时间较长，就会新生氧化膜。从清理到焊缝焊完一般在4小时内完成。正常情况下清理工作采用酒精、丙酮等有机溶剂擦拭母材表面附属油污，然后用不锈钢丝砂轮或专用刮刀去除坡口及两侧20 mm范围内的氧化膜，露出金属光泽。不能采用普通砂轮片、钢丝轮、砂纸等作为清理工具，防止在打磨清理中砂粒或其它杂质被压入母材内，而焊接时产生焊接缺陷。尽量不采用机械清理方法，因其对氧化膜的去除不易彻底。
采用多层多道焊接时，焊道层间要清洁干净，不允许残留任何杂质。必要时，还要采用刨焊根刀片对焊缝表面进行刨磨，深度为0.5～1 mm。
3.3 操作方法
TIG和MIG两种焊接方法，都同属惰性气体保护电弧焊，而高纯氩气是两种铝合金材料焊接方法最常用的保护气体，与其它气体相比，具有引弧容易、电弧电压稳定、保护效果好、导热系数小的特点，最重要是具有良好的阴极破碎作用，对铝合金表面难熔合高熔点的氧化膜十分关键。
TIG焊的电极是不熔化的，不存在熔敷金属的过渡问题；MIG焊的电极是熔化的，因此存在熔敷金属的过渡问题。
如果焊接中厚度以上的板材，必要时用加温烘干枪对焊缝进行焊前加温，温度不超过150 ℃。因焊接时起始端温度相差大太，加上母材导热性强，焊缝冷却速度过快，导致不熔于焊缝金属的杂质难于溢出表面，形成焊接缺陷。
3.4 焊接缺陷
（1）气孔是铝合金材料在焊接过程中最易产生的缺陷，当板材厚度小于6 mm时，气孔较易控制；焊接中厚度或以上板材时，产生气孔的因素就比较复杂和不易撑控，除自然环境条件和工艺因素的影响外，氢是产生气孔的主要因素。氢的来源主要是弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材所吸附的水分、母材表面氧化膜的吸附水分。因其液体熔池在高温下很容易吸收大量气体，在液态凝固时，溶解度急剧下降，焊后冷却凝固较快，气体析出过程较慢，而聚集在焊缝中形成气孔。endprint
（2） 在焊缝雾化区和起弧端产生较多不规则分布的黑素污物，和在焊缝层道间存有大量污渣和氧化物，说明气体保护效果差，焊接电弧受到干扰，导致熔敷金属过渡和弧长不稳定，造成焊缝成型不良，雾化区变窄，也是产生气孔的原因之一。
（3） 采用单面焊双面成形焊接工艺，在无保护工装情况下焊接，焊缝缺陷比较明显。由于受焊接热的影响，焊接接头易软化，高温时的强度和塑性又低，焊接过程中大量的热能被迅速传导到基体金属内部，使基体金属近缝区的力学性能下降，不能支撑基体面层的液体金属，而使受压母材在软化状态时下陷，成形不良焊缝。
4 工艺措施
铝合金材料在焊接过程中易发生各种焊接缺陷，因其材料特性和焊接工艺措施比较复杂，焊接时应采用如下措施：
（1）母材与焊接材料的匹配选择要正确；
（2）制定材料的清洁和保护工艺措施；
（3）确保焊接气体的纯度和输送密封性；
（4）使用专用清洁工具，焊缝须连续焊接，尽量在短时间内施焊完毕；
（5）在湿度>80%时，不适宜焊接，和焊接中厚度以上板材时，要用加温烘干枪烘干；
（6）对焊缝两侧进行加温烘干，温度不宜超过150 ℃；
（7）严控焊接速度、焊层厚度，焊具角度和焊丝干伸长度及层间温度等工艺；
（8）严控氢的含量和来源（焊丝、焊条、熔剂、气体、母材氧化膜、作业环境）；
（9）薄板焊接时，选用的工装夹具要合适，尽量采用平焊；
（10）TIG焊时，选用大电流高速焊。MIG焊时，选用大电流和较慢焊接速度，延长熔池存在时间，可有效防止气孔产生；
（11）严格执行制定的焊接工艺流程，尽量采用热能量集中，功率大的焊接方法；
（12）MIG焊时，采用喷射过渡焊接，电弧电压要偏低，使熔滴处于喷射过渡中的喷滴过渡，将弧长控制在喷射与短路过渡之间，这种熔滴过渡形式的焊缝成形美观，焊接过程稳定，不利于气孔的产生。
焊接试验参数见表1。
5 实践试验效果
通过各种实践试验和分析研究，基本确定焊接工艺参数和操作技术规程，并不断改进调整。试验焊缝经无损探测和力学破坏性检验，结果表明，焊接气孔数大幅下降，控制在标准范围内，焊缝熔合区的焊接质量明显提高。焊缝两侧黑素污物少并远离熔合区，说明雾化区的气体保护效果好，焊接电弧不受干扰，保证了焊接效果和内在质量，且焊缝外形美观和焊接质量稳定。
试件经ABS（AWS）标准检测试验，各项数据值均符合要求。
参考文献
[1]宋天虎、陈剑虹、吴林等.焊接手册.焊接方法及设备第2版（1-3册） [M].2001.
镁合金的焊接工艺 篇4
1 铝合金材料特点
铝是银白色的轻金属, 具有良好的塑性、较高的导电性和导热性, 同时还具有抗氧化和抗腐蚀的能力。铝极易氧化产生三氧化二铝薄膜, 在焊缝中容易产生夹杂物, 从而破坏金属的连续性和均匀性, 降低其机械性能和耐腐蚀性能。
2 铝合金材料的焊接难点
极易氧化。在空气中, 铝容易同氧化合, 生成致密的三氧化二铝薄膜 (厚度约0.1-0.2μm) , 熔点高 (约2050℃) , 远远超过铝及铝合金的熔点 (约600℃左右) 。氧化铝的密度3.95-4.10g/cm3, 约为铝的1.4倍, 氧化铝薄膜的表面易吸附水分, 焊接时, 它阻碍基本金属的熔合, 极易形成气孔、夹渣、未熔合等缺陷, 引起焊缝性能下降。
易产生气孔。铝和铝合金焊接时产生气孔的主要原因是氢, 由于液态铝可溶解大量的氢, 而固态铝几乎不溶解氢, 因此当熔池温度快速冷却与凝固时, 氢来不及逸出, 容易在焊缝中聚集形成气孔。氢气孔目前难于完全避免, 氢的来源很多, 有电弧焊气氛中的氢, 铝板、焊丝表面吸附空气中的水分等。实践证明, 即使氩气按GB/T4842标准要求, 纯度达到99.99%以上, 但当水分含量达到20ppm时, 也会出现大量的致密气孔, 当空气相对湿度超过80%时, 焊缝就会明显出现气孔。
焊缝变形和形成裂纹倾向大。铝的线膨胀系数和结晶收缩率约比钢大两倍, 易产生较大的焊接变形的内应力, 对刚性较大的结构将促使热裂纹的产生。
铝的导热系数大 (纯铝0.538卡/Cm.s.℃) 。约为钢的4倍, 因此, 焊接铝和铝合金时, 比焊钢要消耗更多的热量。
合金元素的蒸发的烧损。铝合金中含有低沸点的元素 (如镁、锌、锰等) , 在高温电弧作用下, 极易蒸发烧损, 从而改变焊缝金属的化学成分, 使焊缝性能下降。
高温强度和塑性低。高温时铝的强度和塑性很低, 破坏了焊缝金属的成形, 有时还容易造成焊缝金属塌落和焊穿现象。
无色彩变化。铝及铝合金从固态转为液态时, 无明显的颜色变化, 使操作者难以掌握加热温度。
3 铝合金材料焊接的工艺方法
3.1 焊前准备
采用化学或机械方法, 严格清理焊缝坡口两侧的表面氧化膜。
化学清洗是使用碱或酸清洗工件表面, 该法既可去除氧化膜, 还可除油污, 具体工艺过程如下:体积分数为6%~10%的氢氧化钠溶液, 在70℃左右浸泡0.5min→水洗→体积分数为15%的硝酸在常温下浸泡1min进行中和处理→水洗→温水洗→干燥。洗好后的铝合金表面为无光泽的银白色。
机械清理可采用风动或电动铣刀, 还可采用刮刀、锉刀等工具, 对于较薄的氧化膜也可用0.25mm的铜丝刷打磨清除氧化膜。
清理好后立即施焊, 如果放置时间超过4h, 应重新清理。
3.2 确定装配间隙及定位焊间距
施焊过程中, 铝板受热膨胀, 致使焊缝坡口间隙减少, 焊前装配间隙如果留得太小, 焊接过程中就会引起两板的坡口重叠, 增加焊后板面不平度和变形量;相反, 装配间隙过大, 则施焊困难, 并有烧穿的可能。合适的定位焊间距能保证所需的定位焊间隙, 因此, 选择合适的装配间隙及定位焊间距, 是减少变形的一项有效措施。
3.3 选择焊接设备
目前市场上焊接产品种类较多, 一般情况下宜采用交流钨极氩弧焊 (即TIG焊) 。它是在氩气的保护下, 利用钨电极与工件问产生的电弧热熔化母材和填充焊丝的一种焊接方法。该焊机工作时, 由于交流电流的极性是在周期性的变换, 在每个周期里半波为直流正接, 半波为直流反接。正接的半波期间钨极可以发射足够的电子而又不致于过热, 有利于电弧的稳定。反接的半波期间工件表面生成的氧化膜很容易被清理掉而获得表面光亮美观、成形良好的焊缝。
3.4 选择焊丝
一般选用301纯铝焊丝及311铝硅焊丝。
3.5 选取焊接方法和参数
一般以左焊法进行, 焊炬和工件成60°角。焊接厚度15mm以上时, 以右焊法进行, 焊炬和工件成90°角。
焊接壁厚在3mm以上时, 开V形坡口, 夹角为60°~70°, 间隙不得大于1mm, 以多层焊完成。壁厚在1.5mm以下时, 不开坡口, 不留间隙, 不加填充丝。焊固定管子对接接头时, 当管径为200mm, 壁厚为6mm时, 应采用直径为3~4mm的钨极, 以220~240A的焊接电流, 直径为4mm的填充焊丝, 以1~2层焊完。
4 铝合金焊接裂纹的防止措施
根据铝合金焊接时产生热裂纹的机理, 可以从冶金因素和工艺因素两个方面进行改进, 降低铝合金焊接热裂纹产生的机率。
在冶金因素方面, 为了防止焊接时产生晶间热裂纹, 主要通过调整焊缝合金系统或向填加金属中添加变质剂。调整焊缝合金系统的着眼点, 从抗裂角度考虑, 在于控制适量的易熔共晶并缩小结晶温度区间。由于铝合金属于典型的共晶型合金, 最大裂纹倾向正好同合金的"最大"凝固温度区间相对应, 少量易熔共晶的存在总是增大凝固裂纹倾向, 所以, 一般都是使主要合金元素含量超过裂纹倾向最大时的合金组元, 以便能产生"愈合"作用。而作为变质剂向填加金属中加入Ti、Zr、V和B等微量元素, 企图通过细化晶粒来改善塑性、韧性, 并达到防止焊接热裂纹的目的尝试, 在很早以前就开始了, 并且取得了效果。
在工艺因素上, 主要是焊接规范、预热、接头形式和焊接顺序, 这些方法都是从焊接应力上着手来解决焊接裂纹。焊接工艺参数影响凝固过程的不平衡性和凝固的组织状态, 也影响凝固过程中的应变增长速度, 因而影响裂纹的产生。热能集中的焊接方法, 有利于快速进行焊接过程, 可防止形成方向性强的粗大柱状晶, 因而可以改善抗裂性。采用小的焊接电流, 减慢焊接速度, 可减少熔池过热, 也有利于改善抗裂性。而焊接速度的提高, 促使增大焊接接头的应变速度, 而增大热裂的倾向。可见, 增大焊接速度和焊接电流, 都促使增大裂纹倾向。在铝结构装配、施焊时不使焊缝承受很大的钢性, 在工艺上可采取分段焊、预热或适当降低焊接速度等措施。通过预热, 可以使得试件相对膨胀量较小, 产生焊接应力相应降低, 减小了在脆性温度区间的应力;尽量采用开坡口和留小间隙的对接焊, 并避免采用十字形接头及不适当的定位、焊接顺序;焊接结束或中断时, 应及时填满弧坑, 然后再移去热源, 否则易引起弧坑裂纹。对于5000系合金多层焊的焊接接头, 往往由于晶间局部熔化而产生显微裂纹, 因此必须控制后一层焊道焊接热输入量。
对于铝合金的焊接, 母材和填充材料的表面清理工作也相当重要。材料的夹杂在焊缝中将成为裂纹产生的源头, 并成为引起焊缝性能下降的最主要原因。
参考文献
[1]罗树方.焊接手册一一焊接方法及设备 (第二版) 第1篇第5章[M].北京:机械工业出版社, 2001.
铝合金焊接的清洁方法 篇5
1、焊前清理 清理的目的是去除焊件表面的氧化膜和油污，这是防止产生气孔、夹渣的重要措施，1）化学清洗 效率高、质量稳定、适用于清理焊丝及尺寸不大、成批生产的焊件。化学清洗分浸洗法和擦洗法两种，清洗剂及清洗工艺，2）机械清理 先用有机溶剂(丙酮、松香或汽油)擦拭焊件表面的油污，然后用细铜线刷至表面露出金属光泽，或者用刮刀清理表面，
清理后的焊件应在 4h 内施焊，否则应重新清理。2、垫板 为了保证焊透并使焊件不致焊穿或塌陷，焊前可在接缝下面安放垫板。垫板材料可采用石墨、不锈钢或碳钢，表面开一圆弧形槽，以保证反面焊缝成形。3、预热 对薄、小的焊件一般可以不用预热。焊接厚度超过 5mm 的焊件时，为了使接缝附近达到所需要的温度，焊前应对焊件进行预热，预热温度为 100～300℃。
铝合金焊接的方法探究 篇6
关键词：焊接方法；工艺参数；修复；抗腐蚀性
中图分类号：TG457 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 12-0000-01
一、铝合金性能简介和焊接准备工作
（一）性能
铝属于轻金属，自然界常见的铝呈现为白银色，便于塑造成需要的材料形状。导电性能良好和导热性能良好，出现氧化状况不会大幅度改变自身性状，便于长期使用，对腐蚀不敏感，易于保存。但是它自身的性能也有缺点，它容易和氧气产生常见的三氧化二铝。这种性能不利于进行焊接，使得焊接出现困难，所以在实际焊接中要注意这一问题。
（二）具体准备
首先在焊接前要及时进行清理工作，去除表面的常见三氧化二铝以及一些污物。可以采用的方法是利用化学药剂进行清理，使用有机的化学药剂进行浸润，时长根据不同的药剂具体设定。当然也可以采用快速的擦拭洗濯方法去除污渍。这种药剂的清除方法，能在短时间能完成大量零件的清洗，但是对零件的尺寸有要求，适用于尺寸相应较小的铝合金清洗。当然除了药剂方式外也可以使用机械工具帮助清理，不如铜丝刷子、刮刀等工具。不可使用含其他不利于焊接物质的工具如砂纸。这种方法适用于相对尺寸大的铝合金零件。其次在清理工作完成之后进行垫板的准备，在高温状态铝以液体形态存在，要让焊接避免下陷，需要在焊接前在焊接位置附近利用板材垫住。比如不锈钢板，碳板等等。当然作为准备工艺之一，当然不是简单的放一个垫板就完成，垫板表面需要有形状要求，通常为圆弧形状，这样可以促进反面焊接缝隙的成型操作。进一步准备工作是不能直接进行焊接，要提高材质温度，通常温度范围在100摄氏度以上200摄氏度以下。加热工具有喷灯等工具。这样做是为了避免在焊接时，瞬间温度过高出现气孔，导致零件质量不合格的情况出现。
二、常见焊接问题以及简单修复方法
在实际焊接工作中，也常会出现各种各样的问题，下面就常见问题进行说明。在焊接中有时候焊缝变形和形成裂纹倾向大，使得过大的焊接变形的内应力较大，会产生相应的裂缝，影响铝合金零件质量；另外导热性能太好，也是铝合金的一把双刃剑，也会使得焊接的时候，大量的热被消耗掉；同时焊接中常常伴有合金中部分元素在焊接中被烧掉烧坏，降低了铝合金材料性能；焊接过程中由于高温使得铝的可塑性变差，成型困难；颜色变化小，对温度的控制难度较大。对于新手而言，焊接中出现不合格材料，出现劣质材料是正常过程，但也因为这个因素，新手赢掌握简单的修复方法，那就要熟悉加热技术，了解如何简单进行强度测试，准备焊接、加热、打磨等简易工作，在出现错误后，保证心态。这样就可以解决大件铝的连接，搭接，角接，补大洞小件铝及精密铝的磨损修复，气孔修复，裂纹修复，面与面的全面叠焊等简单修复问题。
三、常见铝合金材料焊接技术操作方法介绍
首先TIG焊接在铝合金焊接方面应用较多，焊接的效率高。工艺有手工方式和自动方式两种。后期又出现了脉冲式。技术相对领先于另两种方法，但也存在自身缺点，使用过程要求高，不适合与批量生产；激光焊接技术，特点是对单点处理集中性能好，效率相对较高。焊缝出现的几率很低；应用最广泛的是氩弧焊，TIG也可以划分为氩弧焊的一种特殊焊接方法。在实际焊接操作中，要注意焊枪的角度，通常为70度左右，焊丝与零件的角度大约为20度。通常操作使用左焊接方法，移动方向是由右方至左，用左手拿住焊丝，选择舒服的拿焊丝方式，及时的反复送进焊丝。完成收弧的时候，要使用自动电流衰减装置，如果是老设备，没有自动衰减装置，就要利用角度的改变，减少热量的传递，惯性收弧，不可直接收弧。
四、结束语
本問从铝的特性入手，深入了解材料特性，由特性出发，了解焊接工艺方法同时关注焊接时候常见问题，进行简单归纳。同时注重了实际操作，不仅仅侧重于设备的帮助，还要熟练操作设备，熟练掌握操作技术。注重实践焊接工艺方法的使用，在错误出现时要掌握简单的修复方法。
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铝合金的焊接工艺和生产应用 篇7
关键词：铝合金,焊接缺陷,焊接工艺,生产应用
1 铝合金焊接性能
1) 极易氧化。铝与氧亲和力极大, 任何温度下都会氧化, 在母材表面形成氧化铝薄膜, 组织致密, 保护着母材表面, 阻碍母材的熔化和熔合, 易产生未焊透缺陷;生成的氧化膜密度大, 不易浮出熔池表面, 容易在焊缝中形成夹渣缺陷。焊前应去除母材表面氧化膜, 焊接过程中采取保护措施, 防止熔池氧化。钨极氩弧焊时, 应选用交流电源, 利用阴极物化作用, 去除氧化膜。
2) 易产生气孔。液态铝可溶解大量的氢气, 固态时几乎不溶解, 因此, 氢在焊接熔池快速冷却、凝固结晶过程中, 来不及逸出熔池表面, 在焊缝中形成气孔。
3) 易产生热裂纹。铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍, 凝固时的体积收缩率较大, 焊件的变形和应力较大, 在脆性温度区间内易产生热裂纹。
4) 熔化时无色泽变化, 加上高温下强度和塑性降低, 使操作者难于掌握加热温度, 容易引起熔池金属的塌陷和烧穿。
5) 合金元素易蒸发和烧损。铝合金含的低沸点合金元素, 如镁、锌、锰等, 在焊接电弧和火焰作用下, 极易蒸发和烧损, 从而改变了焊缝金属的化学成分和性能。
2 铝合金常见焊接缺陷
2.1 气孔
主要原因:焊丝有杂质;焊丝表面受潮;焊缝接头有杂质;母材或焊丝氢含量超标;接头间隙太窄引起集中气孔;不利的焊接位置;气体保护时间太短;气体不纯;气体流量不均匀;焊接电弧过长;焊枪角度太小。
防范措施:保证焊丝清洁, 存放于清洁的环境中;焊前清理焊缝, 如预热;选用合格的焊丝, 提高要求;适当的坡口间隙控制;选用有利的焊接位置;调整气体流量至最优;调整焊枪角度等。
2.2 裂纹
主要原因:焊缝硬化;内部应力;低熔点金属重熔引起热影响区边界晶粒脱离。
防范措施:选用焊接性能最佳焊丝;控制焊缝收弧;选用适当的焊接顺序;减小热输入等。
2.3 夹杂物
主要原因:由于保护气体流量不足或中断导致氧气浸入而氧化焊缝;焊缝前道清理不充分;钨极电流过高或因熔池接触而产生钨杂质。
防范措施:调整气体流量至最优;清理焊缝, 优化电弧环境;减小钨极电流并减小钨极直径, 钨极末端不能和熔池相接触等。
3 焊接工艺
3.1 焊接方法
能焊铝合金的方法很多, 各具特色, 常用的焊接方法有气焊, 焊条电弧焊, 钨极氩弧焊, 熔化极氩弧焊, 等离子弧焊, 摩擦焊, 钎焊。其中钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊在生产中应用较多。
3.2 焊接材料
铝合金是在纯铝中加入合金元素如镁、锰、硅、铜、锌等后获得不同性能的金属材料。按合金系列, 铝及铝合金可分为:1×××系 (工业纯铝) 、2×××系 (铝-铜) 、3×××系 (铝-锰) 、4×××系 (铝-硅) 、5×××系 (铝-镁) 、6×××系 (铝-镁-硅) 、7×××系 (铝-锌-铜-镁) 、8×××系 (其他) 、9×××系 (备用) 九类合金。
在选择焊丝时, 选用等强和等化学成分原则。常用的铝焊丝有ER1100、ER4043、ER4047、ER5183和ER5356。
1系铝合金可以选用含钛焊材, 可以减少裂纹, 依靠强化晶粒减少焊接金属的敏感性;
4系焊材因作阳极化处理呈深灰色, 硅含量越高, 颜色越深, 此类焊材专门用于防止焊缝硬化裂纹包括深度切削和高强度约束;
5系焊材, 如果着重考虑耐腐蚀性和颜色匹配, 填充材料和母材的镁含量应相近, 如果着重考虑焊缝金属强度的高抵抗性和开裂, 焊材的镁含量应在4.5%~5%, 锆和铬可以减少裂纹, 依靠强化晶粒减少焊接金属的敏感性, 锆也能减少热裂纹产生的可能性。大于65℃的工作环境中, 焊材镁含量≥3%时容易产生晶间腐蚀, 在镁含量增加或压力工作的条件下, 敏感性会随之增加, 留有余量对焊缝金属稀释影响有利。焊材镁含量<3%时可以提高抗晶间腐蚀能力, 当工作环境存在潜在因素可能导致晶间腐蚀, 焊缝金属的镁含量应接近于母材的镁含量, 不能超过。
3.3 焊前清理
焊前严格清楚工件表面氧化膜和油污, 通过机械清理或化学清理, 清除质量的好坏直接影响工艺与产品的质量。
3.4 预热
薄小工件一般不用预热, 厚度10mm以上时可进行焊前预热, 未强化的铝合金预热温度一般为100~150℃;经强化的铝合金, 包括镁含量4%~5%的铝镁合金, 预热温度不应超过100℃。预热亦可减小变形, 减小裂纹倾向等。焊接过程中, 应控制道间温度不超过150℃。
4 生产应用
4.1 存放和处理
为了避免腐蚀, 铝材和铁酸盐材料以及铜材不能存放在一起, 存放应标识清楚;焊接材料应存放于干燥的地方防止因天气原因而带来的影响。
4.2 加工
在焊透的双面对接焊时, 焊完一面后应清理其背面将要施焊的焊缝表面, 保证其清洁。清理时采用机械方法, 如:铣、錾、锯切、刨, 没有润滑油可用润滑剂代替;也可以使用等离子切割。
4.3 组焊
组焊时优先选用PA、PB、PC和PF位置焊接。
4.4 温度检测方法
当预热或中间退火时要求进行温度控制的时候, 需要进行温度检测, 如通过接触式高温计、测温蜡笔按要求记录;中间退火温度检测时应尽可能接近焊缝金属。
4.5 施焊
铝合金应在无污染、无灰尘和无金属粉末的专用洁净环境内施焊;施焊过程中层间温度不超过工艺规定;熄弧坑应填满并高于母材;多道焊时, 焊完一道后, 应用机械方法清除氧化膜;当焊接过程中发现不锈钢垫板熔化时, 应立即停止焊接, 去除相应部分的焊缝金属, 并将不锈钢垫板熔化位置和留在铝材上的痕迹做好记录。
参考文献
[1]陈祝年.焊接工程师手册第二版.北京:机械工业出版社, 2009.
铝合金激光焊接工艺分析 篇8
1 铝合金及其焊接的概述
铝和铝合金都具有非常优良的性能, 比如比强度高、耐腐蚀性强, 在许多的产业中都具有非常广泛的应用, 尤其在国防工业、机械等产业, 并且铝合金属于有色金属, 在应用的过程中需要进行焊接, 所以随着科学技术的飞速发展, 铝合金的焊接技术的研究也越来越深入, 因此, 激光焊接技术是科学技术的一大进步。
激光焊接技术的概述:激光焊接作为一种新型的焊接技术, 焊接热源直接是激光, 既可以避免能源的浪费, 又可以大大地提高焊接的效率, 同时, 激光焊接把机器人或者是数控机床作为运动系统, 减少人员的参与, 可以减少劳动力的浪费, 提高焊接的效率。激光热源除了具有可再生性和清洁无污染的优点之外, 还可以高度的聚焦和良好性能的传输, 因此可以将能量全部汇聚集中于一点, 避免热量的散失和浪费, 所以, 激光焊接能够提高焊接的效率和速度以及焊接的质量。因为激光焊接的光束是通过脉冲或者连续的激光束来实现的, 因此当激光束直接照射铝合金的表面时, 能够把金属表面的热量迅速扩散到铝合金的内部, 使铝合金快速的熔化形成一条焊缝, 同时在融化后的金属上形成一种反作用力, 最终将熔化的铝合金表面向下凹陷形成小孔。这个小孔具有强大的功效, 可以全部吸收激光光束照射时产生的能量, 并同时产生高温蒸汽, 蒸汽压力与壁层表面的张力形成一种动态的平衡。
1.1 激光焊接的功率
激光焊接具有一定的功率, 只有当焊接功率达到一定的高度时, 才能让焊接得以稳定、持续的进行, 否则焊接只能在铝合金的表面进行工作, 使得铝合金表面发生熔化, 从而焊接不能成功的进行。激光焊接的功率可以达到将铝合金表面以及内部全部焊接的高度, 甚至比此还要高, 所以激光焊接铝合金级可以提高效率和速度以及质量。
1.2 激光焊接的速度
因激光焊接功率高, 所以焊接时速度也相应得到提高, 焊接的速度不断提高能够使得熔深不断减小, 相反, 如果速度减慢, 就会使铝合金被过度的焊接甚至被焊接穿透, 因此, 选择激光焊接可以降低焊接失败的比例从而大大降低焊接成本。
1.3 激光焊接的优势
提高能量密度、提高焊接质量、增加焊接的精度和密度、焊接的效率速度高、焊接成本较低、可以在特殊条件下进行焊接、焊接时对铝合金其他部位影响小。
2 激光焊接在各个领域中的应用
2.1 在石油管道中的应用
在石油管道中, 应用铝合金管道可以增加管道的口径、增厚石油管道的管道壁, 让管道能够在一定时间内运输更多的石油。石油的运输具有非常高的危险性, 如石油发生泄漏, 会造成难以估计的财产损失、人员伤亡以及环境的污染和地下水的污染, 因此铝合金管道在焊接时一定要特别注意, 提高焊接的质量, 激光焊接在此时就可以发挥巨大作用, 通过激光焊接, 可以控制符合焊接的工艺, 可以在不用开坡口的前提下进行焊接的操作, 焊接时一次成型, 焊缝的质量高, 充分的避免了石油泄漏的风险, 提高了石油运输的安全性。
2.2 在汽车制造业中的应用
随着时代的高速发展和人们生活水平的日益高速化, 出门乘坐汽车已经习以为常了, 并且人们对于汽车的质量要求也越来越高, 因此汽车工业也在不断地寻找新型的材料和技术手段提高汽车的质量, 激光焊接技术在汽车工业中的到了越来越广泛地应用。美国最先将激光焊接铝合金技术引入到汽车制造业当中来, 经过一系列的实验, 激光焊接的铝合金制造出来的汽车, 将薄铝合金激光焊接之后制造成型, 不仅大大减轻了车身的重量, 而且减少了制造汽车的工序, 提高了制作效率, 得到了广大汽车制造业的欢迎与青睐。
2.3 在航空航天工业中的应用
众所周知, 航空航天工业需要高度精准高度精确的材料进行制造飞机等一系列航天器, 并且对于机器本身的重量要求也是非常的严苛, 用激光焊接的铝合金制造飞机等机器, 能够使得机身比平时可减轻20%左右, 制造成本也得到了大大降低。比如, 德国共管的部件生产厂运用激光焊接铝合金技术生产出的A350系列飞机的零件取得了巨大的成功。
3 激光焊接铝合金技术的难点
3.1 铝合金表面对激光具有反射性
因为铝合金是一种有色金属, 对各种光线都具有很强烈的反射性, 激光作为一种更加激烈的光束, 在铝合金的表面更加容易造成反射, 换句话说, 铝合金这种有色金属对于激光具有高反射率和较小的吸收率。除此之外, 金属都具有导热性, 因此铝合金也具有很强的导热性, 容易在用激光焊接的时候, 反射激光或者是将激光的热量迅速导移出去, 最终导致铝合金的焊接失败。因此, 在激光焊接铝合金的时候, 要严格注意并且迅速提高激光的功率密度, 防止被反射或者被传导, 争取在极端的时间用极高的密度对铝合金进行焊接, 这样就可以避免反射性等问题的出现。
3.2 在激光焊接铝合金时要做好充分的准备
因为铝合金有活泼、易被氧化等特性, 在其表面容易附着大量的灰尘水分等, 因此在焊接的过程中, 如果没有做好充足的准备, 表面附着的东西容易随着激光的快速焊接留在铝合金表面, 从而影响铝合金的质量和焊接的效果。因此, 在对铝合金进行焊接之前, 需要对铝合金表面进行清洁, 将表面的油污等清理掉。同时防止在焊接时发生氧化作用造成爆炸等安全威胁, 也需要对金属表面的氧化膜进行彻底的清洁, 彻底除去氧化膜。
4 铝合金的激光焊接存在的缺陷
尽管激光焊接有高效率、高速度并且能够大量降低成本, 激光焊接也存在着许多的缺点, 只有将这些缺陷全部弄清楚并且解决了, 才能够使得激光焊接铝合金技术得到更加广泛的应用。
4.1 气孔的缺陷
在上文中提出, 适度的气孔能够保持铝合金的内外平衡, 但是, 过量的气泡就会存在大量的缺陷, 避免出现大量气孔比较困难, 出现大量气孔时气孔不稳定, 在铝合金内部乱窜, 容易使得焊接部位出现裂缝, 所以清除气孔将是铝合金激光焊接技术需要突破的一大重要缺陷。
4.2 热裂纹缺陷
应用激光技术时, 需要提高温度和密度以达到快速焊接的目的, 这样容易在铝合金表面出现特裂纹, 从而使得焊接失败, 为了应对热裂纹, 科学家们已经想出应对的办法, 即在激光焊接时运用填充材料, 但是这种方法容易导致资源的浪费和劳动力的大量耗费。采取更加简便的办法应对热裂纹也是该技术即将解决的一项重大问题。
5 结束语
铝合金的激光焊接速度存在大量的优点, 在多种制造领域得到了广泛的应用, 也提高了机器本身的质量和制造速度, 但是激光焊接技术同样也存在许多的缺陷, 导致焊接的失败, 相信在科学家们的不断努力下, 该焊接技术会越来越成熟, 应用也越来越广泛。
摘要：铝合金作为一种轻金属材料, 在工业生产和制造中起到了非常重要的作用, 许多产业都需要使用铝合金, 但是铝合金的焊接却是工业生产中的一道难题。将高能量高密度激光技术应用于焊接铝合金, 对于铝合金来说是一项质的飞跃, 不仅解决了铝合金的焊接问题, 而且焊接出来的铝合金不易变形, 并且激光技术在焊接过程中, 速度非常快, 光束的质量非常好。但是, 激光焊接铝合金也存在一定的缺点, 导致铝合金在焊接时接口处容易出现裂缝, 所以, 文章结合铝合金激光焊接工艺对该技术进行分析, 从而将激光焊接优点发扬光大同时克服焊接时的缺点。
关键词：铝合金,激光焊接,硬度,复合焊接
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镁合金的焊接工艺 篇9
阀组件在往复泵的液力组件中是十分重要的零件 (主要易损件之一) 。它直接影响到泵的工作性能和使用寿命 (国家标准中规定阀组寿命不低于3000小时) 。由于阀组件是在承受高速冲击、高负荷的工况下工作, 阀及阀座易产生变形失效而失去了密封的作用。故要求零件除具有良好的综合机械性能外, 还要有相对高的强度和硬度。
在设计过程中, 通常采用碳素结构钢、合金结构钢、马氏体不锈钢等材料, 通过整体或局部淬火工艺就能达到使用要求。但对于防腐、防锈要求比较高的阀组件需采用奥氏体不锈钢材料, 如:ASTM304、ASTM304L、ASTM316、ASTM316L、1Cr18Ni9Ti。其本身含碳量极低, 无法采用常用的热处理方法提高阀口表面强度和硬度。 (固溶处理后硬度为HRC17~20, 达不到使用要求。) 采用奥氏体不锈钢做阀、阀座基体材料、阀组密封面 (阀口) 堆焊司太立合金, 可以达到以上要求。
司太立合金的特性:优点是具有较高硬度和韧性, 同时耐腐蚀, 耐高温。缺点是焊接工艺复杂, 且价格昂贵, 为一般奥氏体不锈钢的2-3倍。
图纸技术要求:a在阀及阀座密封面堆焊司太立合金;b厚度为2~3mm;c硬度HRC 40~45
2 工艺试验
2.1 往复泵阀组的类型及结构特点
常见的阀组分为平面和锥面结构。
(1) 平面阀组件, 阀见图1、阀座见图2。该阀组件的特点是:结构简单, 制造容易, 但密封性能不如锥面阀组好。
(2) 锥面阀组件, 阀见图3、阀座见图4。该阀组件的特点是:水利阻力小、过流能力强, 密封性能好, 但结构复杂, 制造相对困难。
2.2 工艺试验设计
根据阀组零件的尺寸、结构特点及司太立合金焊接技术要求, 先进行焊接工艺试验, 待取得成熟经验后再进行量产。试验设计的原则是:既考虑其工艺的合理性也要兼顾经济性。
(1) 堆焊沟槽的设计。为了保证阀口堆焊的厚度为2-3mm, 在工艺安排过程中, 要保留足够的加工余量。
锥面阀、阀座阀口沟槽设计示例, 如图5所示。平面阀、阀座阀口沟槽设计示例, 如图6所示。
(2) 焊材选择。按照阀组件阀口的技术要求, 初步选择钴基药皮焊条、钴基焊条、钴基焊丝三种焊材进行手工电弧堆焊;气体保护堆焊试验, 根据试验结果来确定焊材及焊接类型。
(3) 技术准备。选用奥氏体不锈钢ASTM 304、ASTM316L、1Cr18Ni9Ti作为堆焊零件试验基体材料, 焊接零件坯料按堆焊沟槽设计图纸加工, 焊条、焊丝、坯料等做焊前准备及安排焊后热处理。
(4) 工艺参数见表1。
(5) 试验结果见表2。
(6) 工艺调整
(1) 试验过程中, 发现以下问题:堆焊区域产生气泡、裂纹;堆焊操作困难。
(2) 分析原因:药皮焊条、焊条焊接应力过大废品率太高, 不适合作为阀口堆焊介质;焊接前零件表面不干净, 有脏物、油渍等;凹槽结构设计的不合理。沟槽尖角处易产生气泡, 深度过深、宽度不够。
(3) 采取措施:采用成品率较高的焊丝氩气保护堆焊工艺;修改沟槽结构, 尖角处改为圆角 (R1-R2) , 在保证阀口司太立合金厚度的前提下, 根据焊丝的规格, 给出合理的凹槽深度及宽度;焊接前用丙酮清洗零件表面。
3 工艺确定
进口焊丝成品率最高, 但价格太高, 故选用国产钴基焊丝作为产品量产焊接介质。
4 确定结果
5 结束语
镁合金的焊接工艺 篇10
1 NO6600氧气管道材质特点
对NO6600材料进行分析可知, 其是Inconel系统中镍铬铁 (Ni-Cr-Fe) 固溶强化耐蚀合金, 材质化学成分如表1所示, 其被广泛应用于生物化学、石油化工、冶炼、航空航天、海洋和环保等领域, 具有耐热性好、熔点高以及耐腐蚀好强度高等特点, 除此之外, 还具有良好的力学性能与抗氧化性能[1], 特别是在高温下具有极佳耐氧化性, 属于高级耐热合金, 可以使用到氧气管道上。NO6600材料的显微组织为奥氏体, 基体组织为γ奥氏体。故其母材与焊缝金属的晶粒均无法通过热处理得到细化。
2 NO6600氧气管道焊接的影响因素与性能分析
2.1 影响因素
NO6600氧气管道焊接的影响因素主要包括以下几方面:
(1) 焊件表面污染物。焊件表面的污染物大都是其表面氧化皮和能够引起焊件脆化的元素。对镍铬铁合金NO6600氧气管道进行分析可知, 其表面氧化皮 (主要是氧化镍) 的熔点 (2 090℃) 要高于母材 (1 370~1425℃) , 故在焊接中焊缝金属当中会形成细小的不连续的氧化物或是形成夹渣, 从而对焊接的精度造成严重影响。而脆化元素主要包括Zn、P、S、Sn和Pb等, 在进行焊接时, 各元素同Ni反应形成具有较低熔点的共晶, 从而导致焊件出现裂纹[2]。所以表面污染对加工质量的影响极大, 要特别注意焊接部位的清洁。
(2) 焊接热裂纹的影响。镍铬铁合金NO6600氧气管道的热裂纹敏感性较高, 热裂纹的形式主要包括结晶裂纹、液化裂纹以及高温失塑裂纹。其中, 结晶裂纹以发生于焊道弧坑处, 从而导致焊道出现火口裂纹;液化裂纹则集中在与熔合线相邻的热影响区当中;高温失塑裂纹除了可能发生在热影响区外, 还有可能发生在焊缝当中。需要说明的是, 各裂纹既有可能是宏观裂纹、也可能是微观裂纹。
(3) 限制热输入。对基于高热输入方法的NO6600氧气管道焊接工艺进行分析可知, 其在焊接过程中会对管道造成不利影响, 主要表现在, 受高温影响, 热影响区将发生退火现象且晶粒粒度变大, 而因高热输入也可能导致管道材质中的碳化物沉淀和管道偏析, 进一步增加了热裂纹出现的可能性。
因此, 在选择焊接方法与工艺时, 应对母材的晶粒尺寸予以充分考量, 因粗大晶粒晶界中具有较多的碳化物与金属化合物, 从而增加了热裂纹出现的几率, 故应尽可能选用晶粒粒度较小的母材[3]。
(4) 熔深影响。镍铬铁合金NO6600氧气管道因自身固有特性决定了其熔深较浅且熔敷速度较小, 易导致焊接过程中的微粒进入熔池当中造成夹钨污染, 单纯地依靠调整焊接参数并不能够解决这一问题, 可考虑对传统的坡口形式进行修改, 使坡口的角度处于55°~65°之间, 并将焊缝间隙和钝边分别控制在2~3.5 mm和0.5~1.0 mm范围内, 在避免焊接污染的同时, 提高焊接精度。
2.2 焊接性能分析
首先, 镍铬铁合金NO6600材质具有较高的焊接热裂纹敏感性, 以在弧坑处产生火口裂纹, 尤其对于含S和Pb的污物, 进行焊前清理是必要的也是必须的。同时, 还应适当提高焊接材料的纯度, 通过科学挑选同母材相匹配的焊接材料从而防止热裂纹的产生[4]。
其次, 镍铬铁合金NO6600氧气管道在焊接过程中, 因其材质液体金属的流动性较差, 故在其焊接快速冷却凝固进而结晶的条件下, 容易出现焊缝气孔, 加之受到氧化性焊接气氛的影响, 焊缝气孔的形成几率进一步被扩大, 从而降低了管道焊接的效率和精度, 易导致焊接失败。基于此, 应该在焊接前对坡口与其附近区域的氧化皮和涂料油漆等进行彻底荆楚, 从而防止焊缝气孔的产生。
再次, 相较于碳钢与不锈钢焊接, 镍铬铁合金NO6600氧气管道的焊接对焊缝表面的要求更加严格, 在焊接时, 需要焊成凸形焊道, 从而避免因凹形焊道的应力集中而发生焊接开裂。
最后, 镍铬铁合金NO6600材料的熔点较低, 故在氧气管道焊接时, 层间温度不宜过高, 应尽量将温度控制在100℃以下, 从而确保焊接过程中不会发生焊道熔断, 而在管道焊接前, 也无需对其进行预热与后热处理, 直接对其进行焊接即可。
3 NO6600氧气管道焊接工艺分析
3.1 科学选取焊接方法与焊材
NO6600氧气管道焊接直接影响着管道的安装质量, 在对NO6600作为固溶强化合金的特性以及管道清洁度进行综合考虑的基础上, 选用钨极氩弧焊 (GTAW) 打底、手工电弧焊 (SMAW) 填充、盖面的焊接工艺。
具体的焊材选用过程如下:焊条以ENi Cr Fe-1为主;焊丝为ERNi Cr-3, 其中, 焊条烘烤的温度区间为200~250℃, 且在整个焊接过程中需要借助保温桶确保焊条始终处于干燥状态[5]。
在利用SMAW焊接方法进行打底焊时, 应对焊缝背面的焊接过程进行氩气保护, 且焊丝的加热融化端也应始终处于氩气保护当中, 焊材选择与焊材力学性能分别如表2和表3所示。
3.2 坡口形式与焊件的清理、组对
因镍铬铁合金NO6600材质的熔透性较低, 其坡口可选取小钝边、大角度的形式进行构造, 通过借助机械加工或等离子加工工艺, 从而确保管道切口表面光滑、平整且无熔渣、铁屑和裂纹等。需要说明的是, 切口断面处的倾斜偏差应超出管道外径的1%, 但外径总长不超出3 mm, 因此, 有必要也必须利用磨光机即将影响焊接质量的表面层磨去, 同时, 将焊件凹凸不平处打磨凭平整[6]。
此外, 为了降低污物对氧气管道焊接的影响, 在进行焊接前应以不锈钢丝刷和砂轮片将坡口内外壁50 mm范围内进行处理, 将污物毛刺等去除, 而后, 以丙酮对坡口表面和层间进行清洗, 相应的坡口形式如图1所示, 其中, α为坡角, C为坡口的距离间隔, P和T分别为管道的内外径。
3.3 手工钨极氩弧焊打底焊
首先, 在焊接方法方面, 应以直流正接方法为主, 选取规格为2.4的钨极, 伸出长度为3~5 mm, 焊缝不预热, 喷嘴直径为12 mm, 在焊接过程中将层间温度控制在100℃以下。在进行焊接前, 应以氩气将关内空气进行置换, 而后, 以高频引弧的形式使焊枪垂直于焊件进行作业, 从而实现对熔池大小的精确控制, 并确保熔池能够收到喷嘴氩气的均匀保护而不被氧化。考虑到镍铬铁合金NO6600材质的铁水流动性与导热性较差, 且热量易集中, 故在进行管道焊接时, 应尽可能以小电流为主且焊枪的摆幅不宜过大, 在焊接到两端时应稍作停顿, 从而确保两端焊接充分。
其次, 在进行焊接时, 应将钨极端部和焊接件的距离控制在2 mm左右, 而且焊丝应沿管道切点顺坡口送至熔池前端, 使其在熔池高温的作用下融化。在进行填丝时, 应尽量避焊丝与钨极发生直接接触或是将焊丝直接送入电弧弧柱区, 以防发生焊缝夹钨和电弧不稳定的情况。
除此之外, 在焊接过程中, 应确保焊丝端部始终处于保护气氛当中, 而在管子对接固定焊缝时, 打底层应采用仰焊位置内填丝、平焊与立焊并未采用外填丝的方法进行焊接, 从而避免仰焊内部的焊缝发生内凹[7]。
最后, 由于收尾处打磨成斜坡形, 故当焊接至斜坡处时, 应暂时停止给丝, 并利用电弧对斜坡处进行预热直到将其融化成熔孔, 此时, 迅速填充焊丝将焊缝封闭。在进行收弧时, 应将弧坑予以填满, 并利用氩气进行延时保护, 以防在高温状态下焊缝被大气污染。
3.4 焊条电弧焊填充、盖面焊接
首先, 在进行焊接前需要对坡口进行处理, 即在各层焊道完成后, 应对其表面的熔渣进行彻底清理, 同时, 对焊接完成后的焊道表面进行全面检查, 在对相关的表面缺陷予以消除后, 继续下一层的焊接。需要说明的是, 因NO6600氧气管道熔点较低, 当电流较大时, 可能因熔池温度过高而导致低熔点物发生聚集, 使管道在拉伸应力下开裂。因此, 应注意供电的均匀性和持续性, 确保熔点物相对分散, 避免焊接过程中发生管道开裂。
其次, 在焊接过程中应以较小的热输入以及小摆动幅度和短弧的操作方法为主确保电弧电压的持续稳定, 同样, 将层间温度控制在100℃以下。考虑到镍铬铁合金NO6600材质的熔池流动性较弱, 当焊接电流过大时, 熔池搅动困难, 而当电流较小时, 则会因熔池热量无法得到保证导致焊条角度不准, 并造成熔池两端夹渣。基于此, 在焊接时, 应尽可能将焊条的角度进行调整, 使其处于80°~100°之间, 并利用轻微摆动焊的方式搅动熔池, 且在搅动过程中应始终确保搅动幅度在3倍焊条直径以内。
4 NO6600氧气管道焊接常见问题与处理措施
常温条件下, NO6600合金材料较为稳定, 当温度升高时, 其吸收氢、氧、氮的能力开始上升, 当温度上升至500℃时, 材料开始发生轻度氧化, 而当温度持续升高至750℃时, NO6600合金材料则发生剧烈氧化。在此过程中, 焊缝的含氧量也呈现出不断上升的变化趋势, 由此导致焊缝的抗拉强度与硬度上升, 但塑性大幅下降, 从而导致焊缝因氧污染而变脆, 加之镍氧化物的熔点要高出纯镍熔点45%, 故在焊道表面未完全清除的氧化镍会掺在熔池当中形成夹渣。因此, 为避免表面氧化物与脆化元素的影响, 应对焊接区域表面进行彻底清洁。可采用钨极氩弧打底焊盖面的方法进行焊接, 但需要说明的是, 一般的焊枪结构与工艺并不能够保证焊接接头质量, 故应采取相应保护措施提高管道的焊接质量, 除了做好现场调查排除成型不良、断头焊瘤和咬边气孔夹渣等缺陷外, 还应做好充分的焊前准备, 例如, 当焊件厚度超出电弧熔深时, 无法焊透, 此时可开坡口, 将电弧热深入至焊件根部, 确保根部焊道穿透率, 同时, 降低热输入量, 提高管道焊接质量。此外, 在进行手工钨极氩弧焊接过程中, 应将滞后停气时间略微延长, 并在重新起弧前将焊丝末端减去, 避免残留在末端的氧化物进入熔池, 造成污染。同时, 在焊接过程中, 可利用较大的气罩将熔池最大限度置于保护气流中, 避免熔池受到污染。
镍铬铁NO6600氧气管道焊接时, 焊缝并不易湿润展开, 而当增大焊接电流持续增加并超出推荐范围时, 不仅导致熔池过热、增加热裂纹产生的几率, 而且还会导致焊缝金属当中的脱氧剂蒸发, 从而出现孔隙, 影响焊接质量。在对NO6600氧气管道焊缝金属流动性较差这一特点予以充分考量的基础上, 为获取高质量焊缝, 可采用摆动工艺, 减小摆动幅度并控制摆动的距离不超出焊丝或焊条直径的3倍。需要说明的是, 为了消除咬边以及未融合等缺陷, 应控制电弧焊在摆动至每一侧的极限位置时均应稍作停顿, 从而确保母材与熔化状态下的焊缝金属得以充分融合, 在降低孔隙和脱氧剂蒸发情况发生的同时, 提高管道焊接的质量。
5 结论
本文以镍铬铁合金NO6600氧气管道作为主要研究对象, 通过对其材质特点和和焊接的影响因素进行分析, 进而对其焊接性能和焊接工艺做出了系统探究, 在此基础上, 对NO6600氧气管道焊接常见问题与处理措施展开了讨论和分析。研究结果表明, 为了确保NO6600氧气管道焊接的效率和质量, 在焊接过程中除了应对焊接方法与焊材进行科学选择外, 还应加强对坡口形式的合理设计和对焊件的正确清理。未来, 还需进一步加强对NO6600氧气管道焊接工艺的研究, 为提高管道焊接质量, 使其为促进社会各相关领域的发展奠定良好基础。
摘要：为进一步提高NO6600氧气管道焊接的稳定性和管道焊接的质量, 本文以晋煤金石化工投资集团有限公司配套制氢及尿素搬迁项目气化装置氧气管道为例, 通过对镍铬铁合金NO6600氧气管道的材质特点进行分析, 在结合其焊接影响因素与焊接性能的基础上, 对NO6600氧气管道的焊接工艺及其在焊接过程中常见的问题与处理措施展开了深入研究。
关键词：镍铬铁合金,NO6600氧气管道,焊接工艺
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镁合金的焊接工艺 篇11
关键词：轨道车辆；铝合金车体；焊接变形
一、概述
铝是自然界中广泛存在的金属，经过热处理，它的机械性能完全可以同碳钢相媲美，在轻量化和耐腐蚀等几个方面完全超越了碳钢。随着经济的发展，对轨道列车的行驶速度要求越来越高，如何有效地提高车辆运行速度成为了轨道交通研究人员的课题，车辆轻量化是车辆提速有效的途径。铝合金材料以其优越的性能成为车体制造材料的首选，但由于铝合金的热传导率高焊接变形大难以提高焊接质量而成为制造中的困难。本文根据公司生产实践，通过焊接不同过程中的准备及处理，简单分析介绍了控制焊接变形的方法及纠正预防措施。
二、焊前准备
（一）准备
在铝合金焊接前需要对待焊缝进行工艺分析，为保障焊接质量打下坚实的基础。如：避免在尖点、拐点等应力集中区进行焊接，防止冷裂纹缺陷的产生；对不同厚度工件进行焊接时，需通过打磨得方式使焊缝区域圆滑过渡，防止焊缝突变影响最终的焊接质量。
（二）清理
在铝合金焊接中必须要做好清理工作，母材待焊接区域的表面必须无附着物、污染物，如：污物、锈、起鳞、腐蚀物、油污和油漆，焊接清理前必须首先清除表面附着物以防止焊接缺陷的产生。
在铝合金焊接前，首先有机溶剂及机械清理对待焊区域表面及两侧去除油污，擦除表面残留铝合金清洗液后，再利用不锈钢钢丝刷对待焊区域及两侧进行打磨，将铝合金表面打磨出金属光泽，清除铝合金表面氧化膜。打磨后需在一定时间内完成焊接，防止氧化膜的再次出现，影响焊接质量。
（三）焊接垫板
在高温环境下，铝合金的强度较低，焊接过程中经常出现烧穿或塌陷。生产过程中常使用增加焊接工艺垫板的方式，杜绝这种现象的产生。在焊接工艺设计中，为减少焊接热输入量对焊缝的影响，可采用快速冷却的方式，保证焊接质量。
（四）焊接工装
在铝合金焊接的过程当中，焊接工装控制焊接变形、保证焊接质量的有效方式。在焊接工装的设计时，需综合考量夹紧位置、加持力均匀、焊枪可达性及焊接顺序等多方面因素，提高工件焊接质量，同时有效的提高焊接效率。
三、铝合金车体焊接变形的控制方法
（一）焊前控制
焊前控制主要包括预置反变形、制备合理的固定压紧工装等。反变形通过提前向变形相反方向预置变形实现，对于双层中空型材焊接，如果无反变形，焊后变形如图1。一般焊接双层中空型材，要预置反变形，以减少焊后变形过大而增加调修工作量。一般的预置方式是用直径25mm左右的圆形支撑支撑在焊缝中心，预置值从工件中心向两侧由大变小，工件两侧预置值为0，且两侧需压紧固定。中间最大预置值需通过前几个工件来进行探索， 一旦该值被确定，就需要固定下来，以方便批量生产，图2是某车顶正位焊接反变形工装示意图。
图1双层板对接（无预置反变形）
图2车顶正位反变形支撑方式
（二）焊中控制
在控制焊接结构变形中，焊接顺序的制定以及焊接参数的选择都是重要影响因素。在确定焊接顺序时受到诸多因素影响，要进行充分的工艺分析，主要包括：1、所有的焊缝均要在焊接顺序表中标识。2、确保焊接的可达性，确定合理的焊枪角度。3、焊缝收缩方向尽可能做到无约束，确保焊接方向要从中间向两端、从里到外。4、通常在对接和角接同时存在时，要先进行对接焊缝的焊接。5、在Y形和V形坡口焊缝同时存在时，要先进行Y形坡口的焊接。6、在进行长焊缝的焊接时，通常采用对称焊接的方式，从而能够有效的抵消焊缝造成的变形。在确定焊接参数时，需要考虑到各种因素，包括焊接接头形式、焊接位置、保护气体、母材等，根据焊工的实际操作水平，焊接速度，在达到焊接熔深的基础上，尽可能的将热输入降低。
（三）焊后控制
通过焊前、焊中控制若是还不能够有效的保障焊接的质量，就需要通过热调或冷调方式进行工件的变形矫正。热调主要是利用局部加热再冷却产生的收缩变形对原来变形进行矫正的工艺方法，也称为火焰矫正。冷调主要是通过压力机或者锤击在相反方向敲击变形部位，热调方式主要适用于中空型材焊接的长大部件，在铝合金矫正时，温度应当控制在150℃-200℃的范围内，并且需要控制时间，尽可能在较短的时间内完成。
四、结语
铝合金作为轨道车辆的重要材料，其焊接质量直接关系到车辆整体的质量，变形问题是焊接的质量通病，因此需要通过焊前、焊中、焊后对焊接变形进行控制，有效的保障铝合金车辆的质量，促进轨道交通更好的发展。
参考文献：
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浅谈合金钢管焊接工艺及质量控制 篇12
合金钢管具有抗高温、抗高压、耐腐蚀、可回收利用等优良特性, 在石油化工等行业具有广泛用途, 它的使用也受到国家的鼓励。其中合金钢管的焊接工艺和质量管理是合金钢管使用过程中的一个关键技术和环节。
1. 合金钢管焊接工艺的内容
(1) 前期准备
做好前期准备工作是保证管道质量和安全的重要前提。首先在作业前要彻底清除管内的杂物, 保证接口范围清洁。[1]此外要对工程的施工状况进行详细的调查, 然后按实际情况制定合理的焊接方案, 选择正确合理的焊接技术, 另外还要对作业中可能出现的问题及时进行总结和分析, 制定相应的预防和应急方案, 避免问题出现时不知所措。同时, 还要严格检查焊接材料、焊接方式和焊丝, 确保它们符合相关规定和标准。开始作业之前, 要对焊接技术人员进行严格的培训和考试, 取得相应证书和资质后才可上岗作业, 这些前期准备可以有力地保证管道施工过程的安全和工程质量的合格率。
(2) 焊接工艺的作业程序
在施工中必须严格按照作业程序一步一步来, 不能为了片面追求速度而跳过某些程序, 只有严格按照制度好规章办事, 才能真正保证焊接工作的质量, 同时也才能避免出现工程安全事故。
根焊打底
合金管道焊接前用专用的坡口机按规范要求加工出V型坡口, 坡口两侧要使用角磨机进行除锈, 采用外对口器管线组对完成后要用电加热带进行预热, 达到预热温度后方能开始作业, 同时要注意保证根焊焊缝均匀焊透, 不能出现焊穿的现象。为了保证焊接质量, 可以事先用试板试焊, 确保氩气不含杂质。另外焊接过程中要防止刮风影响焊缝质量。不达到规定的温度, 坚决不焊。
热焊和填充
热焊和填充采用自保护药芯半自动焊接方法。作业时要注意以下几点: (1) 焊接完成后要注意及时清理接口处和其他地方残留的熔渣和飞溅物等物质; (2) 确保中层焊缝接头与底层焊缝接头的距离应不小于0.1厘米。 (3) 焊缝厚度应在0.2~0.4厘米之间。 (4) 整个程序结束后还要再进行复查, 确保没有残留物并及时发现前面忽略的问题, 采取相应的整改措施。
盖面焊接
焊接时确保焊缝表面平滑, 颜色尽量与管道颜色尽量一致, 过度要自然。焊缝宽度应该超过坡口两侧各约0.2厘米, 高度约在0.15~0.25厘米之间。如果发现盖面表面上有残留物质时要清理干净, 为防止出现盖面侵蚀问题, 还要采取相应措施做好盖面的防腐工作, 从而确保焊接质量。如果施工时是冬季, 盖面完成后焊道还得采取措施进行保温防冻, 避免焊道出现冻裂。 (5) 质检员在焊接完成后要严格按工作章程对焊道外观进行检查, 检查内容应包括是否有裂纹、表面气孔和夹渣有没有控制在合理范围等, 如有发现问题要及时上报和采取措施修补[2]。
记录
在管道焊接过程中, 焊接技术人员在严格按照作业要求实施焊接作业的同时, 还要做好相关数据的记录。记录的内容应包括:每层焊缝使用的材料, 电焊时所用的电压、电流, 焊前的预热和焊后的热处理等。另外, 当每道焊缝焊接完成后, 技术人员还要对焊口进行编号和标记, 这样方便以后的检修[3]。
二、合金钢管焊接工艺的质量控制措施
1. 建立质量保证体系
质量至上是合金钢管焊接的根本原则, 相关单位和技术人员必须建立完善的质量保证制度, 对焊接材料、方法、技术等各个方面进行严密把关, 不能放过每一个细节。对焊接设备的管理要注意保证其完好率至少达到90%以上, 并定期维修和保养, 确保焊接设备的稳定可靠。
2. 严格控制焊接技术人员和检验人员的专业素质
焊接技术人员作为焊接第一线的直接操作者, 其焊接水平成为影响焊接质量的主要因素。因此, 必须针对焊接技术人员实行严格和完善的岗前培训, 培训完后还要进行结业考核, 只有考核合格后才准予上岗, 以此保证接下去的工作质量。对于那些经验欠缺的新手, 在开始阶段必须配备经验丰富的老手进行指导, 确保作业安全并保证工作质量。由于不同的焊接工作和焊接环境对焊接技术和工作内容的要求不尽相同, 因此要因地、因时制宜, 对工作安排和焊接技术人员进行有针对性的布置。焊接检验作为质量保证的非常重要的一项工序, 检验人员同样需要相应的专业知识和技能, 熟悉经常出现问题的薄弱部位和关键环节, 如果出现问题时还能以最快的速度进行修补。焊接单位对此应针对作业中的薄弱环节和关键部位, 有针对性地对焊接人员进行必要的培训, 使他们能够更好更快地做好质量控制工作[4]。
3. 焊接工艺质量的控制
首先, 在开始焊接作业前相关单位必须要对焊接工艺进行严格的评定, 然后根据评定报告来制定科学合理的技术作业指导, 从而保证焊接工作的科学性和焊接的质量;其次, 作业人员在选择焊接技术和焊接方法前, 要先分析焊接评定报告, 再根据分析结果选择适合的作业, 这样制定出来的焊接方案才能保证科学有效;再次, 在选择焊条、焊接材料以及焊接的方法时必须要按照有关的规章制度进行严格的检查, 这样才能保证焊接的质量。最后, 在完成了每一层的焊接面之后都要进行细致地检查, 如果发现问题要及时的采取适当的修补措施解决[5]。
结语
由于管道运输的多是对人体有一定伤害物质, 因此, 管道的质量和安全问题就显得非常突出。焊接单位需要选择科学与合理的焊接工艺、方法和技术, 建立相应的质量控制体系, 按照焊接规章制度严格控制焊接工艺、焊接设备控制, 以及焊接技术人员和检验人员的专业素质控制。全面而系统地保证管道运行的稳定、可靠、安全。
摘要：合金钢管具有高硬度, 抗高温高压、耐磨等特性, 在电厂、核电、高压锅炉等高温高压的管道和相关设备上应用广泛, 同时大量作为输送石油等流体的管道。然而合金钢管的使用需要成熟的合金钢管焊接工艺和质量控制作保证, 只有严格按照要求实施焊接作业和质量管控, 才能确保生产生活的安全和有序。
关键词：合金钢管,焊接工艺,质量控制
参考文献
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