手工钨极氩弧焊在铝及铝合金焊接中的应用

手工钨极氩弧焊在铝及铝合金焊接中的应用

赵艳红

赵艳红

〔摘要〕铝及铝合金由于具有良好的塑性、导电性、导热性、耐蚀性和较高的强度，在工业生产中应用广泛。但其焊接性呈易氧化、易产生气孔、易焊穿、易产生热裂纹等特点，针对以上情况，尽管焊接铝及铝合金的方法有多种，本文将对手工钨极氩弧焊的方法做重点介绍。

〔关键词〕手工钨极氩弧焊铝合金焊接

1铝及铝合金简介

1.1性能。铝是银白色的轻金属，密度小（2.7g∕cm3）,熔点低（658℃），具有良好的塑性、导电性、导热性和耐蚀性。由于纯铝的强度较低，在工业上应用不广。在纯铝中加入镁、锰、硅、铜及锌等元素后即形成铝合金。铝合金与纯铝相比，其强度显著提高，目前已广泛用于航空、造船、化工及机械制造工业。

1.2铝及铝合金分类。

1.2.1工业纯铝。工业纯铝的纯度为98.8%～99.7%，其主要的杂质是铁和硅。随着杂质含量的增加，强度增加而塑性、导电性和耐蚀性下降。1.2.2铝合金。铝合金的分类如下：非热处理强化变形铝合金的特点是强度中等，塑性及抗腐蚀性好，焊接性也较好，是目前铝合金焊接结构中应用最广的铝合金。热处理强化变形铝合金经处理后强度高，但焊接性差，特别在熔化焊时，开裂倾向较大。

2铝及铝合金的焊接性

2.1易氧化。铝和氧的亲和力很大，因此在铝合金表面总有一层难熔的氧化铝薄膜。此外，合金元素也易被氧化和蒸发，因此在焊接铝及铝合金时，为了保证焊接质量，焊前必须除去焊件表面的氧化膜，并防止在焊接过程中再次氧化。这是铝和铝合金熔化焊的重要特点。

2.2易产生气孔。焊接铝合金时，使焊缝产生气孔的气体是氢气。同时铝和铝合金的比重小，气泡在熔池里的浮升速度较小，加上铝的导热性强，冷凝快，因此在焊接铝时，焊缝产生气孔的倾向很大。

2.3易烧穿。铝及铝合金由固态转变为液态时，没有显著的颜色变化，所以不易判断熔池的温度。另外，温度升高时，铝的机械强度降低，在370℃时仅为10MPa。因此，焊接时常因温度过高而导致烧穿。

2.4热裂纹。铝的线膨胀系数比铁将近大一倍，而其凝固时的收缩率又比铁大两倍，因此铝焊件的焊接应力大。此外合金的成分对热裂纹的产生有很大影响，当合金的液相线和固相线的距离较大或杂质过多形成低熔点共晶体时，均容易造成热裂纹。焊接铝及铝合金时防止热裂纹应从减小焊接应力、调节熔池金属成分、改善熔池结晶条件、正确选择焊接方法及控制工艺参数等几方面来考虑。

2.5接头强度低于母材。对于非热处理强化铝合金，在退火状态下焊接时，可以认为接头同母材是等强的，而在冷作硬化状态下焊接时，接头强度低于母材。解决接头软化的措施有：焊后对焊件进行热处理；选择热量集中的热源如电子束焊、氩弧焊，使焊接热影响区变小。

3手工钨极氩弧焊焊接铝及铝合金

3.1焊前准备。

3.1.1焊前清理。焊前清理是保证铝及铝合金焊接质量的重要工艺措施。在焊前应严格清除焊件坡口及焊丝表面的氧化膜和油污，清理的方法可采用化学清洗或机械清理。化学清洗用10%左右氢氧化钠水溶液，使氢氧化钠与氧化铝作用生成易溶的氢氧化铝Al（OH）3。机械清理先用有机溶剂（丙酮、松香水或汽油）擦拭表面以除油，随后用细铜丝刷或不锈钢丝刷刷去氧化膜。

3.1.2预热。由于铝的比热比钢大一倍、导热性比钢大两倍，所以为了防止焊缝区热量的大量流失，焊前可对焊件进行预热。薄、小铝件一般可不预热；厚度超过5～8mm的铝件可预热100～300℃。

3.2焊接过程中的操作要领。①引弧。手工钨极氩弧焊通常采用引弧器进行引弧。钨极不与焊件接触，可使钨极端头保持完整，引弧处不会产生夹钨缺陷。②收弧。应采取衰减电流的方法，即电流自动由大到小地逐渐下降，以填满弧坑，勿突然拉断电弧。当熄弧后，氩气会自动延迟几秒钟停气，以防止金属在高温下产生氧化。③选择工艺参数。根据板厚选择钨极直径、焊丝直径；根据板厚和焊接位置选择焊接电流、氩气流量等。

3.3操作方法。①电弧引燃后，要保持喷嘴到焊接处一定距离并稍作停留，使母材上形成熔池后，再给送焊丝，焊接方向采用左焊法。②焊丝的送进。填充焊丝时，焊丝的端头切勿与钨极接触，否则焊丝会被钨极沾染，熔入熔池后形成夹钨。填充焊丝不能离开氩气保护区，以免灼热的焊丝端头被氧化，降低焊缝质量。若中途停顿或焊丝用完再继续焊接时，要用电弧把起焊处的熔池金属重新熔化，形成新的熔池后再加焊丝，并与原焊道重叠5mm左右。在重叠处要少添加焊丝，避免接头过高。

4注意事项

①因钍有放射性危害，故磨削钍钨极的砂轮机必须装有抽风装置。焊工应带口罩，磨削完毕应洗净手脸。②焊接时钨极端部严禁与焊丝相接触，以免短路。钨极端头变粗后，必须及时修磨，以利于焊缝良好成形。③手工钨极氩弧焊要根据焊件的材质选取不同的电源种类和极性，这对保证焊缝质量有重要作用。④手工钨极氩弧焊是双手同时操作的焊接方法，这一点有别于手工电弧焊。操作时，双手要配合协调，才能保证焊缝的质量，因此，应加强这方面的基本功的训练。

手工钨极氩弧焊一般适用于焊接薄板，具有电弧稳定、成形美观、焊件变形小、操作灵活等优点，更适于焊接尺寸较精密的小零件。由于受到钨极允许电流密度的限制，它的熔透能力小，所以厚度大于6mm的厚板一般不采用。否则要开坡口采用多层焊，但生产率低、不经济，而且变形也大，因此，厚板一般用熔化极氩弧焊。

作者单位：新疆乌鲁木齐市技工学校