根據(jù)這里所提供的經(jīng)驗選擇焊接設(shè)備、準備母材、采用適當技術(shù)、目視檢查焊件,確保高質(zhì)量的鋁合金熔化極氣體保護焊和鎢極惰性氣體保護焊。即使對在焊接鋼材方面經(jīng)驗豐富的人來說,鋁合金焊接也具有相當?shù)碾y度。如果焊工焊接時不遵守規(guī)定程序,具有高導(dǎo)熱性、低熔點的鋁合金很容易被燒穿。而且在進行熔化極氣體保護焊(GMAW)時由于鋁焊絲比鋼焊絲軟,裂斷強度低且容易纏繞在送絲輪上,焊絲送絲也是一項挑戰(zhàn)。為了克服這些困難,操作員必須要遵守這里所提供的經(jīng)驗法則和設(shè)備選擇指導(dǎo)。
熔化極氣體保護焊
母材準備:
焊接鋁材時,操作人員須注意對母材進行清理,去除來自油或切削劑的氧化鋁和碳氫化合物污染。材料表面的氧化鋁在3800°F時熔化,而下方的母材鋁材在1200°F時熔化。因此,母材表面遺留的任何氧化物都會阻止填充金屬熔融進入工件內(nèi)部。若要去除氧化鋁,可以使用不銹鋼毛刷或溶劑和蝕刻液。使用不銹鋼刷時,只能向一個方向刷。注意不要刷得過于粗糙:刷得粗糙會導(dǎo)致工件中的氧化物嵌入更深。此外,只能用專門刷鋁材的刷子 - 不要使用在不銹鋼或碳鋼上用過的刷子清理鋁材。使用化學(xué)蝕刻液時,要確保焊接前將將溶液從工件上清除。為了盡量避免油或切削液內(nèi)碳氫化合物進入焊縫的風險,務(wù)必用脫脂劑予以清除。檢查脫脂劑是否含有碳氫化合物。
焊前預(yù)熱:
鋁工件的焊前預(yù)熱可避免發(fā)生焊縫開裂。預(yù)熱溫度不應(yīng)超過華氏230度 - 為避免過熱,需要使用溫度指示器。另外,在待焊接區(qū)域的起弧和收弧位置進行點焊有助于預(yù)熱工作。當向較薄工件上焊接時,焊工也應(yīng)對較厚的鋁工件進行預(yù)熱;如果發(fā)生冷搭接,可嘗試使用引弧板和熄弧板。
推角焊接:
焊接鋁材時,采用推角而不是拖角的方式焊接,這樣可以獲得更好的清理效果,減少焊縫污染,并改善保護氣體覆蓋效果。
行走速度:
鋁材焊接時需要“既熱又快”。與鋼不同,鋁材的高導(dǎo)熱率決定了需要使用更大的電流和電壓參數(shù)以及更快的焊接行走速度。如果行走速度太慢,就可能會導(dǎo)致燒穿風險,尤其是在焊接薄鋁板時。
保護氣體:
氬氣由于具有良好的清理作用和滲透性,是焊接鋁材時最常用的保護氣體。在焊接5XXX系列鋁合金時,氬氣與氦氣(氦氣最高占75%)組成的混合保護氣體可最大限度地減少氧化鎂的形成。
焊絲:
選擇熔化溫度與母材類似的鋁填充焊絲。操作員越是能夠縮小金屬的熔化溫度范圍,則合金焊接就越容易操作。采用直徑為3/64或1/16英寸的焊絲。焊絲直徑越大,送絲越容易。若要焊接較薄的材料,結(jié)合脈沖焊接程序選用0.035英寸直徑焊絲以較低送絲速度(100-300英寸/分鐘)送絲,效果較好。
凸焊縫:
在鋁材焊接中,弧坑裂紋是導(dǎo)致大多數(shù)問題的原因。裂紋是由于鋁材較高的熱膨脹率以及焊縫冷卻時較大的收縮而產(chǎn)生的。由于凹坑在冷卻時收縮并產(chǎn)生拉應(yīng)力,因此凹坑開裂的風險最大。因此,焊工應(yīng)將凹坑堆積成凸狀或丘狀。焊縫冷卻時,弧坑的凸起形狀就會對收縮形變進行補償。
電源選擇:
在為鋁材熔化極氣體保護焊(GMAW)選擇電源時,首先需要考慮過渡方法 - 射流過渡還是脈沖過渡。射流過渡焊接可以選用恒流(cc)和恒壓(cv)電源。噴射電弧的熔滴很細小,熔滴會從焊絲端部穿過電弧過渡到母材上。對于要求焊接電流超過350A的較厚鋁材,采用恒流(cc)電源可獲得最佳效果。
脈沖過渡通常要使用逆變器電源。比較新型的電源內(nèi)部包含基于填充焊絲型號和直徑的內(nèi)置脈沖程序。在脈沖熔化極氣體保護焊(GMAW)過程中,每個脈沖從電極向工件過渡一滴熔滴。該過程會在正極性的時候產(chǎn)生熔滴過渡,最終可獲得比射流過渡更少的飛濺和更快的跟隨速度。在鋁材上采用脈沖GMAW工藝還能更好地控制熱輸入,解決全位置焊接的問題,并允許操作員以較低送絲速度和小電流焊接較薄材料。
送絲機:
長距離饋送較軟鋁焊絲的首選方法是推拉式方法,該方法采用封閉式送絲機保護焊絲不受環(huán)境影響。送絲機內(nèi)的恒扭矩變速電機有助于以恒定力度和速度推動并引導(dǎo)焊絲穿過焊槍。焊槍內(nèi)的高扭矩馬達牽引焊絲通過,并保持送絲速度和電弧長度穩(wěn)定。
在某些車間內(nèi),焊工使用同款送絲機進行鋼焊絲和鋁焊絲的饋送。在這種情況下,使用塑料或聚四氟乙烯送絲管將有助于確保鋁焊絲平穩(wěn)均勻的饋送。對于導(dǎo)絲管而言,應(yīng)使用帶槽的導(dǎo)入管和塑料進線管保證焊絲盡可能靠近送絲驅(qū)動輪,避免焊絲打結(jié)。焊接時,盡可能讓焊槍電纜保持直線狀態(tài),以盡量減少送絲阻力。檢查送絲驅(qū)動輪和送絲管之間是否正確對齊,以避免鋁焊絲刮擦。
使用專為鋁焊絲設(shè)計的送絲驅(qū)動輪。設(shè)置送絲驅(qū)動張力,確保均勻的送絲速度。張力過大會導(dǎo)致焊絲變形,造成送絲受阻且不穩(wěn)定;張力過小則導(dǎo)致送絲不均勻。這兩種情況都會導(dǎo)致電弧不穩(wěn)定以及產(chǎn)生焊縫氣孔。
焊槍:
使用專用的送絲管焊接鋁材。為了避免焊絲磨損,盡量限制送絲管兩端位置,以消除送絲管與焊槍氣體分流器之間的間隙。經(jīng)常更換送絲管,盡量減少因磨損氧化物堵塞送絲管導(dǎo)致產(chǎn)生送絲問題的可能性。使用比所用填充金屬直徑大出約0.015英寸的導(dǎo)電嘴 - 導(dǎo)電嘴發(fā)熱時,其將會擴大成橢圓形并可能干擾送絲。一般情況下,焊接電流超過200A時應(yīng)使用水冷式焊槍,以便盡可能減少熱量積聚,緩解送絲問題。