5083鋁合金船舶焊接工藝畢業(yè)設計

1、<p>　　安徽機電職業(yè)技術(shù)學院</p><p><b>　　畢 業(yè) 設 計</b></p><p>　　5083鋁合金船舶焊接工藝畢業(yè)設計</p><p>　　系 別 機械工程系 </p><p>　　專 業(yè) 焊接技術(shù)及自動化 &

2、lt;/p><p>　　班 級 焊接3112班 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　學 號 1203113083 </p><p>　　2013～2014學年 第一學期&l

3、t;/p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要3</b></p><p><b>　　引言4</b></p><p>　　第一章 船舶結(jié)構(gòu)及鋁合金的特性6</p><p>　　1.1 我國造船焊接技術(shù)的發(fā)展概況6<

4、/p><p>　　1.2 船舶結(jié)構(gòu)6</p><p>　　1.3 鋁合金簡介7</p><p>　　1.4 鋁及鋁合金的分類7</p><p>　　1.5 鋁合金焊接特性8</p><p>　　第二章 鋁合金5083性能及焊接特點10</p><p>　　2.1 鋁合金5083的性能10

5、</p><p>　　2.2 鋁合金5083的焊接性10</p><p>　　2.3 鋁合金焊接的主要特點11</p><p>　　2.4 合金5083特性及適用范圍11</p><p>　　第三章 鋁合金焊接方法的選擇13</p><p>　　3.1 鋁合金焊接方法13</p><p&g

6、t;　　3.2 焊接方法的確定14</p><p>　　第四章 焊接設備及工藝17</p><p>　　4.1 焊接設備17</p><p>　　4.2 焊接工藝21</p><p>　　第五章 鋁及鋁合金MIG焊焊接接頭缺陷及防止措施分析28</p><p>　　5.1 焊縫成形差28</p>

7、<p><b>　　5.2 裂紋28</b></p><p><b>　　5.3 氣孔28</b></p><p><b>　　5.4 燒穿29</b></p><p>　　5.5 未焊透29</p><p>　　5.6 未熔合29</p>

8、<p><b>　　5.7 夾渣30</b></p><p>　　第六章 合金船舶建造裝焊工藝31</p><p>　　6.1 分段裝焊工藝31</p><p>　　6.2 總段裝焊工藝33</p><p><b>　　結(jié)論36</b></p><p>

9、<b>　　致謝37</b></p><p>　　參 考 文 獻38</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文主要介紹了5083鋁一鎂合金船舶的焊接的方法與工藝，并采用MIG焊進行5083鋁一鎂合金焊接船舶及工藝試驗研究的情況。介紹了焊接鋁合金的主要規(guī)范參數(shù)和工藝控制要點和MIG焊的設備選擇并

10、對焊接過程中易出現(xiàn)的焊接缺陷進行了分析，提出了消除焊接缺陷的方法和措施。并針對船舶裝焊工藝進行了深入的了解和詳細的闡述。使我們充分的認識到在建造中鋁合金所占得重要性。</p><p>　　關(guān)鍵詞：5083鋁合金 船舶 MIG焊 </p><p><b>　　引言</b></p><p>　　隨著我廠經(jīng)營開發(fā)范圍的拓展，在某游艇及微型中輕型船

11、舶產(chǎn)品設計制造中，其船體部分都采用了合金鋁材料，則鋁合金焊接技術(shù)有著越來越重要的地位。眾所周知，鋁合金具有重量輕，比強度高及抗腐蝕性能好等特點，運用于軍事，造船，航空，航天，然而，鋁合金在焊接過程中容易產(chǎn)生氣孔，裂紋，夾渣等缺陷，阻礙了鋁合金的焊接制造進程，其發(fā)展速度與制造水平很不平衡，如何能更好解決鋁合金的焊接缺陷這個難題，是推動我廠鋁合金技術(shù)發(fā)展的—個關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，通過對5083鋁—鎂合金焊接研究，對鋁合金的焊接有—個基本的認識，也通

12、過本文，對在今后的技能培訓指導中如何使焊工更快更牢固的掌握鋁合金焊接的基本知識、操作技能，更好的應用于生產(chǎn)中。目前用于鋁合金焊接的常用焊接方法有：交流鎢極氬弧焊(提高)和直流反極性熔化極氣體保護焊(MIG)。提高焊由于采用交流電，鎢極燒損嚴重，焊接效率低，因此適用于薄件鋁合金的焊接。MIG焊包括連續(xù)電流焊接和脈沖電流焊接。MIG焊時，焊絲作為陽極，可采用比TIG焊更大的焊接電流，電弧功率大，焊接效率高，故特別適合于中厚板鋁合金的焊接。實

13、驗研究發(fā)現(xiàn)，在鋁合金MIG焊時，脈沖電流焊接優(yōu)于連續(xù)電流焊接，采用脈沖</p><p>　　近年來，國際船舶市場呈現(xiàn)出空前興旺的態(tài)勢，我國船舶工業(yè)也持續(xù)呈現(xiàn)出強勁勢頭，2004年造船完工達850多萬噸，約占世界份額的14%，2005年的造船產(chǎn)量超過1000萬載重噸，約占世界份額的18%，2006年第一季度，全國船舶工業(yè)造船完工289萬載重噸，同比增長90%。中國已連續(xù)10年為世界第三大造船國。10年間，中國造船業(yè)

14、占世界造船市場的份額從不到6%擴大到了11%以上，‘十五’期間中國造船產(chǎn)量年均增長30%以上，大大高于世界造船總量的增長速度，也遠遠高于日、韓等主要造船國的增長速度。</p><p>　　同時，國內(nèi)船舶業(yè)在技術(shù)上也已經(jīng)有很大進步；自主設計的30萬噸超大型油輪（VLCC）已累計承接訂單25艘，自主開發(fā)的17.5萬噸綠色環(huán)保型散貨船已成為國際品牌，成功開發(fā)并建造了萬箱級超大型集裝箱船，為進入萬箱級船市場打下基礎；攻克

15、大型液化天然氣（LNG）船關(guān)鍵建造技術(shù)，進入了這一尖端高技術(shù)船舶市場；成功開發(fā)和建造了30萬噸級以上浮式生產(chǎn)儲油輪（PPSO）和大型自升式鉆井平臺等多型海洋工程裝備；國內(nèi)首臺VLCC主機實現(xiàn)了國產(chǎn)化，大型船用低速柴油機曲軸實現(xiàn)了自主制造，并獲得了65根的訂單；自主設計制造的超大型錨絞機達到了世界先進水平，并批量承接VLCC和8530TEU集裝箱船的大型錨絞機共17臺.</p><p>　　然而，與先進的發(fā)達國家相

16、比，我國造船業(yè)規(guī)模雖大，利潤卻很低，與國外造船業(yè)先進水平還相差較大。《中國船舶工業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》中明確提出2010年我國造船總量達到世界總量的25%，2015達到30%；2010年船舶配套率達到60%,2015年達到80%。2010年船用柴油機產(chǎn)量達到600萬馬力，2015年達到800萬馬力。為實現(xiàn)這一目標，我國造船業(yè)不僅僅要擴大規(guī)模，更要依靠先進的造船技術(shù)，促進自主創(chuàng)新，堅持科學發(fā)展，重點引進消化吸收模塊化船裝、采用新材料、高效焊接

17、、切割等船舶建造關(guān)鍵技術(shù)和現(xiàn)代化造船生產(chǎn)管理技術(shù)，轉(zhuǎn)化生產(chǎn)方式，提高建造技術(shù)水平和生產(chǎn)效率，拓展船舶工業(yè)發(fā)展空間。</p><p>　　第一章 船舶結(jié)構(gòu)及鋁合金的特性</p><p>　　1.1 我國造船焊接技術(shù)的發(fā)展概況 我國造船焊接技術(shù)從50年代初開始引入手工電弧焊條起步，50年代中期又從前蘇聯(lián)引進先進高效埋弧自動焊、半自動焊接技術(shù)；50年代末期70年代又陸續(xù)試驗成功并應用了半

18、自動CO2氣體保護焊、重力焊、下行焊、垂直和橫向氣體保護自動焊，各種襯墊單面焊雙面成形等高效焊接工藝。但是由于當時的焊接設備、材料的配套問題以及企業(yè)管理制度不適應等因素，這些高效率焊接工藝方法在70年代未能在生產(chǎn)中推廣應用，常規(guī)手工電弧焊的應用比例平均達到85%，埋弧焊的應用比例僅為13%，其它高效焊接應用比例之和約為2%。 80年代初期，我國的船舶工業(yè)遇上了建造出口船的機遇，所建造的船舶產(chǎn)品進入了國際船舶市場，建造出口船舶必須

19、按照國際規(guī)范要求建造，一些傳統(tǒng)的工藝技術(shù)不能滿足國際船舶的要求，其中主要矛盾是焊接工藝和焊接生產(chǎn)效率明顯落后于生產(chǎn)發(fā)展。出現(xiàn)了大量的分段裝配后焊接跟不上，形成卡脖子的局面，為了盡快改變這一被動局面，當時剛成立不久的中國船工業(yè)總公司作出了重要決定，成立了船舶工業(yè)總公司高效焊接技術(shù)指導組，制定了大力發(fā)展高效焊接技術(shù)、更新焊接設備的方針。在全國的船舶系統(tǒng)內(nèi)向船</p><p><b>　　1.2 船舶結(jié)構(gòu)&l

20、t;/b></p><p>　　船舶結(jié)構(gòu)隨著船舶類型的不同而不同，對于鋼結(jié)構(gòu)船舶來說，全船結(jié)構(gòu)分為主船體和上層建筑兩部分?！　≈鞔w是由船舶外板和連續(xù)的上甲板包圍起來的水密空心結(jié)構(gòu)。主船體部分有船首部、中部、尾部組成。每一部分都是由船底、舷側(cè)、上甲板形成水密的空心結(jié)構(gòu)?！　≡谥鞔w空心結(jié)構(gòu)內(nèi)部又用水平的與垂直的隔壁分隔成許多艙室。其中，首尾貫通的水平隔壁稱下甲板，垂直的隔壁稱為艙壁。安裝在船寬方向的艙壁

21、稱為橫艙壁，安裝在船長方向的艙壁稱為縱艙壁。為了加強船體首尾端結(jié)構(gòu)，在首尾端設置有首尾柱。　　上層建筑是指上甲板以上的各種圍壁建筑物，上層建筑部分有首樓、橋樓、尾樓、甲板室及各種圍壁建筑。</p><p><b>　　1.3 鋁合金簡介</b></p><p>　　以鋁為基的合金總稱。對鋁進行合金化，鋁合金保持了純鋁的基本物化性能。如相對密度小、導電、導熱、耐蝕性好

22、等，且強度有了大幅度上升。 純鋁的密度?。é?2.7g/cm3），大約是鐵的 1/3，熔點低（660℃），鋁是面心立方結(jié)構(gòu)，故具有很高的塑性，易于加工，可制成各種型材、板材?？垢g性能好；但是純鋁的強度很低，不宜作結(jié)構(gòu)材料。</p><p>　　通過長期的生產(chǎn)實踐和科學實驗，人們常加入的主要合金元素有銅、鎂、硅、鋅、錳、鋰，輔加的微量元素有鈦、釩、硼、鎳、鉻、稀土金屬等，雜質(zhì)元素有鐵等合金元素及運用熱處理等方法來

23、強化鋁，這就得到了一系列的鋁合金。 添加一定元素形成的合金在保持純鋁質(zhì)輕等優(yōu)點的同時還能具有較高的強度。這樣使得其勝過很多合金鋼，成為理想的結(jié)構(gòu)材料，廣泛用于機械制造、運輸機械、動力機械及航空工業(yè)等方面，飛機的機身、蒙皮、壓氣機等常以鋁合金制造，以減輕自重。采用鋁合金代替鋼板材料的焊接，結(jié)構(gòu)重量可減輕50%以上.不同的合金元素在鋁合金中形成不同的合金相，起著不同的作用。主要合金元素在鋁中的極限溶解度見表1：</p><

24、;p>　　表1 主要合金元素在鋁中的極限溶解度w</p><p>　　鋁合金密度低，但強度比較高，接近或超過優(yōu)質(zhì)鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有優(yōu)良的導電性、導熱性和抗蝕性，鋁合金冷變形和熱處理后，抗拉強度可達500-600Mpa，相當于低合金鋼，廣泛應用于結(jié)構(gòu)材料，使用量僅次于鋼。在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學工業(yè)中已大量應用。隨著近年來科學技術(shù)以及工業(yè)經(jīng)濟的飛速發(fā)展，對鋁合金焊接結(jié)構(gòu)件的需求

25、日益增多。 </p><p>　　1.4 鋁及鋁合金的分類</p><p>　　鋁合金按加工方式分為兩大類，即變形鋁合金和鑄造鋁合金。變形鋁合金的分類通常采用三種分法。一是按合金的性能和用途分為：抗腐蝕鋁合金、可焊鋁合金、高強鋁合金（硬鋁）、超高強鋁合金（超硬鋁）、鍛造鋁合金及特殊鋁合金；二是按熱處理特點分為：熱處理不強化鋁合金（1000、3000、5000系列以及4000系列的大部分）和

26、熱處理強化鋁合金（2000、6000和7000系列）；三是按合金主要成分分為：工業(yè)純鋁（1000系列）、Al-Cu系（2000系列）、Al-Mn系（3000系列）、Al-Si系（4000系列）、Al-Mg系（5000系列）、Al-Mg-Si系（6000系列）、Al-Zn-Mg系（7000系列）及Al-其他元素（8000系列）。</p><p>　　綜合考慮鋁合金強度、擠出性能、焊接性能等各種因素，渡河裝備中應用的

27、鋁合金將主要是6000系列和7000系列。6000系列合金含有與形成Mg2Si的比例近似的鎂與硅，從而使本系合金成為熱處理強化鋁合金。本系中的最主要合金是6061，它是最常用的熱處理強化鋁合金之一。盡管該合金的強度比2000系列和7000系列中的大多數(shù)合金的低，但含Mg2Si合金具有良好的成形性，并且具有中等強度。7000系列合金中鋅是主要合金元素，加入少量鎂時，就形成了強度最高的熱處理強化鋁合金。不含銅的Al-Zn-Mg系合金的主要特

28、點是焊接性能優(yōu)良，具有良好的自淬火效應，適于制造焊接后不需要熱處理的大型零部件。但是，鎂和鋅的含量如在6％以上，自淬火效應即消失，對應力腐蝕的敏感性大。</p><p>　　就目前我國的鋁合金擠壓生產(chǎn)能力，6000系列合金有較好的擠出性能，它能擠出復雜及封閉的截面形式，這在重型渡河裝備承載甲板的應用上是很受歡迎的。7000系列合金因其較高的擠壓比而不能擠出封閉截面，這樣勢必增加焊接量，對承載甲板的受力和加工都不利

29、。所以，承載甲板適合采用具有良好擠出性能的6000系列合金，而7000系列合金可用于其他部位。這就涉及到6000系列合金、7000系列合金以及兩個系列合金之間的焊接問題，焊接質(zhì)量的高低將直接影響重型渡河裝備的承載能力，所以有必要對鋁合金的焊接特性進行深入研究。</p><p>　　1.5 鋁合金焊接特性</p><p>　　隨著可焊系列鋁合金材料的發(fā)展，國內(nèi)外鋁合金船體及上層建筑已廣泛采用

30、焊接結(jié)構(gòu)，船用鋁合金的焊接技術(shù)是我國現(xiàn)代造船業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。與鋼鐵材料相比，由于鋁合金具有獨特的物理化學性能，因此在焊接過程中存在以下特點：</p><p>　　1、強的氧化能力 鋁和氧的親和力很大，在空氣中鋁容易與氧結(jié)合生成緊密結(jié)實的Al2O3薄膜（厚度約0.1m）。這層薄膜的熔點高達2050℃，遠遠超過鋁合金的熔點，密度3.95～4.10kg/m3，約為鋁的1.4倍，在焊接過程中，氧化鋁薄膜會阻礙基體

31、金屬的熔化及彼此之間的良好結(jié)合，并易造成夾渣。而且氧化膜還會吸附水分，焊接時會促使焊縫形成氣孔等缺陷，從而降低了焊接接頭的力學性能。因此，為保證焊接質(zhì)量和良好的焊接接頭性能，焊前必須嚴格清理焊件表面的Al2O3薄膜，并在焊接過程中防止熔池繼續(xù)受到氧化，對熔化金屬和處于高溫下的金屬進行有效的保護。這是鋁及鋁合金焊接的一個重要特點。</p><p>　　2、高的熱導率和導電性 鋁及鋁合金的熱導率、比熱容、熔化潛熱等

32、都很大，熱導率為225.3【W(wǎng)/（m﹒K）】，約比鋼大1倍多。在焊接過程中，大量的熱能被迅速傳到基體金屬內(nèi)部，因此焊接鋁及鋁合金時比鋼要消耗更多的熱量。為了達到高質(zhì)量的焊接接頭，必須采用能量集中、功率大的熱源，有時需采取預熱等工藝措施。</p><p>　　3、熱裂紋傾向性大 鋁的線膨脹系數(shù)為23.5×10-8/℃，約為鋼的兩倍，凝固時的體積收縮率達6.5％～6.6％，因此焊接某些鋁合金時，往往由于過

33、大的收縮內(nèi)應力而產(chǎn)生熱裂紋。這是鋁合金，尤其是高強鋁合金焊接時最常見的嚴重缺陷之一。生產(chǎn)中常采用調(diào)整焊絲成分的方法防止裂紋的產(chǎn)生，采用合理的焊接工藝對于防止熱裂紋的產(chǎn)生也是有利的和必須的。</p><p>　　4、容易形成氣孔 焊接接頭中的氣孔是鋁及鋁合金焊接時易產(chǎn)生的另一個常見的缺陷。氫是熔焊時產(chǎn)生氣孔的主要原因。鋁及鋁合金的液體熔池很容易吸收氣體，高溫下溶入的大量氫氣，在焊后冷卻凝固過程中來不及析出，而聚集

34、在焊縫中形成氣孔。弧柱氣氛中的水份、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水份都是焊縫中氫的主要來源。因此，焊接前必須嚴格清理，并合理選擇焊接工藝防止氣孔的產(chǎn)生。</p><p>　　5、高溫下的強度和塑性低 在高溫下鋁的強度和塑性很低，以致不能支承住液體金屬而使焊縫成形不良，甚至形成塌陷（或燒穿）缺陷。因此，一般情況下需要用夾具和墊板。</p><p>　　6、合金元素的蒸發(fā)和燒損 某些鋁合

35、金中含有低沸點的合金元素如鎂、鋅等，這些元素在高溫火焰或電弧的作用下極易蒸發(fā)、燒損，從而改變了焊縫金屬的化學成分，同時也降低了焊接接頭的性能。</p><p>　　7、焊接熱對基體金屬的影響 焊接可熱處理強化的鋁合金時，由于焊接熱的影響，會使基體金屬近縫區(qū)某些部位的力學性能下降。對于冷作硬化的合金也是如此，使接頭性能弱化，并且焊接線能量越大，性能降低的程度也愈嚴重。</p><p>　　

36、8、無色澤變化 鋁及鋁合金從固態(tài)變成液態(tài)時，無明顯的顏色變化，因此在焊接過程中給操作者帶來不少困難。</p><p>　　總之，傳統(tǒng)的熔焊方法（如火焰、電弧、等離子體弧等）熱源發(fā)散，功率密度較低，焊接速度低，熱輸入量大，導致熱影響區(qū)寬、焊縫晶粒粗、接頭性能差、焊接變形量大。由于鋁合金的這些特殊的焊接特性，需要與之適用的先進的焊接方法。</p><p>　　第二章 鋁合金5083性能及焊接

37、特點</p><p>　　2.1 鋁合金5083的性能</p><p>　　2.1.1、物理性能</p><p>　　5083物理性能，主要特點為密度低，抗拉強度高，延伸率高。在相同面積下鋁鎂合金的重量低于其他系列.在常規(guī)工業(yè)中應用也較為廣泛。在我國5000系列鋁板屬于較為成熟的鋁板系列之一，見表2；</p><p>　　表2 5083鋁合金

38、物理性能</p><p>　　2.1.2、力學性能</p><p>　　5083鋁合金力學性能見表3；</p><p>　　表3 5083鋁合金力學性能</p><p>　　2.1.3、化學成分</p><p>　　5083鋁合金化學成分見表4；</p><p>　　表4 5083鋁合金化學成分

39、</p><p>　　2.2 鋁合金5083的焊接性</p><p>　　1、5083鋁合金屬于AL-Mg系列合金，根據(jù)5083鋁合金的化學成分分析可知：5083鋁合金含Mg和Mn元素較高，其抗脆性、抗蝕性、可焊性較好。由于Mn元素的含量較多，可以提高鋁合金的力學性能，又不使合金抗腐蝕下降，同時提高了5083鋁合金的焊接性。同時加入Mn元素能使含Mg元素相分布均勻，提高強度、抗蝕性。<

40、;/p><p>　　2、由于鋁合金的化學活潑性很強，表面易形成氧化膜，且多屬于難熔物質(zhì)。焊接時易產(chǎn)生夾渣等缺陷。</p><p>　　3、鋁合金熱導率大（約為鋼的4倍），加之其熱導率較大，焊接時容易造成未熔合現(xiàn)象。</p><p>　　4、由于鋁合金的熱膨脹系數(shù)約為鋼的2倍，相反其彈性模量卻只有鋼的1/3，焊件易產(chǎn)生較大的熱應力，導致變形及裂紋。</p>

41、<p>　　5、氣孔是焊接5083鋁合金過程中常見的缺陷。而氫是鋁合金焊接時產(chǎn)生氣孔的主要原因。焊接時，氫的來源有兩個方面：一是弧柱氣氛中的水分；二是焊絲及母材表面氧化膜吸附的水分。為此，焊接鋁鎂合金時，焊前必須仔細清除坡口附近的氧化膜，保持焊絲及母材干燥。</p><p>　　2.3 鋁合金焊接的主要特點</p><p>　　1、鋁合金有強的氧化能力。鋁與氧的親和力很強，在空氣

42、中極易與氧結(jié)合生成致密牢固的Ａ１２０３薄膜，Ａｌ2Ｏ３熔點高達２０５０℃，遠遠超過鋁合金的熔點（約６６０℃），且密度大，約為鋁的1.４倍，在焊接過程中，Ａ１２０３薄膜會阻礙金屬之間的良好結(jié)合并易造成夾雜。而且Ａｌ２O３還會吸附水分，焊接時會促使焊縫生成氣孔；</p><p>　　2、熱導率大（約為鋼的４倍），導電性好，焊接時若要達到與鋼相同的焊速，則焊接線能量要比焊鋼時大２—４倍；</p><

43、p>　　3、熱裂紋傾向性大，焊接變形大，鋁合金的熱膨脹系數(shù)約為鋼的２倍，相反其彈性模量卻只有鋼的１／３，焊件有產(chǎn)生較大的熱應力，導致變形及裂紋的傾向；</p><p>　　4、鋁為面心立方晶格，沒有同素異構(gòu)體，加熱與冷卻過程中沒有相變，晶粒易粗大，導致鋁合金焊接接頭的強度降低。</p><p>　　2.4 合金5083特性及適用范圍</p><p>　　508

44、3鋁材是高鎂合金,在不可熱處理合金中強度良好，耐蝕性、可切削性良好。陽極化處理后表面美觀。電弧焊性能良好。5083鋁材中的主要合金元素為鎂，具有良好的抗蝕性與可焊接性能，以及中等強度。 　　5083鋁材屬于Al-Mg-Si系合金,使用范圍廣泛,特別是建筑業(yè)離不開此合金，是最有前途的合金。耐蝕性好，焊接性優(yōu)良，冷加工性較好，并具有中等強度。5083鋁材的主要合金元素為鎂，具有良好的成形加工性能、抗蝕性、焊接性，中等強度。

45、 AL-Mn系合金，是應用最廣的一種防銹鋁，這種合金的強度高，特別是具有抗疲勞強度：塑性與耐腐蝕性高，不能熱處理強化，在半冷作硬化時塑性尚好，冷作硬化時塑性低，耐腐蝕好，焊接性良好，可切削性能不良，可拋光。</p><p>　　用途主要用于要求高的可塑性和良好的焊接性，在液體或氣體介質(zhì)中工作的低載荷零件，如郵箱，汽油或潤滑油導管，各種液體容器和其他用深拉制作的小負荷零件：線材用來做鉚釘。</p>

46、<p>　　用于制造飛機油箱、油管、以及交通車輛、船舶的鈑金件，儀表、街燈支架與鉚釘、五金制品、電器外殼等。  優(yōu)良的抗腐蝕性能使5083船用鋁板材廣泛用于海事用途如船舶，以及汽車、飛機焊接件、地鐵輕軌，需嚴格防火的壓力容器（如液體罐車、冷藏車、冷藏集裝箱）、制冷裝置、電視塔、鉆探設備、交通運輸設備、導彈零件、裝甲等。 鋁鎂合金種類</p><p>　　鋁鎂合金鋁板又可稱為

47、5000系列合金鋁板，其代表有5052鋁板、5005鋁板、5086鋁板材、5083鋁材料、5754鋁板，5A02鋁板，5A05鋁板等。鋁鎂合金鋁板合金元素主要是鎂，含鎂量在3-5%之間。主要特點為密度低，抗拉強度高，延伸率高。在相同面積下鋁鎂合金的重量低于其他系列.。故常用在航空方面，比如飛機油箱。在常規(guī)工業(yè)中應用也較為廣泛。加工工藝為連鑄連軋，屬于熱軋鋁板系列故能做氧化深加工。在我國5000系列鋁板屬于較為成熟的鋁板系列之一。<

48、/p><p>　　第三章 鋁合金焊接方法的選擇</p><p>　　3.1 鋁合金焊接方法</p><p>　　目前，鋁合金的焊接主要有以下幾種方法：氬弧焊、攪拌摩擦焊、激光焊和激光-電弧復合焊等。其中工業(yè)中廣泛應用的是MIG焊，攪拌摩擦焊主要用于船舶中型材和平板對接件的焊接，激光-電弧復合焊和激光焊在實驗室中研究較多，未來將會在工業(yè)中得到越來越廣泛的應用。</p

49、><p><b>　　3.1.1、氬弧焊</b></p><p>　　鋁合金常用的焊接方法是鎢極惰性氣體保護焊（以下稱TIG）和熔化極惰性氣體保護焊以下稱MIG焊）。TIG焊的電極是難熔金屬鎢或鎢的合金棒，電弧燃燒過程中電極是不熔化的，故易維持恒定的電弧長度，焊接過程穩(wěn)定。焊接時，電極、電弧區(qū)以及熔化金屬都處在惰性氣體保護之中，使之與空氣隔離。最常用的是鎢極氬弧焊，即以氬

50、氣作保護氣體。鋁合金TIG焊一般采用交流電源，利用電流在負半波時的陰極霧化效應可以有效清理鋁合金表面的氧化膜，改善融合性。日本在1953年就采用TIG焊焊接5083鋁合金，厚度約為3.0~3.5mm。</p><p>　　MIG焊采用焊絲作電極及填充金屬，并在惰性氣體保護下進行焊接。由于用焊絲作電極，可采用高密度焊接電流，因而母材熔深大，填充金屬熔敷速度快，焊件變形壁TIG焊小，鋁合金熔化極氬弧焊采用直流反接，有

51、良好的陰極霧化作用，可有效確保焊縫的質(zhì)量要求。美國在1995年曾用MIG自動焊接5083、6061等材料，厚度可達25~32mm，韓國也采用MIG焊成功實現(xiàn)了鋁合金船的焊接。</p><p>　　傳統(tǒng)的鋁合金鎢極氬弧焊（TIG）焊接熱輸入大、焊接速度慢，在焊縫呼氣附近產(chǎn)生較高的峰值溫度和較寬的熱影響區(qū)，使焊縫金屬盒附近母材產(chǎn)生實效，從而造成焊接接頭強度和硬度的大幅降低。鋁合金熔化極氣體保護焊（MIG）焊接線能量小

52、，焊接速度快，焊接鋁合金，特別是熱處理強化鋁合金（6000系列、7000系列）時，有利于改善焊縫金屬和焊接熱影響區(qū)的組織，有效的減小焊接接頭的強度損失。國外研究表明，鋁合金MIG焊焊接接頭比TIG焊焊接接頭還具有更高的疲勞性能。另外，由于MIG焊焊接線能量小，結(jié)構(gòu)建造時所產(chǎn)生的焊接變形量小，因而對產(chǎn)品整體質(zhì)量的保證也極為有利。</p><p>　　經(jīng)過幾年的法杖，MIG焊從焊接設備、焊接材料到焊接工藝，都日益走向

53、成熟，獲得高質(zhì)量的MIG焊縫已經(jīng)成為可能。目前，國外鋁合金焊接90%以上采用MIG焊，國內(nèi)的鋁合金MIG焊技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展。</p><p>　　而船用鋁合金MIG焊主要缺點有：由于熱輸入量仍然偏大而引起較大的焊接變形，影響船舶制造質(zhì)量；由于焊后板材變形大，往往需要較長的矯正時間，大大影響了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量；焊接速度一般在0.5m/min以下，生產(chǎn)效率低。</p><p>　　3.

54、1.2、攪拌摩擦焊</p><p>　　攪拌摩擦焊是通過攪拌頭的告訴旋轉(zhuǎn)使其與焊接工件材料摩擦，從而使連接部位材料的溫度升高軟化，同時對材料進行攪拌摩擦來完成焊接的。</p><p>　　攪拌摩擦焊已經(jīng)被證明在諸多方面優(yōu)于熔焊方法，尤其在輕合金方面，攪拌摩擦焊具有明顯的優(yōu)越性：固相焊接方法，不存在凝固裂紋和氣孔等缺陷；無變形焊接技術(shù)；不需要焊絲和保護氣體；焊接過程沒有煙塵、飛濺和UV輻射；

55、容易實現(xiàn)自動化的一種機床焊接技術(shù)；全位置焊接技術(shù)；優(yōu)異的接頭力學性能；綠色焊接技術(shù)-節(jié)省能源。它能焊接所有的鋁合金。</p><p>　　攪拌摩擦焊也有局限性：焊接末尾通常有匙孔存在；焊接力較大，需要焊接設備具有很好的剛性；與弧焊相比缺少焊接柔性；不能實現(xiàn)搷絲焊接。</p><p><b>　　3.1.3、激光焊</b></p><p>　　激

56、光被認為是21世紀的新能源。光焊接是一種高效、快速、先進的焊接方法，其功率密度可達10^5~10^7W/cm^2,其優(yōu)點在于：熱輸入集中、焊接速度快、熱影響區(qū)小、工件變形小、低噪聲、低煙塵、焊接質(zhì)量好，故激光焊接鋁合金有極大的優(yōu)越性。</p><p>　　另外，激光焊接還有一些局限：（1）由于激光焦點直徑相對較小，要求焊接裝卡對位精度高，焦點位置和激光束相對加工對象的偏移量要求限制在很小的范圍內(nèi)。（2）激光器及其

57、加工配套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，成本高，一次性設備投入較大。</p><p>　　針對鋁合金的激光焊接主要有以下的難點：一是鋁合金表面反射問題，研究表明，對CO2激光和YAG激光，鋁合金表面在室溫時的初始反射率在90%以上，遠遠高于鋼等黑色金屬；二是鋁合金激光焊接在焊透的情況下過程的穩(wěn)定性差，表面成形不好，焊縫易出現(xiàn)下榻和孔洞等缺陷。</p><p>　　3.2 焊接方法的確定</p>

58、<p>　　目前用于鋁合金焊接的常用焊接方法有：交流鎢極氬弧焊(TIG)和直流反極性熔化極氣體保護焊(MIG)。TIG焊由于采用交流電，鎢極燒損嚴重，焊接效率低，因此適用于薄件鋁合金的焊接。MIG焊包括連續(xù)電流焊接和脈沖電流焊接。MIG焊時，焊絲作為陽極，可采用比TIG焊更大的焊接電流，電弧功率大，焊接效率高，故特別適合于中厚板鋁合金的焊接。實驗研究發(fā)現(xiàn)，在鋁合金MIG焊時，脈沖電流焊接優(yōu)于連續(xù)電流焊接，采用脈沖電流可以提高

59、熱輸入的利用率，降低焊接電流，減少焊接變形。同時能夠提高電弧的穩(wěn)定性、改善焊接成形和增加熔深。我廠承接的鋁合金船使用的材料主要是5083鋁一鎂合金，根據(jù)MIG焊的優(yōu)點，施工基本t采用脈沖MIG焊。為提高5083鋁．鎂合金的MIG焊的焊接質(zhì)量，對脈沖MIG焊的特點、操作方法和焊接過程中易出現(xiàn)的焊接缺陷進行分析的研究，就顯得很有必要。</p><p>　　3.2.1、MIG焊的焊接方法</p><

60、p>　　與TIG焊相比，MIG焊可焊的鋁合金厚度明顯增大，而且焊接效率高，適合于自動化生產(chǎn)。 MIG焊用于焊接鋁及鋁合金時通常采用直流反極性，焊接薄、中等厚度板材時，可用純Ar作保護氣體；焊接厚大件時，采用（Ar+He）混合氣體，也可采用純He保護。焊前一般不預熱，板厚較大時，也只需預熱起弧部位。</p><p>　　脈沖MIG焊可以將熔池控制的很小，容易進行全位置焊接，尤其焊接薄板、薄壁管的立焊縫、仰焊縫

61、和全位置焊縫是一種較理想的焊接方法。脈沖MIG焊電源是直流脈沖，脈沖TIG焊的電源是交流脈沖。</p><p><b>　　1、MIG焊原理</b></p><p>　　和TIG焊不同，MI G（MAG）焊采用可熔化的焊絲作為電極，以連續(xù)送進的焊絲與被焊工件之間燃燒的電弧作為熱源來熔化焊絲與母材金屬。焊接過程中，保護氣體-氬氣通過焊槍噴嘴連續(xù)輸送到焊接區(qū)，使電弧、熔池

62、及其附近的母材金屬免受周圍空氣的有害作用。焊絲不斷熔化應以熔滴形式過渡到焊池中，與熔化的母材金屬熔合、冷凝后形成焊縫金屬。原理示意圖見圖1；</p><p><b>　　原理示意圖1</b></p><p><b>　　2、MIG焊特點 </b></p><p>　　⑴和TIG焊一樣，它幾乎可以焊接所有的金屬，尤其適合于焊

63、接鋁及鋁合金、銅及銅合金以及不銹鋼等材料。焊接過程中幾乎沒有氧化燒損，只有少量的蒸發(fā)損失，冶金過程比較簡單。 </p><p><b>　?、苿趧由a(chǎn)率高 </b></p><p>　　⑶MIG焊可直流反接，焊接鋁、鎂等金屬是有良好的陰極霧化作用，可有效的去除氧化膜，提高了接頭的焊接質(zhì)量。 </p><p>　　⑷不采用鎢極，成本比TIG焊低；

64、有可能取代TIG焊。 </p><p>　?、蒑IG焊焊接鋁及鋁合金時，可以采用亞射流熔滴過渡方式提高焊接接頭的質(zhì)量。 </p><p>　　⑹由于氬氣為惰性氣體，不與任何物質(zhì)發(fā)生化學反應，所以對焊絲及母材表面的油污、鐵銹等較為敏感，容易產(chǎn)生氣孔，焊前必須仔細清理焊絲和工件。 </p><p><b>　　3、MIG焊的應用</b></p

65、><p>　　MIG焊適合于焊接低碳鋼、低合金鋼、耐熱鋼、不銹鋼、非鐵金屬其合金。低熔點或低沸點金屬材料如鉛、錫、鋅等，不宜采用熔化極惰性氣體保護焊。目前在中等厚度、大厚度鋁及鋁合金板材的焊接中，已廣泛地應用了MIG焊。</p><p>　　MIG焊可分為半自動焊和自動焊兩種。自動MIG焊適用于較規(guī)則的縱縫、環(huán)縫及水平位置的焊接；半自動MIG焊大多用于定位焊、短焊縫、斷續(xù)焊縫以及鋁容器中封頭、

66、管接頭、加強圈等工件的焊接。</p><p>　　第四章 焊接設備及工藝</p><p><b>　　4.1 焊接設備</b></p><p>　　手工熔化極氬弧焊設備由焊接電源、送絲系統(tǒng)、焊槍、供氣系統(tǒng)、供水系統(tǒng)組成。</p><p>　　自動熔化極氬弧焊設備則由焊接電源、送絲系統(tǒng)、焊接機頭、行走小車或操作機（立柱、橫

67、臂）和變位機及滾輪架、供氣系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。</p><p>　　熔化極氣體保護自動氬弧焊設備系統(tǒng)如圖2所示。</p><p>　　現(xiàn)在，國內(nèi)外MIG焊設備已相當成熟，有的相當完善和先進，可考查選購，無需自制。但對焊接電源、送絲系統(tǒng)、焊槍形式及結(jié)構(gòu)應予以特別</p><p>　　圖2熔化極自動氬弧焊設備組成（行走小車型）</p><p

68、>　?、?一次電源輸入②-焊件插頭及連線③-供電電纜④-保護氣輸入⑤-冷卻水輸入</p><p>　?、?送絲控制輸入⑦-冷卻水輸出⑧-輸入到焊接控制箱的保護氣⑨-輸入到焊接控制箱的冷卻水</p><p>　?、?輸入到焊接控制箱的220v交流11-輸入到小車控制箱的220V交流12-小車電動機控制輸入</p><p>　　4.1.1、焊接電源</p&g

69、t;<p>　　熔化極氣體保護焊通常采用直流焊接電源。老式電源有電動機-發(fā)電機組，現(xiàn)只用于缺電的野外現(xiàn)場。常用電源有變壓器一整流器，新式電源為逆變電源。</p><p>　　焊接電源的額定電流通常要求50～500A，特種應用要求1500A?？蛰d電壓要求55～85V。電源的負載持續(xù)率在60%～100%范圍內(nèi)。</p><p>　　MIG焊電源的外特性和動特性都很重要。</

70、p><p>　　1、焊接電源的外特性MIG焊有三種外特性的焊接電源，即平特性（恒壓）、陡降特性（恒流）和緩降特性。</p><p>　　當保護氣體為惰性氣體（如純Ar），焊絲直徑小于ф1.6mm時，廣泛采用平特性電源并配以等速送絲系統(tǒng)，此時可通過改變電源空載電壓來調(diào)節(jié)電弧電壓，通過改變送絲速度來調(diào)節(jié)焊接電流，故焊接參數(shù)調(diào)節(jié)非常方便。平特性電源有較強的自調(diào)節(jié)作用，弧長的變化可引起電流的較大變化，

71、同時短路電流較大，引弧比較容易。</p><p>　　當焊絲直徑較大(大于2mm)時，一般采用下降特性電源并配用變速送絲系統(tǒng)。此時，由于焊絲較粗，電弧的自調(diào)作用較弱，弧長變化后恢復速度慢，單靠電弧的自調(diào)作用難以保證焊接過程穩(wěn)定，需外加弧壓反饋電路，將電弧電壓（弧長）的變化及時反饋到送絲控制電路，調(diào)節(jié)送絲速度，使弧長能及時恢復。采用亞射流過渡形式在焊絲直徑小于1.6mm的情況下焊接鋁合金時，電弧的固有自調(diào)能力很強。

72、由于恒流，焊縫熔深可基本保持穩(wěn)定不變。</p><p>　　2、焊接電源的動特性MIG焊電弧過程瞬變頻繁，電源必須及時作出反應，以便動態(tài)穩(wěn)弧。</p><p>　　電源動特性是指當負載狀態(tài)發(fā)生瞬時變化時焊接電流和輸出電壓與時間的關(guān)系，用以表征電源對負載瞬變的反應能力。</p><p>　　MIG焊時負載瞬變最大的是短路過渡以及伴有瞬時短路的噴射過渡，因此，焊接電源動

73、特性的針對性指標有三項，即</p><p>　?、哦搪冯娏魃仙俣萪is/dt (A/s)。</p><p>　　⑵短路峰值電流Imax(A)。</p><p>　　⑶從短路到引弧的電源電壓恢復速度dUa/dt (V/s)。</p><p>　　為保證電弧過程的穩(wěn)定性不被破壞，無強烈飛濺，無不良焊縫成形，在粗焊絲和大電流情況下，要求短路電流上

74、升速度dis/dt稍小，反之，在細焊絲和小電流值情況下，要求dis/dt稍大；在其他條件不變時，要求短路峰值電流較小，以免飛濺過大，然后迅速提升短路電流，當達到某一設定值后，立刻改變電流上升率，以很小的dis/dt增大電流，以便降低Imax和減小飛濺。</p><p>　　國內(nèi)外MIG焊接電源品牌繁多，其中之一為SAF MIG 480TRI數(shù)字化脈沖焊接電源，其外形如圖3所示。該電源具有幾個有代表性的特點，如熱起

75、弧功能，熱啟動時能發(fā)生700A的脈沖電流，有利于解決起弧處易發(fā)生未熔合、未焊透及氣孔問題；如內(nèi)設16位微處理器閉環(huán)數(shù)字化控制系統(tǒng)，有利于解決脈沖MIG焊參數(shù)多，操作按鈕多，操作很不方便的問題；又如內(nèi)設的專家系統(tǒng)，內(nèi)存的100組焊接程序和參數(shù)的專家經(jīng)驗可供工藝技術(shù)人員和焊接操作人員直接選用或參考選用。此外，該電源允許實施的超射流模式，有利于增強鋁及鋁合金焊接熔池的攪動從而可明顯減少焊縫氣孔。</p><p>　　圖

76、3 SAF MIG480TRI</p><p><b>　　數(shù)字化脈沖焊接電源</b></p><p>　　4.1.2、送絲系統(tǒng)</p><p>　　送絲系統(tǒng)由送絲機、送絲軟管及焊絲盤組成。根據(jù)送絲方式不同，送絲系統(tǒng)可分為三種方式，如圖4所示。</p><p><b>　　圖4三種送絲方式</b>

77、;</p><p>　　a)推絲式b）、c）、d）拉絲式e）推拉絲式</p><p>　　1、推絲式在此方式中，焊槍結(jié)構(gòu)簡化，操作輕便，但送絲阻力大，較難送進較細、較軟的焊絲，且軟管不能太長，一般送絲軟管長度為3～5m。</p><p>　　2、拉絲式 拉絲式可分為三種形式。一種是拉絲機構(gòu)裝在焊槍上，焊絲盤通過軟管與其相連。另一種是拉絲機構(gòu)和焊絲盤都裝在焊槍上。這

78、兩種均適于細絲半自動MIG焊。還有一種是焊絲盤與送絲電動機都與焊槍分開。</p><p>　　3、推拉絲式這種送絲方式的送絲軟管可長達15m左右，因而擴大了半自動焊操作的距離。但拉絲速度應比推絲速度稍大，以便以拉絲為主，使焊絲在長軟管內(nèi)始終保持拉直狀態(tài)。</p><p>　　送絲機可采用兩輪或四輪驅(qū)動裝置，后者適于送較軟的焊絲，如鋁焊絲。四輪驅(qū)動裝置如圖5所示。</p>&l

79、t;p><b>　　圖5 四輪送絲機構(gòu)</b></p><p><b>　　4.1.3、焊槍</b></p><p>　　焊槍的形式及結(jié)構(gòu)特征如圖6～圖9所示。</p><p><b>　　圖6鵝頸式焊槍示意</b></p><p><b>　　圖7手槍式焊槍&

80、lt;/b></p><p>　　1-噴嘴2-導電嘴3-套筒4-導電桿5-分流環(huán)6-擋圈7-氣室8-絕緣圈 9-緊固螺母</p><p>　　10-鎖母11-球型氣閥 12-槍把 13-退絲開關(guān)14-送絲開關(guān)15扳機16氣筒</p><p><b>　　圖8拉絲式焊槍</b></p><p>　　圖9帶有焊絲盤

81、的拉絲式焊槍</p><p>　　1-噴嘴2-外套3、8-絕緣外殼4-送絲滾輪5-螺母6-導絲桿7-調(diào)節(jié)螺桿9-焊絲盤10-底板 </p><p>　　11, 15, 17, 21, 22-螺釘 12-壓片 13-減速箱 l4-電動機16-底板 18-退絲按鈕 19-扳機20-觸點</p><p>　　鵝頸式焊槍應用最為廣泛，它適合于細焊絲，使用靈活方便

82、，可達性好。手槍式焊槍適合于粗焊絲，常需水冷。焊槍上裝有小型送絲機構(gòu)和小型焊絲盤的拉絲式焊槍，主要用于采用鋁及鋁合金細焊絲或軟焊絲，裝滿焊絲的小型焊絲盤重5kg，槍體較重，不便操作使用，但送絲可靠。</p><p>　　在焊槍結(jié)構(gòu)上，值得注意的是導電嘴。一般焊槍的導電嘴內(nèi)孔應比焊絲直徑大0.13～0.25mm，對于鋁焊絲則應更大一些。導電嘴必須牢固地固定在槍體上，并使其定位于噴嘴中心。導電嘴與噴嘴之間的相斑位置取

83、決于熔滴過渡形式。對于短路過渡，導電嘴常伸出噴嘴以外；而對于噴射過渡，導電嘴應縮到噴嘴內(nèi)，最多可縮進3mm。焊接時應定期檢查導電嘴，如發(fā)現(xiàn)導電嘴內(nèi)孔因磨損而變大或由于飛濺而堵塞時，應立即更換，因磨損或粘污的導電嘴將破壞電弧的穩(wěn)定性。</p><p><b>　　4.2 焊接工藝</b></p><p>　　4.2.1、保護氣體選擇</p><p&g

84、t;　　鋁及鋁合金MIG焊時，只采用惰性氣體氬或氦，不采用其他活性氣體。</p><p>　　氬或氦雖同為保護氣體，但其物理特性有差異，因而其工藝性能也有差異。氬氣的密度大約是空氣的1.4倍，比空氣重；氦氣的密度大約是空氣的0.14倍，比空氣輕。在平焊位置焊接時，氬氣下沉，驅(qū)走空氣，對電弧的保護和對焊接區(qū)的覆蓋作用較好。為得到相同的保護效果，氦氣的流量消耗大約應比氬氣高2～3倍。</p><p

85、>　　氦氣的導熱性比氨氣高，能產(chǎn)生能量分布更均勻的電弧等離子體。氬弧等離子體則弧柱中心能量高而其周圍能量低。因此，氦弧MIG焊時的焊縫形狀特點為熔深與熔寬大，焊縫底部呈圓弧狀，而氬弧MIG焊的焊縫中心呈窄而深的“指狀”熔深，其兩側(cè)熔深較淺</p><p>　　氦的電離電位比氬高。當弧長和焊接電流一定時，氦氣保護的電弧電壓比氬弧高，如圖10所示。因此，純氦保護MIG焊時，很難實現(xiàn)軸向射流過渡，常發(fā)生較多的飛濺

86、和較粗糙的焊縫表面。氬氣保護的MIG焊則較易實現(xiàn)射流過渡。</p><p>　　圖10 Ar和He的MIG電弧電壓特性</p><p>　　由于MIG氬弧焊的電弧電壓低和電弧能量密度小，電弧穩(wěn)定、飛濺極少，因而適用于焊接薄件。MIG氦弧焊的能量密度高，適用于焊接中厚件，但電弧不夠穩(wěn)定，且氦氣價格高昂。</p><p>　　由于氬和氦各有優(yōu)缺點，當有必要采用氦時，最

87、好采用氬與氦的混合氣體保護，例如，氬75%～25%，氦25%～75%（體積分數(shù)）。</p><p>　　在一般情況下，宜優(yōu)先選用氬氣進行MIG氬弧焊。</p><p>　　4.2.2、焊接設備選擇</p><p>　　選擇設備時，用戶應根據(jù)焊接件的結(jié)構(gòu)、材料、零件厚度，接頭形式及尺寸、焊接位置等多方面情況來確定對設備的使用要求，如功率輸出范圍、靜態(tài)特性、動態(tài)特性、送

88、絲機特點、工藝裝備配套等。</p><p>　　當需焊接厚大鋁及鋁合金焊件時，應選用大電流和較大輸出功率的電源。當需焊接空間位置或焊接較薄的焊件時，應選用脈沖或短路過渡焊接電源，此時應特別注意電源的動特性或動特性可調(diào)的電源，例如適應性較大的逆變式焊接電源。當采用亞射流過渡形式進行焊接時，宜選用下降或陡降式外特性焊接電源，此時，電源的恒流特性及弧長自調(diào)作用有利于電弧及熔深。</p><p>

89、　　4.2.3、接頭形式的選擇</p><p>　　接頭形式及其有關(guān)尺寸取決于鋁及鋁合金焊件厚度、焊接位置、熔滴過渡形式及焊接工藝。</p><p>　　單面焊時，如零件厚度小于6mm，一般采用無坡口對接；如零件厚度大于6mm，可采用V形坡口對接。鋁及鋁合金V形坡口角度一般不小于90°，以免產(chǎn)生未熔合</p><p>　　零件對接間隙和鈍邊的尺寸視熔滴過渡

90、形式而異。短路過渡時，間隙應較大，鈍邊應較??；射流過渡時，因熔深較大，間隙應較小，鈍邊應較大。</p><p>　　與其他金屬相比較，鋁及鋁合金結(jié)構(gòu)上常采用搭接接頭。搭接接頭的強度系數(shù)一般為0.6～0.8，它取決于合金成分及熱處理狀態(tài)。搭接接頭的優(yōu)點是無需加工坡口，易于裝配，焊接區(qū)處于“船形”位置時易于焊接操作，缺點是難于檢驗焊接缺陷，熱處理強化的鋁合金焊接時易發(fā)生焊接裂紋，這時就應改搭接為對接。T形接頭有時也被

91、采用，也很少需開坡口，但最好是接頭的左右兩面均有焊縫，以實現(xiàn)受力平衡。</p><p>　　4.2.4、零件及焊絲的制備</p><p>　　雖然直流反接MIG焊的電弧過程中始終能保持對鋁材表面氧化膜的陰極清理作用，但與TIG焊相比較，MIG焊時生成焊縫氣孔的敏感性仍較TIG大。因為TIG焊時使用的焊絲較粗，其直徑一般為ф3～ф 6mm，而MIG焊時使用的鋁絲較細，其直徑通常為ф1.2～ф

92、1.6mm，細絲的比表面積比粗絲的比表面積大，焊絲與零件坡口表面積的比值也大，例如，零件厚度為20mm的坡口對接接頭，其焊絲與坡口表面積之比達10：1，焊接一條長lm的焊縫，需消耗的焊絲長達65m。因此，MIG焊時，焊絲表面的氧化膜及污染物隨焊絲進入熔池的相對數(shù)量較大，加之MIG焊是焊絲的熔滴過渡過程，電弧只是動態(tài)穩(wěn)定，焊接熔池冷卻凝固較快，因而產(chǎn)生焊縫氣孔的敏感性較TIG更大。</p><p>　　焊件及焊絲表

93、面的氧化膜及污染物可引起MIG；焊過程中電弧靜特性曲線下移，從而使焊接電流突然上升，焊絲熔化速度增大，電弧拉長，此時，電弧的聲音也從原來有節(jié)奏的嘶嘶聲變?yōu)榇潭暮艚新?。因此MIG焊前零件及焊絲表面清理的質(zhì)量對焊接過程及焊接質(zhì)量（主要是焊縫氣孔）影響很大。</p><p>　　零件及焊絲MIG焊前表面清理方法與TIG焊時基本相同，鋁及鋁合金焊絲最好采用經(jīng)特殊表面處理的光滑、光潔、光亮的“三光”焊絲。</p&g

94、t;<p>　　4.2.5、工藝裝備的準備</p><p>　　MIG焊所需的工藝裝備，如小車及軌道（或操作機、變位機、滾輪架），焊件的胎夾具與TIG焊時基本相同，本節(jié)擬著重論述焊縫反面的襯墊（或稱墊板）。</p><p>　　TIG及MIG焊有時均需要焊縫反面的襯墊。MIG焊時功率較大，熔透能力較強，反面襯墊有利于縮小接頭的有關(guān)尺寸，操作條件較為寬松，對操作技能的要求可適當

95、降低。</p><p>　　反面襯墊可分為臨時襯墊及永久襯墊，前者可稱為可拆卸式襯墊，它一般裝在焊件的胎夾具內(nèi)，與焊縫位置對應，并緊貼在兩零件反面，焊接后即與焊件分離；后者的材料與焊件材料相同，并與零件反面焊接起來。</p><p>　　臨時襯墊的材料一般為碳鋼；為了防銹、防粘及保溫，可采用不銹鋼；為了加強散熱，可采用銅或鋁。有時臨時墊板制成復合結(jié)構(gòu)，由墊板及墊板條組成。墊板條鑲嵌在碳鋼的

96、墊板內(nèi)，墊板條材料為不銹鋼、銅或鋁。墊板條上還加工出一條凹槽，凹槽截面可呈矩形或弧形。矩形凹槽可保證接納透漏的液體金屬，可允許焊縫在橫向有所偏移，但可能造成反面成形的余高以90°角向零件反面急驟過渡，從而形成強烈的應力集中。因此矩形凹槽可用于強度不高，塑性良好，能適應應力集中的鋁及鋁合金?；⌒伟疾塾欣诜疵嬗喔吡己贸尚?，余高可向母材零件圓滑過渡，但對焊縫橫向偏移要求較嚴。中高強度鋁合金MIG焊時，必須，采用凹槽為弧形的墊板，此

97、時，槽深宜為0.25～0.75mm，槽寬要大于焊縫根部的寬度，但不能過寬。</p><p>　　永久墊板是工藝需要并經(jīng)設計允許的一個小零件，一般用于多道焊，使用時必須使鈍邊及焊縫根部與墊板完全熔合，如圖13所示。此時，接頭根部對接間隙可稍大，焊接時可手工、機械或利用電磁力實施橫向擺動。</p><p>　　當采用鋁合金擠壓件時，擠壓件本身帶有便于與其他零件焊接的多種形式的襯墊，有時襯墊還可

98、帶有坡口及自定位和方便連接的配合部。</p><p>　　4.2.6、焊接參數(shù)</p><p>　　1、焊絲直徑 MIG焊時，焊絲直徑與焊接電流及其范圍有一定的關(guān)系。細絲可采用的焊接電流較小，電流范圍也較窄，焊接時主要采用短路過渡方式，主要用于焊接薄件。由于細絲較軟，對送絲系統(tǒng)要求較高。細絲比表面積大，隨細絲進入熔池的污染物較多，出氣孔的幾率比粗絲大。粗絲允許采用較大電流，電流范圍也比

99、較大，適用于焊接中厚板。</p><p>　　手工半自動MIG焊時，一般采用細絲；自動MIG焊時，一般采用較粗的焊絲。</p><p>　　2、焊接電流MIG焊時，焊接電流主要取決于零件厚度。當所有其他焊接參數(shù)保持恒定時，增大焊接電流，可增大熔深和熔寬，增大焊道尺寸，提高焊絲熔化速度及其熔敷率【(即每安培每小時熔化的焊絲重量，g/(A·h)】。</p><p&

100、gt;　　MIG焊鋁時，焊接電流、送絲速度或熔化速度有一個線性關(guān)系，如圖11所示；調(diào)節(jié)送絲速度即可調(diào)節(jié)焊接電流。</p><p>　　焊接電流，A (DCEP)</p><p>　　圖11鋁焊絲直徑、焊接電流、送絲速度之間的關(guān)系</p><p>　　MIG焊時，應盡量選取較大的焊接電流，但以不致燒穿焊件為度，這樣既能提高生產(chǎn)效率，也有助于抑制焊縫氣孔。</p&

101、gt;<p>　　3、電弧電壓 MIG電弧的穩(wěn)定性的主要表現(xiàn)就是弧長是否變化。弧長（電弧長度）和電弧電壓是常被相互替代的兩個術(shù)語。雖然二者互有關(guān)聯(lián)，但兩者不同。</p><p>　　弧長是一個獨立的參數(shù)。MIG焊時，弧長的選擇范圍很窄。噴射過渡時，如果弧長太短，可能發(fā)生瞬時短路，飛濺大；如果弧長太長，則電弧易發(fā)生飄移，從而影響熔深及焊道的均勻性和氣體保護效果。</p><p&

102、gt;　　生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，電弧長度易受外界偶然因素的干擾，如網(wǎng)路電壓波動、焊絲及焊件表面局部玷污（油污、氧化膜、水分等）。此時，由于電弧氣氛發(fā)生變化，電弧靜特性曲線下移，引起電流突然升高，焊絲熔化速度增大，電弧拉長，電弧過程發(fā)生動蕩。</p><p>　　電弧電壓與弧長有關(guān)，還與焊絲成分、焊絲直徑、保護氣體和焊接技術(shù)有關(guān)。電弧電壓是在電源的輸出端子上檢測的，它還包括焊接電纜和焊絲伸出長度上的電壓降。當其他參數(shù)保持不變

103、時，電弧電壓與電弧長度成正比關(guān)系。</p><p>　　焊接鋁及鋁合金時，在射流過渡范圍內(nèi)的給定焊接電流下，宜配合電流來調(diào)節(jié)電弧電壓，將弧長調(diào)節(jié)并控制在無短路或間有短路（人稱“半短路”）的射流狀態(tài)或亞射流狀態(tài)。此時，電弧穩(wěn)定、飛濺小、陰極清理區(qū)寬、焊縫光亮、表面波紋細致、成形美觀。一種合適的電弧電壓與焊接電流的配合如圖12所示。</p><p>　　圖12適的電弧電壓與焊接電流的配合<

104、;/p><p>　　4、焊接速度 焊接速度與零件厚度、焊接電流、電弧電壓等密切相關(guān)。隨著電流的增大，焊接速度也應提高。但焊接速度不能過分提高，否則焊接接頭可能出現(xiàn)咬邊或形成所謂駝峰焊道，有時還可能使氣體保護超前于熔池范圍，失去對熔池的全面保護作用。焊接速度宜取適中值，此時熔深最大。焊接速度過低時，電弧將強力沖擊熔池，使焊道過寬，或零件燒穿成洞。</p><p>　　5、焊接接頭的位置

105、焊接接頭的不同位置（或稱全位置）有平焊、橫焊、立焊、仰焊，焊接技術(shù)難度按此順序依次加大。由于重力的作用，熔池液態(tài)焊縫金屬總是有下落的傾向。因此，最好通過機械化的輔助裝置，使工件上的所有焊縫均變成平焊或接近平焊的位置,當不得不按不同位置進行焊接時，則應按不同位置的特點來選擇焊接參數(shù)。例如仰焊時，宜選用細焊絲、小電流、短弧、實行短路過渡，使熔池較小，熔池凝固較快，焊縫快速成形。如果此時電流較大，熔池較大，熔池內(nèi)的液態(tài)金屬即可能向下流失。立焊

106、有兩種情況，一是向下立焊，二是向上立焊，前者焊縫成形難于控制、電流應小，后者對焊縫成形的影響不大，電流可大。對不同焊接位置的焊接工藝因素做出不同選擇后，焊接操作時尚應有不同的技巧。</p><p>　　6、焊接道次 焊接道次主要取決于零件厚度、接頭形式、坡口尺寸及結(jié)構(gòu)和材料特性。零件厚度較大時，自然需要多道焊。當結(jié)構(gòu)要求氣密或材料對熱敏感時，也宜優(yōu)選多道焊，減小每個焊道所需的熱輸入，增大道次間隔時間，防止金屬

107、過熱。此外，每個道次的熔池體積較小，也有利于氫氣泡在熔池凝固前得以逸出。相鄰兩焊道內(nèi)殘存的兩氣孔巧合相連而形成通孔的機率是不大的。因此，多道焊較有利于保證氣密性，防止?jié)B漏。</p><p>　　7、保護氣體流量 氣體流量與其他諸工藝因素有關(guān)，必須選配適當。流量偏小時，雖也能達到保護目的，但經(jīng)不起外界因素對保護的干擾，特別是在引弧處的保護易遭到破壞。氣體流量過大時，會引起熔池鋁液翻騰，惡化焊縫成形。此外，氣體流