鋁合金的鎢極弧焊

（TIG 焊）也稱為鎢極惰性氣體保護電弧焊， 是利用鎢極與工件之間形成電弧產生的大量熱量熔化待焊處，外加填充焊絲獲得牢固的焊接接頭。

弧焊焊鋁是利用其“陰極霧化”的特點，自行去除氧化膜。鎢極及 縫區(qū)域由噴嘴中噴出的惰性氣體屏蔽保護， 防止焊縫區(qū)和周圍空氣的反應。

TIG 焊工藝適于焊接厚度小于 3 ㎜的薄板，工件變形明顯小于 氣焊和手弧焊。交流 TIG焊陰極具有去除氧化膜的清理作用，可以不 用熔劑，避免了焊后殘留熔劑、熔渣對接頭的腐蝕。接頭形式可以不受限制，焊縫成形良好、表面光亮。氣流對焊接區(qū)的沖刷使接頭冷 21 卻加快， 改善了接頭的組織和性能， 適于全位置焊接。 由于不用熔劑，焊前清理的要求比其他焊接方法嚴格。

鋁及鋁合金焊接方法？如何用弧焊接鋁合金？

鋁合金的鎢極弧焊

（tig 焊）也稱為鎢極惰性氣體保護電弧焊， 是利用鎢極與工件之間形成電弧產生的大量熱量熔化待焊處，外加填充焊絲獲得牢固的焊接接頭。

弧焊焊鋁是利用其“陰極霧化”的特點，自行去除氧化膜。鎢極及 縫區(qū)域由噴嘴中噴出的惰性氣體屏蔽保護， 防止焊縫區(qū)和周圍空氣的反應。

tig 焊工藝適于焊接厚度小于 3 ㎜的薄板，工件變形明顯小于 氣焊和手弧焊。交流 tig焊陰極具有去除氧化膜的清理作用，可以不 用熔劑，避免了焊后殘留熔劑、熔渣對接頭的腐蝕。接頭形式可以不受限制，焊縫成形良好、表面光亮。氣流對焊接區(qū)的沖刷使接頭冷 21 卻加快， 改善了接頭的組織和性能， 適于全位置焊接。 由于不用熔劑，焊前清理的要求比其他焊接方法嚴格。

焊接鋁合金較適宜的工藝方法是交流 tig 焊和交流脈沖 tig 焊， 其次是直流反接 tig 焊。

通常，用交流焊接鋁合金時可在載流能力、 電弧可控性以及電弧清理作用等方面實現(xiàn)配合， 故大多數(shù)鋁合金 的 tig焊都采用交流電源。采用直流正接（電極接負極）時，熱量產 生于工件表面，形成深熔透，對一定尺寸的電極可采用更大的焊接電流。即使是厚截面也不需預熱，且母材幾乎不發(fā)生變形。雖然很少采 用直流反接（電極接正極）tig 焊方法來焊接鋁，但這種方法在連續(xù)焊或補焊薄壁熱交換器、管道厚在 2.4 ㎜以下的類似組件時有熔深 淺、電弧容易控制、電弧有良好的凈化作用等優(yōu)點。

1）鎢極 鎢的熔點是 340℃，是熔點zui高的金屬。鎢在高溫時有強烈的電子發(fā)射能力，在鎢電極加入微量稀土元素釷、、鋯等的氧化物后， 電子逸出功顯著降低，載流能力明顯提高。鋁合金 tig 焊時，鎢極作為電極主要起傳導電流、引燃電弧和維持電弧正常燃燒的作用。常用 鎢極材料分純鎢、釷鎢及鎢等。

2）焊接工藝參數(shù) 為了獲得優(yōu)良的焊縫成形及焊接質量，應根據(jù)焊件的技術要求， 合理地選定焊接工藝參數(shù)。

鋁合金手工 tig 焊的主要工藝參數(shù)有電流 種類、極性和電流大小、保護氣體流量、鎢極伸出長度、噴嘴至工件 的距離等。自動 tig焊的工藝參數(shù)還包括電弧電壓（弧長） 、焊接速度及送絲速度等。

工藝參數(shù)是根據(jù)被焊材料和厚度，先確定鎢極直徑與形狀、焊 絲直徑、保護氣體及流量、噴嘴孔徑、焊接電流、電弧電壓和焊接速度，再根據(jù)實際焊接效果調整有關參數(shù)，直至符合使用要求為止。

鋁合金 tig 焊工藝參數(shù)的選用要點如下①噴嘴孔徑與保護氣體流量 鋁合金 tig 的噴嘴孔徑為 5～22 ㎜；保護氣體流量一般為5～15l/min。

②鎢極伸出長度及噴嘴至工件的距離 鎢極伸出長度：對接焊縫 時一般為 5～6 ㎜，角焊縫時一般為 7～8 ㎜。噴嘴至工件的距離一般取 10 ㎜左右為宜。

③焊接電流與焊接電壓 與板厚、接頭形式、焊接位置及焊工技 術水平有關。手工 tig 焊時，采用交流電源，焊接厚度小于 6 ㎜鋁合金時，da焊接電流可根據(jù)電極直徑 d 按公式 i=（60～65）d 確定。電弧電壓主要由弧長決定，通常使弧長近似等于鎢極直徑比較合理。

④焊接速度 鋁合金 tig 焊時，為了減小變形，應采用較快的焊 接速度。手工 tig焊一般是焊工根據(jù)熔池大小、熔池形狀和兩側熔合 情況隨時調整焊接速度， 一般的焊接速度為 8～12m/h;自動 tig 焊時，工藝參數(shù)設定之后，在焊接過程中焊接速度一般不變。

⑤焊絲直徑 呈正比關系。

交流電特點是負半波（工件為負）時，有陰極清理作用，正半波（工件為正）時，鎢極因發(fā)熱量低，不容易熔化。為了獲得足夠的一般由板厚和焊接電流確定，焊絲直徑與兩者之間熔深和防止咬邊、焊道過寬和隨之而來的熔深及焊縫外形失控，必須 維持短的電弧長度，電弧長度大約等于鎢極直徑。

為了防止起弧處及收弧處產生裂紋缺陷，有時需要加引弧板和 熄弧板。當電弧穩(wěn)定燃燒，鎢極端部被加熱到一定的溫度后，才能將電弧移入焊接區(qū)。 鎢極脈沖惰性氣體保護焊擴大了 tig 焊的應用范圍，特別適用于焊接精密零件。在焊接時，高脈沖提供大電流值，這是在留間隙的 根部焊接時為完成熔透所需的；低脈沖可冷卻熔池，這就可防止接頭根部燒穿。脈沖作用還可以減少向母材的熱輸入，有利于薄鋁件的焊 接。交流鎢極脈沖弧焊有加熱速度快、溫度停留時間短、對熔池有攪拌作用等優(yōu)點，焊接薄板、硬鋁可得到滿意的焊接接頭。交流鎢極 脈沖弧焊對仰焊、立焊、管子全位置焊、單面焊雙面成形，可以得到較好的焊接效果。

鋁及鋁合金零件焊接方法及特點有哪些呢？下面由明星機械老焊工講出的一些方法和特點

    1鋁合金材料特點

　　鋁是銀白色的輕金屬，具有良好的塑性、較高的導電性和導熱性，同時還具有抗yang化和抗腐蝕的能力。鋁極易氧化產生三氧化二鋁薄膜，在焊縫中容易產生夾雜物，從而破壞金屬的連續(xù)性和均勻性，降低其機械性能和耐腐蝕性能。常見鋁合金母材和焊絲的化學成分及機械性能見表1。

　　2鋁合金材料的焊接難點

　?。?）極易氧化。在空氣中，鋁容易同氧化合，生成致密的三氧化二鋁薄膜（厚度約0．1－0．2μm），熔點高（約2050℃），遠遠超過鋁及鋁合金的熔點（約600℃左右）。氧化鋁的密度3．95－4．10g/cm3，約為鋁的1．4倍，氧化鋁薄膜的表面易吸附水分，焊接時，它阻礙基本金屬的熔合，極易形成氣孔、夾渣、未熔合等缺陷，引起焊縫性能下降。

　　（2）易產生氣孔。鋁和鋁合金焊接時產生氣孔的主要原因是氫，由于液態(tài)鋁可溶解大量的氫，而固態(tài)鋁幾乎不溶解氫，因此當熔池溫度快速冷卻與凝固時，氫來不及逸出，容易在焊縫中聚集形成氣孔。氫氣孔目前難于完全避免，氫的來源很多，有電弧焊氣氛中的氫，鋁板、焊絲表面吸附空氣中的水分等。實踐證明，即使氣按GB/T4842標準要求，純度達到99．99%以上，但當水分含量達到20ppm時，也會出現(xiàn)大量的致密氣孔，當空氣相對濕度超過80%時，焊縫就會明顯出現(xiàn)氣孔。

　?。?）焊縫變形和形成裂紋傾向大。鋁的線膨脹系數(shù)和結晶收縮率約比鋼大兩倍，易產生較大的焊接變形的內應力，對剛性較大的結構將促使熱裂紋的產生。

　　（4）鋁的導熱系數(shù)大（純鋁0．538卡/Cm．s．℃）。約為鋼的4倍，因此，焊接鋁和鋁合金時，比焊鋼要消耗更多的熱量。

　?。?）合金元素的蒸發(fā)的燒損。鋁合金中含有低沸點的元素（如鎂、鋅、錳等），在高溫電弧作用下，極易蒸發(fā)燒損，從而改變焊縫金屬的化學成分，使焊縫性能下降。

　?。?）高溫強度和塑性低。高溫時鋁的強度和塑性很低，破壞了焊縫金屬的成形，有時還容易造成焊縫金屬塌落和焊穿現(xiàn)象。

　?。?）無色彩變化。鋁及鋁合金從固態(tài)轉為液態(tài)時，無明顯的顏色變化，使操作者難以掌握加熱溫度。

　　3鋁合金材料焊接的工藝方法

　?。?）焊前準備

　　采用化學或機械方法，嚴格清理焊縫坡口兩側的表面氧化膜。

　　化學清洗是使用堿或酸清洗工件表面，該法既可去除氧化膜，還可除油污，具體工藝過程如：體積分數(shù)為6%～10%的溶液，在70℃左右浸泡0．5min→水洗→體積分數(shù)為15%的硝蒜在常溫下浸泡1min進行中和處理→水洗→溫水洗→干燥。洗好后的鋁合金表面為無光澤的銀白色。

　　機械清理可采用風動或電動銑刀，還可采用銼刀等工具，鋁合金門板方法，對于較薄的氧化膜也可用0．25mm的銅絲刷打磨清除氧化膜。

　　清理好后立即施焊，如果放置時間超過4h，應重新清理。

　?。?）確定裝配間隙及定位焊間距

　　施焊過程中，鋁板受熱膨脹，致使焊縫坡口間隙減少，焊前裝配間隙如果留得太小，焊接過程中就會引起兩板的坡口重疊，增加焊后板面不平度和變形量；相反，裝配間隙過大，則施焊困難，并有燒穿的可能。合適的定位焊間距能保證所需的定位焊間隙，因此，選擇合適的裝配間隙及定位焊間距，是減少變形的一項有效措施。根據(jù)經驗，不同板厚對接縫較合理的裝配工藝參數(shù)如表2。

　　（3）選擇焊接設備

　　目前市場上焊接產品種類較多，一般情況下宜采用交流鎢極弧焊（即TIG焊）。它是在氣的保護下，利用鎢電極與工件問產生的電弧熱熔化母材和填充焊絲的一種焊接方法。該焊機工作時，由于交流電流的極性是在周期性的變換，在每個周期里半波為直流正接，半波為直流反接。正接的半波期間鎢極可以發(fā)射足夠的電子而又不致于過熱，有利于電弧的穩(wěn)定。反接的半波期間工件表面生成的氧化膜很容易被清理掉而獲得表面光亮美觀、成形良好的焊縫。

　?。?）選擇焊絲

　　一般選用301純鋁焊絲及311鋁硅焊絲。

　　（5）選取焊接方法和參數(shù)

　　一般以左焊法進行，焊炬和工件成60°角。焊接厚度15mm以上時，以右焊法進行，焊炬和工件成90°角。

　　焊接壁厚在3mm以上時，開V形坡口，夾角為60°～70°，間隙不得大于1mm，以多層焊完成。壁厚在1．5mm以下時，不開坡口，不留間隙，不加填充絲。焊固定管子對接接頭時，當管徑為200mm，壁厚為6mm時，應采用直徑為3～4mm的鎢極，以220～240A的焊接電流，直徑為4mm的填充焊絲，以1～2層焊完。

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