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铝合金焊接技术要点及注意事项

铝及铝合金焊接特点及焊接工艺

铝合金由于重量轻、强度高、耐腐蚀性能好、无磁性、成

形性好及低温性能好等特点而被广泛地应用于各种焊接结构产

品中,采用铝合金代替钢板材料焊接,结构重量可减轻50%以上。

因此，铝及铝合金除广泛的应用于航空、航天和电工等领域外，

同时还越来越多的应用于石油化学工业。但是铝及铝合金在焊

接过程中，易出现氧化、气孔、热裂纹、烧穿和塌陷等问题。

此类材质是被公认为焊接难度较大的被焊接材料，特别是小径

薄壁管的焊接更难掌握。因此，解决铝及铝合金的这些焊接缺

陷是施工过程中必须解决的问题。

1铝及铝合金的焊接特点

铝材及铝合金焊接时由固态转变为液态时，没有明显的颜

色变化，因此在焊接过程中给操作者带来不少困难。因此，要

求焊工掌握好焊接时的加热温度，尽量采用平焊，在引（熄）

弧板上引（熄）弧等。特别注意以下几点：

1.1强的氧化能力

铝与氧的亲和力很强，在空气中极易与氧结合生成致密而

结实的AL2O3薄膜，厚度约为．1μm，熔点高达2050℃，远

远超过铝及铝合金的熔点，而且密度很大，约为铝的1．4倍。

在焊接过程中，氧化铝薄膜会阻碍金属之间的良好结合，并易

造成夹渣。氧化膜还会吸附水分，焊接时会促使焊缝生成气孔。

这些缺陷，都会降低焊接接头的性能。为了保证焊接质量，焊

前必须严格清理焊件表面的氧化物，并防止在焊接过程中再氧

化，对熔化金属和处于高温下的金属进行有效的保护，这是铝

及铝合金焊接的一个重要特点。具体的保护措施是：a焊前用

机械或化学方法清除工件坡口及周围部分和焊丝表面的氧化物；

b焊接过程中要采用合格的保护气体进行保护；

c在气焊时，采用熔剂，在焊接过程中不断用焊丝挑破熔

池表面的氧化膜。

1.2铝的热导率和比热大，导热快

尽管铝及铝合金的熔点远比钢低，但是铝及铝合金的导热

系数、比热容都很大，比钢大一倍多，在焊接过程中大量的热

能被迅速传导到基体金属内部，为了获得高质量的焊接接头，

必须采用能量集中、功率大的热源，有时需采用预热等工艺措

施，才能实现熔焊过程。1.3线膨胀系数大

铝及铝合金的线膨胀系数约为钢的2倍，凝固时体积收缩

率达6．5%－6．6%，因此易产生焊接变形。防止变形的有效

措施是除了选择合理的工艺参数和焊接顺序外，采用适宜的焊

接工装也是非常重要的，焊接薄板时尤其如此。另外，某些铝

及铝合金焊接时，在焊缝金属中形成结晶裂纹的倾向性和在热

影响区形成液化裂纹的倾向性均较大，往往由于过大的内应力

而在脆性温度区间内产生热裂纹。这是铝合金，尤其是高强铝

合金焊接时最常见的严重缺陷之一。在实际焊接现场中防止这

类裂纹的措施主要是改进接头设计，选择合理的焊接工艺参数

和焊接顺序，采用适应母材特点的焊接填充材料等。

1.4容易形成气孔

1.5焊接接头容易软化

焊接可热处理强化的铝合金时，由于焊接热的影响，焊接

接头中热影响区会出现软化，即强度降低，使基体金属近缝区

部位的一些力学性能变坏。对于冷作硬化的合金也是如此，使

接头性能弱化，并且焊接线能量越大，性能降低的程序也愈严

重。针对此类问题，采取的措施主要是制定符合特定材料焊接

的工艺，如限制焊接条件，采取适当的焊接顺序，控制预热温

度和层间温度，焊后热处理等。对于焊后软化不能恢复的铝合

金，最好采用退火或在固溶状态下焊接，焊后再进行热处理，

若不允许进行焊后热处理，则应采用能量集中的焊接方法和小

线能量焊接，以减小接头强度降低。

1.6合金元素蒸发和烧损

某些铝合金含有低沸点的合金元素，这些元素在高温下容

易蒸发烧损，从而改变了焊缝金属的化学身分，降低了焊接接

头的机能。为了弥补这些烧损，在调整工艺的同时，常常采用

含有这些沸点元素含量比母材高的焊丝或其他焊接材料。

1.7铝在高温时的强度和塑性低

铝在370℃时强度仅为10Mpa，焊接时会因为不能支撑住

液体金属而使焊缝成形不良，甚至形成塌陷或烧穿，为了办理

这个问题，焊接铝及铝合金时常常要采用垫板。

1.8焊接接头的耐腐蚀机能低于母材

热处理强化铝合金（如硬铝）接头的耐腐蚀性的降低很明

显，接头组织越不均匀，耐蚀性越易降低。焊缝金属的纯度或

致密性也影响接头耐蚀性能。杂质较多、晶粒粗大以及脆性相

析出等，耐蚀性