5183(鋁焊條/鋁焊絲)特性如下:主要元素合金有:鎂、錳、鉻。不可以熱處理,熔化溫度為:579℃~638℃,抗腐蝕能力:A(Gen)A(Sc c ),,密度:2.66克/㎝3,陽極化處理后為白色。5183鋁焊條于1957年被發(fā)明,用于5083及類似的高強度的鋁合金材料的焊接,它的焊接強度要5356.
鋁和鋁合金管焊接特點和方法
鋁合金由于重量輕、強度高、耐腐蝕性能好、無磁性、成形性好及低溫性能好等特點而被廣泛地應(yīng)用于各種焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品中,采用鋁合金代替鋼板材料焊接,結(jié)構(gòu)重量可減輕50 %以上。因此,鋁及鋁合金除廣泛的應(yīng)用于航空、航天和電工等領(lǐng)域外,同時還越來越多的應(yīng)用于石油化學(xué)工業(yè)。濮陽中原大化新建空分裝置就大量使用了鋁鎂合金(主要有:5083、5183、5A02相當于舊牌號中的LF2、LF4)。但是鋁及鋁合金在焊接過程中,易出現(xiàn)氧化、氣孔、熱裂紋、燒穿和塌陷等問題。此類材質(zhì)是被公認為焊接難度較大的被焊接材料,特別是小徑薄壁管的焊接更難掌握。因此,解決鋁及鋁合金的這些焊接缺陷是施工過程中解決的問題。
2、鋁及鋁合金的理化性能及焊接特點
2.1 易氧化 鋁和氧的親和力很強。在常溫下,鋁表面就能被氧化成厚度約0.1~0.2 m致密的AL2O3薄膜。雖然這層氧化鋁薄膜比較致密,能防止金屬的繼續(xù)氧化,對自然防腐有利,但它給焊接帶來了困難,這是由于氧化鋁的熔點(2050℃)遠遠超過了鋁的熔點(600℃左右),比重約為鋁的1.4倍。在焊接過程中,會阻礙金屬之間的熔合,易形成夾渣,而且氧化鋁薄膜還吸附了較多的水份,焊接時會促使焊縫生成氣孔。
2.2 較大的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容 鋁的導(dǎo)熱系數(shù)約為鋼的四倍,因此,焊接鋁材管時,比鋼管焊接要消耗更多的熱量,為得到的焊接接頭,必需采用能量集中,功率大的熱源。
2.3 易形成氫氣孔
鋁及鋁合金的焊接氣孔主要氫氣孔。鋁在液態(tài)時能大量吸收和溶解氫,在熔融狀態(tài)下溶解度為0.0069ml/g,而在高溫凝固狀態(tài)下為0.00036 ml/g,前后相差近20倍。鋁的導(dǎo)熱系數(shù)很大,在相同的焊接工藝條件下,其冷卻速度為鋼的4~7倍,使金屬結(jié)晶加快,焊接熔池在快速冷卻過程中,氫的溶解度急劇下降,此時析出大量過飽和氣體,氫氣來不及析出在焊縫金屬中形成氣孔。因此,在焊接鋁材時,焊縫產(chǎn)生氣孔的傾向很大。
2.4 易形成熱裂紋
鋁的線膨脹系數(shù)和結(jié)晶收縮率比鋼大約一倍,易產(chǎn)生較大的焊接變形和應(yīng)力,加上某些雜質(zhì)或合金元素的不利影響,在剛性較大的接頭中將導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋。
2.5 燒穿和塌陷
鋁及鋁合金由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時.由于沒有明顯的顏色變化,所以,不易判斷熔池的溫度。焊接時,常因溫度過高不易被察覺而導(dǎo)致燒穿或嚴重塌陷。 3 焊前準備
焊前準備:
1.鋁材坡口加工應(yīng)采用機械方法(含剪切),如采用等離子火焰方法加工應(yīng)從變色部分機械加工去掉不少于3mm,加工后的坡口表面應(yīng)平整、光滑,不得有裂紋、分層、夾雜、毛刺、飛邊和氧化色。坡口表面應(yīng)呈銀白色的金屬光澤;必要時對坡口及兩側(cè)不少于50 mm范圍內(nèi)進行PT。
2.焊絲、坡口表面及其兩側(cè)不少于50 mm范圍內(nèi)進行表面清理(包括去表面氧化膜、鱗片、污染和不合格的氧化色)。打磨可用φ0.15~0.2不銹鋼絲盤刷、金屬磨頭(即電動銑刀)、手工盤銑機、銼刀(應(yīng)是鋁弧形銼刀)、刮刀和(沾的白布應(yīng)干凈,不要使用棉布或棉紗,以避免擦拭時帶出毛絨),但應(yīng)注意這些工具在使用前應(yīng)被清理干凈,清理時也應(yīng)注意不要把氧化膜以壓入母材內(nèi),因此清理時不要太用力;但不準用砂輪或普通砂紙打磨,因為鋁材很軟而導(dǎo)致砂粒留在鋁材里,焊后就易產(chǎn)生氣孔和夾渣等缺陷。
3.對于外委熱加工的部件,如封頭等,原則上在進廠后應(yīng)對鋁材表面進行PT,必要時對不能確定的部位進行RT。
4.焊絲表面可用不銹鋼絲刷或干凈的油砂紙擦洗;對表面氧化皮較厚的焊絲在焊前打磨后還需要化學(xué)清理。化學(xué)清理:用70℃、5%~10%的NaOH溶液浸泡0.5~3min左右后用清水沖洗,接著用15%左右的HNO3溶液在常溫下浸泡約1~2min后用溫水沖洗,再用手持式吹風(fēng)機(不能用空氣壓縮機,因為空氣中有水和油)吹干再放入烘箱中100℃烘干即可使用。對鋁材也可參考此法。
5.清理干凈的焊絲和焊件應(yīng)保持清潔和干燥,不得用手觸摸和口吹焊接部位,焊工一般戴白色的焊工手套,不要因為怕麻煩而戴臟手套;焊前嚴禁污染,否則應(yīng)重新進行清理,局部污染可局部重新清理;好用白紙覆蓋在坡口用兩側(cè)。一般機械清理后應(yīng)立即焊接,如清理后4h之內(nèi)未焊,焊前就應(yīng)重新清理。
6.焊件裝配應(yīng)準確,如果裝配不良時,應(yīng)考慮換部件,而不得強行組對,以避免造成過大的應(yīng)力。在正式焊接前應(yīng)對坡口尺寸進行檢查,合格后方可施焊。
7.定位焊選用的焊絲及采取的工藝措施與焊接工藝相同。
8.焊件組對時在應(yīng)力集中處(如焊縫交叉處和工件上的轉(zhuǎn)角處等)盡量避免進行定位焊,定位焊縫長度和間距可按下表:(mm)
母材厚度
定位焊間距
每段定位焊縫長度
<3
3~6
>6
接管或法蘭
40~50
50~60
50~80
2~4點
4~6
5~10
10~12
每點3~8
9.定位焊縫不得有裂紋、氣孔、夾渣等缺陷,否則清除重焊。重焊應(yīng)在附近區(qū)域進行,而不要在原處點焊;對接焊縫間隙在工藝沒規(guī)定時,可按2~4mm。
10.對于會熔入焊縫的定位焊縫焊透和清除其表面的氧化層(只允許銀白色),并使焊縫兩端平滑過渡以便于接弧,否則就應(yīng)修整。在冷態(tài)零件上施焊時,電弧應(yīng)在始焊稍作停留一下,待母材邊緣開始熔化時,再及時加絲焊接,以始焊點焊透。
11.焊接縱縫時,在焊件兩端放置引弧板和退弧板,引弧板和退弧板采用與被焊件相同牌號和厚度的鋁材。焊接環(huán)縫時盡量避免產(chǎn)生弧坑。
12.焊接過程中定位焊點開裂,造成板邊錯位或間隙變化,應(yīng)立即停止焊接,經(jīng)修復(fù)后才能繼續(xù)施焊。
13.在焊接過程中,應(yīng)先鋼絲刷清理上層焊縫表面的黑灰和氧化物。焊時注意處理火口,即收弧處。引弧可在離焊接始端10~20mm,再迅速回始端焊接,層采用直線焊接,為了獲得良好的成形,其它層焊時可以橫向擺動,并在兩側(cè)稍停一下,以便熔合。
14.鋁焊接變形和焊時易產(chǎn)生塌陷,因此在焊前應(yīng)有針對性地制作夾具和墊板。采用夾具時一般零件正都需要夾緊,并且夾具的剛性和夾緊力大小要適中,因為過小取不到控制變形作用,過大則焊縫拘束度太強易導(dǎo)致焊縫開裂,夾緊力按350Kg/100mm為宜。軟性鋁材夾具可為碳鋼或不銹鋼,可以減緩散熱;強化鋁材可用鋁材制造夾具,這樣可以加強散熱。縱縫夾具可用琴鍵式,環(huán)縫可用液壓脹形夾具。縱縫裝配時可適當間隙,以便焊后有收縮余地;環(huán)縫(包括圓形凸緣、法蘭等)則留些反向錯邊或扳邊,因為焊后凸緣會塌陷變形。墊板材料一般為不銹鋼或碳鋼,對要求不高的鋁材焊接可用石墨制作墊板。選擇墊板材料還應(yīng)考慮對焊縫冷卻速度的影響。當鋁板較厚或墊板裝配間隙較大時,可用粘土泥封住間隙,焊后去掉即可。墊板尺寸可按下圖:
材料及尺寸
A
B
C
不銹鋼或碳鋼
石 墨
表1 同牌號鋁焊接用焊絲
同牌號母材牌號
焊 絲
同牌號母材牌號
焊 絲
1060
SAL-3
5052
SAlMg-1
1050A
SAL-3
5A02
SAlMg-1
5A03
SAlMg-2
1200
SAL-1
5083
SAlMg-3
3003
SAlMn
5A05
SAlMg-5
3004
SAlMn
6061
SAlMg-1
SAlMg-5
SAlSi-1
表2 異種鋁焊絲焊接用焊絲
異種母材
焊 絲
純鋁+鋁錳合金
SAlMn
純鋁、鋁錳合金+5052、5A02
SAlMg-1、SAlMg-5
純鋁、鋁錳合金+5A03
SAlMg-2
純鋁、鋁錳合金+5083、5086
SAlMg-3
純鋁、鋁錳合金+5A06、5A05
SAlMg-5
表3 針對不同的材料和性能要求選擇焊絲
材 料
按不同性能要求推薦的焊絲
要求高強度
要求高延性
要求焊后陽極化后顏色匹配
要求高強度
要求焊接時裂紋傾向低
1100
SAlSi-1
SAl-1
SAl-1
SAl-1
SAlSi-1
2A16
SAlCu
SAlCu
SAlCu
SAlCu
SAlCu
3A21
SAlMn
SAl-1
SAl-1
SAl-1
SAlSi-1
5A02
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMg-5
5A05
LF14
LF14
SAlMg-5
SAlMg-5
LF14
5083
ER5183
ER5356
ER5356
ER5356
ER5183
5086
ER5356
ER5356
ER5356
ER5356
ER5356
6A02
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlSi-1
SAlSi-1
6063
ER5356
ER5356
ER5356
SAlSi-1
SAlSi-1
7005
ER5356
ER5356
ER5356
ER5356
X5180
7039
ER5356
ER5356
ER5356
ER5356
X5180
注:ER鋁焊絲為美國標準ANSI/AWS A5.10。
表4 一般用途焊接時焊絲選用
母材之一
母材之二
7005
6A02
6061
6063
5083
5086
5A05
5A06
5A03
5A02
3A21
3003
2A16
2B16
2A12
2A
與母材配用的焊絲
SAlMg-5
SAlSi-1
ER5356
SAlMg-5
LF14
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMn
-
-
SAl-1
SAl-2
SAl-3
2A12
2A14
-
-
-
-
-
-
-
-
SAlSi-1
BJ-380A
2A16
2B16
-
-
-
-
-
-
-
SAlCu
3A21
3003
SAlMg-5
SAlSi-1
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlSi-1
SAlMn
SAlMg-3
5A02
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMg-5
LF14
SAlMg-5
SAlMg-5
5A03
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMg-5
LF14
SAlMg-5
5A05
5A06
SAlMg-5
LF14
SAlMg-5
SAlMg-5
LF14
SAlMg-5
LF14
5083
5086
SAlMg-5
SAlMg-5
SAlMg-5
6A02
6061
6063
SAlMg-5
SAlSi-1
SAlSi-1
7005
X5180
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