KERRYMEI

1.试述铝及铝合金的焊接性。

⑴强的氧化能力   铝在空气中极易与氧结合生成致密结实的Al2O3膜薄，厚度约0.1μm。Al2O3的熔点高达2050℃，远远超过铝及铝合金的熔点（约660℃），而且体积质量大，约为铝的1.4倍。焊接过程中，氧化铝薄膜会阻碍金属之间的良好结合，并易形成夹渣。氧化膜还会吸附水分，焊接时会促使焊缝生成气孔。因此，焊前必须严格清理焊件表面的氧化物，并加强焊接区域的保护。

⑵较大的热导率和比热容   铝及铝合金的热导率和比热容约比钢大1倍，焊接过程中大量的热量被迅速传导到基体金属内部。因此，焊接铝及铝合金比钢要消耗更多的热量，焊前常需采取预热等工艺措施。

⑶热裂纹倾向大   线膨胀系数约为钢的2倍，凝固时的体积收缩率达6.5%左右，因此焊接某些铝合金时，往往由于过大的内应力而产生热裂纹。生产中常用调整焊丝成分的方法来防止产生热裂纹，如使用焊丝HS311.

⑷容易形成气孔   形成气孔的气体是氢。氢在液态铝中的溶解度为0.7mL/100g，而在660℃凝固温度时，氢的溶解度突降至0.04ml/100g，使原来溶解于液态铝中的氢大量析出，形成气泡。同时，铝和铝合金的密度小，气泡在熔池中的上升速度较慢，加上铝的导热性强，熔池冷凝快，因此，上升的气泡往往来不及逸出，留在焊缝内成为气孔。弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分都是氢的主要来源，因此焊前必须严格做好焊件的表面清理工作。

⑸接头不等强度   铝及铝合金的热影响区由于受热而发生软化、强度降低使接头与母材无法达到等强度。纯铝及非热处理强化铝合金接头的强度约为母材的75%～100%；热处理强化铝合金的接头强度较小，只有母材的40%～505。

⑹焊穿   铝及铝合金从固态转变为液态时，无明显的颜色变化，所以不易判断母材温度，施焊时常会因温度过高无法察觉而导至焊穿。

2.铝及铝合金焊前应进行哪些准备工作？

⑴焊前清理   清理的目的是去除焊件表面的氧化膜和油污，这是防止产生气孔、夹渣的重要措施。

1）化学清洗   效率高、质量稳定、适用于清理焊丝及尺寸不大、成批生产的焊件。化学清洗分浸洗法和擦洗法两种，清洗剂及清洗工艺，见表37。

表37   铝及铝合金的化学清洗法

工艺 材料	脱   脂	碱     洗			冲洗	中 和 光 化			冲洗	干 燥
		NaOH溶液的 质量分数	温度 （℃）	时间 (min)		HNO3溶液的 质量分数	温度 （℃）	时间 (min)
纯铝	汽油煤油	6%～10%	40～50	≥20	清水	30%	室温	1～3	清水	风干或 低温干燥
铝镁、 铝锰合金	汽油煤油	6%～10%	40～50	≥7	清水	30%	室温	1～3	清水	风干或 低温干燥

2）机械清理   先用有机溶剂(丙酮、松香或汽油)擦拭焊件表面的油污，然后用细铜线刷至表面露出金属光泽，或者用刮刀清理表面。清理后的焊件应在4h内施焊，否则应重新清理。

⑵垫板   为了保证焊透并使焊件不致焊穿或塌陷，焊前可在接缝下面安放垫板。垫板材料可采用石墨、不锈钢或碳钢，表面开一圆弧形槽，以保证反面焊缝成形。

⑶预热   对薄、小的焊件一般可以不用预热。焊接厚度超过5mm的焊件时，为了使接缝附近达到所需要的温度，焊前应对焊件进行预热，预热温度为100～300℃。

3. 铝及铝合金焊后应进行哪些清理工作？

焊件焊后留在焊缝及邻近的残存熔剂和焊渣，需要及时清理干净，否则在空气、水分的作用下，残存的溶剂和焊渣会破坏具有防腐作用的氧化铝薄膜，激烈的腐蚀焊件。因此，焊后应立即严格清除焊件上残存的污物。

常用的清渣方法和步骤：

1）在热水中用硬毛刷仔细地洗刷焊接接头。

2）将焊件在温度为60～80℃、质量分数为2%～3%的铬酐水溶液或重铬酸钾溶液中浸洗约5～10min，并用硬毛刷仔细洗刷。

或者将焊件放于15～20℃质量分数为10%的硝酸溶液中浸洗10～20min。

3）在热水中冲刷洗涤焊件。

4）将焊件用热空气吹干或在100℃干燥箱内烘干。

4.试述铝及铝合金钨极氩弧焊的焊接工艺。

⑴焊丝的选用   铝及铝合金用焊丝牌号见表38。其中HS311是一种通用焊丝，采用这种焊丝焊接时，金属流动性好，有较高的抗热裂性能，并能保证一定的强度。但在焊接铝镁合金时，焊缝中会出现脆性化合物Mg2Si，降低接头的塑性和耐腐蚀性。焊接铝镁合金时应采用HS331。

表38  铝及铝合金用焊丝牌号

统一 牌号	名称	化学成分（质量分数）（％）					焊缝力学性能		用  途
		Mg	Mn	Si	Fe	Al	母材	抗拉强度 （MPa）
HS301	纯铝焊丝	－	－	－	－	余量	纯铝	70～80	纯铝及接头质量要求不高的铝合金
HS311	铝硅合金焊丝	－	－	4～6	－	余量	LF21	120～140	除铝镁合金以外的铝合金
HS321	铝锰合金焊丝	－	1.0～1.6	－	－	余量	LF21	120～140	铝锰合金
HS331	铝锰合金焊丝	4.5～5.7	0.2～0.6	0.2～0.5	≤0.4	余量	LF5	220～260	铝镁合金

⑵焊接接头及坡口形式   坡口形式见表39。

⑶焊接电源   应选用交流电源。

5.试述铝及铝合金钨极氩弧焊的焊接工艺参数。

铝及铝合金手工钨极氩弧焊和自动钨极氩弧焊的焊接工艺参数，分别见表40、41。

表40   铝及铝合金手工钨极氩弧焊焊接工艺参数

焊件厚度 (mm)	焊丝直径 （mm）	钨极直径 （mm）	预热温度 （℃）	焊接电流 （A）	氩气流量 (L/min)	喷嘴孔径 （mm）	焊接层数 （正面/反面）	备    注
1 1.5 2 3 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 16～20 22～25	1.6 1.6～2.0 2～2.5 2～3 3 3～4 4 4～5 4～5 4～5 5～6 5～6 5～6 5～6 5～6 5～6	2 2 2～3 3 4 4 5 5 5 5～6 5～6 6 6 6 6 6～7	— — — — — — — 100 100～150 150～200 180～200 200～220 200～240 200～260 200～260 200～260	40～60 50～80 90～120 150～180 180～200 180～240 240～280 160～320 280～340 300～360 340～380 340～380 360～400 360～400 300～380 360～400	7～9 7～9 8～12 8～12 10～15 10～15 16～20 16～20 16～20 18～22 20～24 20～24 25～30 25～30 25～30 30～35	8 8 8～12 8～12 8～12 10～12 14～16 14～16 14～16 16～20 16～20 16～20 16～20 20～22 16～20 20～22	正1 正1 正1 正1 1～2/1 1～2/1 1～2/1 2/1 3～4/1～2 3～4/1～2 3～4/1～2 4～5/1～2 4～5/1～2 4～5/1～2 2～3/2～3 3～4/3～4	卷边焊 卷边或单面对接焊 对接焊 Y形坡口对接 Y形坡口对接 Y形坡口对接 Y形坡口对接 Y形坡口对接 Y形坡口对接 Y形坡口对接 Y形坡口对接 Y形坡口对接 Y形坡口对接 Y形坡口对接 双V形坡口对接 双V形坡口对接