Svetsning av aluminium och aluminiumlegeringar

Svetsning av aluminium och aluminiumlegeringar

Med ständig utveckling av industrin, bearbetningstekniken för aluminium och aluminiumlegeringar har också gjort stora framsteg.

På grund av de fysikaliska och kemiska egenskaperna hos aluminium och aluminiumlegeringar, såsom stark oxiderbarhet, låg smältpunkt (660℃), snabb värmeledningsförmåga, stor linjär expansionskoefficient, och stor smältande latent värme, den här artikeln diskuterar svetsning av aluminium och aluminiumlegeringar.

1. Welding characteristics of aluminum and aluminum alloys

1.1 Oxide film

Aluminium är mycket lätt att oxidera i luften och vid svetsning. Den genererade aluminiumoxiden har en hög smältpunkt (dess smältpunkt är så hög som 2050 ℃, mycket högre än smältpunkten för aluminium 660 ℃), är mycket stabil och svår att ta bort.

Det hindrar smältningen och sammansmältningen av modermaterialet. Oxidfilmen har en stor specifik vikt och är inte lätt att flyta upp till ytan.

Det är lätt att generera defekter som slagginneslutning, ofullständig fusion, och ofullständig penetration.

1.2 Generation of pores

The surface oxide film of aluminum and the absorption of a large amount of moisture can easily cause pores in the weld.

The requirements for the welding environment are mainly to prevent the generation of pores in the weld.

When the relative humidity is greater than 85% eller så är omgivningstemperaturen låg, tendensen för porer i svetsen kommer att öka kraftigt på grund av det kondenserade vattnet som absorberas av spåret, ytan på svetstråden och gasledningens innervägg.

Begränsa den relativa luftfuktigheten till mindre än 80%, och den omgivande temperaturen bör inte vara lägre än 5 ℃.

Om det överskrider bestämmelserna, lämpliga skyddsåtgärder bör vidtas.

(Relativ luftfuktighet och omgivningstemperatur mäts inom 500-1000 mm från svetsen).

I utomhusbyggnation, en vindruta bör i allmänhet sättas upp för att förhindra att argongas blåser bort under ammoniakbågsvetsning, vilket skulle påverka gasskyddseffekten och göra det möjligt för svetsningen att fortskrida smidigt.

1.3 Ytrengöring

Innan svetsning, svetspositionen bör behandlas strikt med kemiska och mekaniska metoder.

The clear quality of the oxide film on the surface of the welding wire and the groove is very important to prevent defects such as pores and unfused welds.

1.4 Chemical cleaning method

The oil and oxide film within the range of 30-50mm of the groove are removed.

The cleaning sequence and method are as follows: Use organic solvents such as acetone or carbon tetrachloride to remove surface oil, and the cleaning range on both sides of the groove should not be less than 50mm.

Svetstråden rengörs också med kemisk metod.

Kemisk rengöring är att suga in 5-10% natriumhydroxidlösning vid cirka 70 ℃ för 30-60 sekunder, eller blöt in 5-10% natriumhydroxidlösning vid rumstemperatur för 35J-falkmynt.

Blötlägg sedan med ca 15% HNO (normal temperatur) för ungefär 2 minuter och skölj sedan med varmt vatten.

Eller skölj med kallt vatten.

Låt det sedan torka helt.

För svetstrådar som har ytbehandlats på ett tillförlitligt sätt och inte har oxiderats eller förorenats, ovanstående behandling behövs inte längre och de kan användas direkt.

Det rengjorda spåret och svetstråden bör inte förorenas före svetsning.

Om det inte finns några effektiva skyddsåtgärder, svetsning bör utföras inom 24 timmar, annars ska den rengöras igen.

1.5 Mechanical processing method

Ytan på det bearbetade spåret är platt, utan grader och blixt.

The groove form is V-shaped, without blunt edges, and the groove angle is preferably 70-75°.

Butt welding of different wall thicknesses should have a transition section of 140mm.

The groove and the nearby surface can be filed, scraped, milled or cleaned with a rostfritt stål wire brush of about 0.2mm until the metallic luster is exposed.

The cleaning range on both sides should be no less than 30mm from the edge of the groove. The tools used should be degreased regularly.

1.6 Comprehensive protection

Strengthen protection during welding to prevent oxidation.

When tungsten inert gas welding, use AC power to remove the oxide film through cathode cleaning.

When gas welding, use flux that removes the oxide film.

The flux used for gas welding is chlorides and fluorides of elements such as potassium, sodium, lithium, and calcium, which can remove the oxide film.

When welding thick plates, the welding heat can be increased.

Till exempel, the helium arc has high heat, and helium or argon-helium mixed gas protection is used, or a large-scale melting electrode gas shielded welding is used.

In the case of direct current positive connection, cathode cleaning is not required.

1.7 Influence and preventive measures of linear expansion coefficient

The expansion coefficient of aluminum and aluminum alloys is about twice that of carbon steel and low-alloy steel.

The volume shrinkage rate of aluminum during solidification is large, and the deformation and stress of weldments are large.

Därför, measures to prevent welding deformation are required.

When the aluminum welding molten pool solidifies, shrinkage cavities, shrinkage, thermal cracks and high internal stress are easily generated.

I produktion, measures to adjust the composition of welding wire and welding process can be adopted to prevent the occurrence of thermal cracks.

According to production experience, welding wire with a silicon content of 4.5% till 6% will have better crack resistance.

Aluminum has a strong ability to reflect light and heat.

There is no obvious color change when it changes from solid to liquid.

Det är svårt att bedöma smälttillståndet under svetsning.

Styrkan hos högtemperaturaluminium är mycket låg, och det är svårt att stödja den smälta poolen, som är lätt att orsaka kollaps och genombränning.

Ryggkuddsmetoden kan användas för att undvika att detta problem uppstår.

Aluminium och aluminiumlegeringar kan lösa upp en stor mängd väte i flytande tillstånd, men löser sig nästan inte i fast tillstånd.

I processen för stelning och kylning av svetssmältbadet, väte har inte tid att svämma över, och väteporer bildas lätt.

Fukten i bågkolonnatmosfären, fukten som adsorberas av oxidfilmen på ytan av svetsmaterialet och modermaterialet är alla källor till väte i svetsen.

Därför, vätekällan måste kontrolleras strikt för att förhindra bildandet av porer.

2. Preparation before welding

2.1 Cutting and cutting of aluminum materials

Spårbearbetningen antar mekanisk bearbetningsmetod.

Ytan på det bearbetade spåret ska vara platt, utan grader och blixt.

Spårets form och storlek bör baseras på fogtypen, modermaterialets tjocklek, svetsposition, svetsmetod, närvaro eller frånvaro av elektroder och användningsförhållanden.

2.2 Add a temporary pad on the back of the weld

Dynan kan vara gjord av rostfritt stål, kolstål, kopparplåt, grafitplåt och andra material som inte har någon negativ effekt på svetskvaliteten.

2.3 Pipeline welds require the inner wall to be flush

Felinriktningen bör följa följande bestämmelser:

När väggtjockleken S≤5 mm, b≤0,5 mm

När väggtjockleken S>5 mm, b≤0,1 mm och b≤2 mm

2.4 Equipment and container welds misalignment

När väggtjockleken S≤5 mm, b≤0,5 mm

När väggtjockleken S>5 mm, b≤0,1 mm och b≤2 mm

Svetsring b≤0,2 mm och b≤5 mm

3. Welding process requirements

3.1 Positioning weld regulations:

Svetsparet kan punktsvetsas utanför spåret eller punktfixeras inuti spåret.

Vid svetsning av positioneringssvetsen, den valda svetstråden ska matcha modermaterialet.

Positioneringssvetsen bör ha lämplig längd, avstånd och höjd för att säkerställa att den har tillräcklig styrka och inte spricker under svetsprocessen.

Om defekter hittas i positioneringssvetsen, de bör hanteras i tid.

För rotpositioneringssvetsen som en del av den formella svetsen, det svarta materialet och oxidfilmen på dess yta bör också tas bort, och de två ändarna ska trimmas till en svag sluttning.

Grundmaterialet får inte skadas när positioneringsplattan tas bort.

Efter borttagning, det återstående svetsade köttet ska poleras så att det ligger i jämnhöjd med ytan på modermaterialet.

3.2 Welding process requirements:

A. Manuell volfram inert gasbågsvetsning bör använda växelström.

Smältelektrod argonbågsvetsning bör använda DC-strömförsörjning, och svetstråden ska anslutas till den positiva elektroden.

B. För att minska svetsdeformation, en rimlig svetsmetod och sekvens bör antas.

Eller stel fixering, och krympmarginalen bör övervägas i förväg.

C. Innan formell svetsning, ett ytprov kan utföras på testplattan, och processparametrarna kan justeras. Efter att ha bekräftat att det inte finns några porer, den formella svetsningen kan utföras.

D. Under förutsättning att god penetration och smältning av svetsen säkerställs, hög ström och snabb svetshastighet bör användas så mycket som möjligt inom det område som tillåts enligt svetsprocessbestämmelserna.

Svetstrådens laterala svängamplitud bör inte överstiga tre gånger dess diameter.

E. Om det inte finns några särskilda krav, svetsen är inte förvärmd före svetsning.

Vid flerskiktssvetsning, mellanskiktstemperaturen bör vara så låg som möjligt, helst inte högre än 100 ℃.

F. Under volfram inert gassvetsning, änden av svetstråden bör inte lämna argonskyddsområdet under svetsning, och vinkeln mellan svetstråden och svetsytan bör vara ca 15° vid matning.

Vinkeln mellan svetspistolen och svetsytan bör hållas mellan 80° och 90°.

För vertikal svetsning och horisontella svetspositioner med en tjocklek på minst 4 ram, när förhållandena tillåter, bottenskiktssvetsningen kan anta dubbelsidig synkron argonbågsvetsning.

G. Under svetsning, oxidfilmen mellan svetsskikten, överdrivet svetskött och andra svetsfel måste avlägsnas.

För dubbelsidig svetsning eller svetsar för bottensvetsning som kräver rotrengöring, svetsroten ska rengöras mekaniskt.

H. Aluminiumbågsstartplattor och utloppsplattor bör installeras i båda ändarna av den längsgående svetsen.

Efter rengöring av båggropen i den längsgående ringsvetsen, det är också lämpligt att tända ljusbågen på ljusbågsstartplattan när du fortsätter svetsningen, och vänta tills ljusbågen brinner stabilt innan svetsning.

jag. När det finns stänk på munstycket som uppenbarligen hindrar flödet av argongas, stänken måste tas bort eller munstycket måste bytas ut.

När volframspetsen är förorenad eller har en oregelbunden form, den måste repareras eller bytas ut.

4. Engineering Examples

4.1 Preparation before welding

Ytrengöring och bearbetning ska utföras enligt metoderna 1.3 och 1.5 i avsnitt 1 av denna artikel.

4.2 Samlingsskena i aluminium

I allmänhet, vid svetsning av plåtar med en tjocklek på 3-4 mm, det är inte nödvändigt att göra en spricka, och ett lager kan svetsas åt gången.

När plåttjockleken är 5-6 mm, ett spår måste göras, och enkelsidig svetsning och dubbelsidig formning krävs.

4.3 Vaddera

Styrkan hos aluminium och aluminiumlegeringar är mycket låg vid höga temperaturer, och flytande aluminium är bra. Speciellt vid svetsning med oxyacetylengassvetsning, temperaturen är hög och värmeområdet stort, och svetsmetallen är benägen att kollapsa.

Vid svetsning av plåtar med en tjocklek på 3-4 mm, en pad måste läggas på baksidan, och dynmaterialet kan vara tillverkat av kolstålplåt.

När plåttjockleken är 5-6 mm, ett spår måste göras, och vid svetsning enkelsidig svetsning och dubbelsidig formning, en dyna med ett cirkulärt spår på ytan måste läggas till på baksidan för att säkerställa att baksidan bildas.

Tjockleken på dynmaterialet bör vara mer än 12 mm, och dynan bör inte lätt deformeras när den värms upp under svetsning.

4.4 Förvärmning före svetsning

Ingen förvärmning krävs för svetsning av 3-4 mm tjocklek aluminiumplåtar.

När plåttjockleken är 5-6mm, den kan förvärmas på lämpligt sätt, men temperaturen bör inte vara för hög, ca 100 ℃ är tillräckligt.

4.5 Flöde

When gas welding, använd ett flussmedel som tar bort oxidfilmen.

Flussmedlet som används för gassvetsning är klorid och fluor av element som kalium, sodium, lithium, and calcium, which can remove the oxide film.

4.6 Svetstråd

Svetstråden bör väljas för att matcha materialet i aluminiumstången.

4.7 Svetsning

Aluminum has a strong ability to reflect light and heat. There is no obvious color change when it changes from solid to liquid. Det är svårt att bedöma smälttillståndet under svetsning. Styrkan hos högtemperaturaluminium är mycket låg, och det är svårt att stödja den smälta poolen, som är lätt att orsaka kollaps och genombränning.

Vid uppvärmning, svetstråden ska ständigt flyttas på svetsytan. En gång smält, kontinuerlig svetsning bör utföras omedelbart utan paus i mitten.

Svetshastigheten ska vara hög, och matningshastigheten för svetstråden bör hänga med. Svetsmunstycket ska göra en cirkulär rörelse runt svetsen. Medan svetstråden matas nedåt, den bör röras i tanken för att göra den flytande metallen enhetlig.

4.8 Rengöring efter svetsning

Det kvarvarande flussmedlet och svetsslaggen som finns kvar i svetsen och i närheten efter svetsningen kommer att förstöra passiveringsfilmen på aluminiumytan, och ibland korroderar aluminiumdelarna, så de ska rengöras.

I allmänhet, den kan rengöras med enkla metoder som varmvattenspolning eller ångblåsning.

5. Slutsats

Med utbyggnaden av aluminium och aluminiumlegering bearbetningsindustrin, svetstekniken förbättras och förnyas ständigt. Användare kan välja olika processmetoder efter produktionsbehov.

Genom att fullt ut förstå och förstå egenskaperna och processmetoderna för aluminiumlegeringsmaterial och vidta vissa åtgärder, svetsningen av aluminiumlegeringsmaterial kan slutföras väl.