〔摘要〕铝及铝合金由于具有良好的 塑性、导电性、导热性、耐蚀性和较高的强 度，在工业生产中应用广泛。但其焊接性呈 易氧化、易产生气孔、易焊穿、易产生热裂纹 等特点，针对以上情况，尽管焊接铝及铝合 金的方法有多种，本文将对手工钨极氩弧焊 的方法做重点介绍。
〔关键词〕手工钨极氩弧焊铝合金 焊接
1 铝及铝合金简介
1.1 性能。铝是银白色的轻金属，密度小 （2.7g∕cm3）,熔点低（658℃），具有良好的塑 性、导电性、导热性和耐蚀性。由于纯铝的强 度较低，在工业上应用不广。在纯铝中加入 镁、锰、硅、铜及锌等元素后即形成铝合金。 铝合金与纯铝相比，其强度显著提高，目前 已广泛用于航空、造船、化工及机械制造工 业。
1.2 铝及铝合金分类。
1.2.1 工业纯铝。工业纯铝的纯度为98.8% ～99.7%，其主要的杂质是铁和硅。随着杂质 含量的增加，强度增加而塑性、导电性和耐 蚀性下降。 1.2.2 铝合金。铝合金的分类如下： 非热处理强化变形铝合金的特点是强 度中等，塑性及抗腐蚀性好，焊接性也较好， 是目前铝合金焊接结构中应用最广的铝合 金。热处理强化变形铝合金经处理后强度 高，但焊接性差，特别在熔化焊时，开裂倾向 较大。
2 铝及铝合金的焊接性
2.1 易氧化。铝和氧的亲和力很大，因此在 铝合金表面总有一层难熔的氧化铝薄膜。此 外，合金元素也易被氧化和蒸发，因此在焊 接铝及铝合金时，为了保证焊接质量，焊前 必须除去焊件表面的氧化膜，并防止在焊接 过程中再次氧化。这是铝和铝合金熔化焊的 重要特点。
2.2 易产生气孔。焊接铝合金时，使焊缝产 生气孔的气体是氢气。同时铝和铝合金的比 重小，气泡在熔池里的浮升速度较小，加上 铝的导热性强，冷凝快，因此在焊接铝时，焊 缝产生气孔的倾向很大。
2.3 易烧穿。铝及铝合金由固态转变为液 态时，没有显著的颜色变化，所以不易判断 熔池的温度。另外，温度升高时，铝的机械强 度降低，在370℃时仅为10MPa。因此，焊接 时常因温度过高而导致烧穿。
2.4 热裂纹。铝的线膨胀系数比铁将近大 一倍，而其凝固时的收缩率又比铁大两倍， 因此铝焊件的焊接应力大。此外合金的成分 对热裂纹的产生有很大影响，当合金的液相 线和固相线的距离较大或杂质过多形成低 熔点共晶体时，均容易造成热裂纹。焊接铝 及铝合金时防止热裂纹应从减小焊接应力、 调节熔池金属成分、改善熔池结晶条件、正 确选择焊接方法及控制工艺参数等几方面 来考虑。
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2.5 接头强度低于母材。对于非热处理强 化铝合金，在退火状态下焊接时，可以认为 接头同母材是等强的，而在冷作硬化状态下 焊接时，接头强度低于母材。解决接头软化 的措施有：焊后对焊件进行热处理；选择热 量集中的热源如电子束焊、氩弧焊，使焊接 热影响区变小。
3 手工钨极氩弧焊焊接铝及铝合金
3.1 焊前准备。
3.1.1 焊前清理。焊前清理是保证铝及铝合 金焊接质量的重要工艺措施。在焊前应严格 清除焊件坡口及焊丝表面的氧化膜和油污， 清理的方法可采用化学清洗或机械清理。化 学清洗用10%左右氢氧化钠水溶液，使氢氧 化钠与氧化铝作用生成易溶的氢氧化铝Al （OH）3。机械清理先用有机溶剂（丙酮、松香水 或汽油）擦拭表面以除油，随后用细铜丝刷 或不锈钢丝刷刷去氧化膜。
3.1.2 预热。由于铝的比热比钢大一倍、导热 性比钢大两倍，所以为了防止焊缝区热量的 大量流失，焊前可对焊件进行预热。薄、小铝 件一般可不预热；厚度超过5～8mm 的铝件 可预热100～300℃。
3.2 焊接过程中的操作要领。①引弧。手工 钨极氩弧焊通常采用引弧器进行引弧。钨极 不与焊件接触，可使钨极端头保持完整，引 弧处不会产生夹钨缺陷。②收弧。应采取衰 减电流的方法，即电流自动由大到小地逐渐 下降，以填满弧坑，勿突然拉断电弧。当熄弧 后，氩气会自动延迟几秒钟停气，以防止金 属在高温下产生氧化。③选择工艺参数。根 据板厚选择钨极直径、焊丝直径；根据板厚 和焊接位置选择焊接电流、氩气流量等。
3.3 操作方法。①电弧引燃后，要保持喷嘴 到焊接处一定距离并稍作停留，使母材上形 成熔池后，再给送焊丝，焊接方向采用左焊 法。②焊丝的送进。填充焊丝时，焊丝的端头 切勿与钨极接触，否则焊丝会被钨极沾染， 熔入熔池后形成夹钨。填充焊丝不能离开氩 气保护区，以免灼热的焊丝端头被氧化，降 低焊缝质量。若中途停顿或焊丝用完再继续 焊接时，要用电弧把起焊处的熔池金属重新 熔化，形成新的熔池后再加焊丝，并与原焊 道重叠5mm 左右。在重叠处要少添加焊丝， 避免接头过高。
4 注意事项
①因钍有放射性危害，故磨削钍钨极的 砂轮机必须装有抽风装置。焊工应带口罩， 磨削完毕应洗净手脸。②焊接时钨极端部严 禁与焊丝相接触，以免短路。钨极端头变粗 后，必须及时修磨，以利于焊缝良好成形。③ 手工钨极氩弧焊要根据焊件的材质选取不 同的电源种类和极性，这对保证焊缝质量有 重要作用。④手工钨极氩弧焊是双手同时操 作的焊接方法，这一点有别于手工电弧焊。 操作时，双手要配合协调，才能保证焊缝的 质量，因此，应加强这方面的基本功的训练。
手工钨极氩弧焊一般适用于焊接薄板， 具有电弧稳定、成形美观、焊件变形小、操作 灵活等优点，更适于焊接尺寸较精密的小零 件。由于受到钨极允许电流密度的限制，它 的熔透能力小，所以厚度大于6mm 的厚板一 般不采用。否则要开坡口采用多层焊，但生 产率低、不经济，而且变形也大，因此，厚板 一般用熔化极氩弧焊。
作者单位：新疆乌鲁木齐市技工学校
论文作者:赵艳红
论文发表刊物:《教育研究·教研版》2014年1月供稿
论文发表时间:2014-3-5
标签：铝合金论文; 焊丝论文; 熔池论文; 手工论文; 电弧论文; 氩弧焊论文; 裂纹论文; 《教育研究·教研版》2014年1月供稿论文;