5083铝合金焊接工艺

【摘 要】本文研究了5083铝合金的焊接性及并制定了相应的焊接工艺.针对5083铝合金焊接时易出现气孔等焊接缺陷,采取MIG方法配合5183铝合金焊丝进行焊接,可获得焊缝接头质量良好的焊缝.

【关 键 词】铝合金,MIG,工艺

序言

由于铝合金具有比重和弹性模量小、耐腐蚀、可焊接、易加工、无磁性和低温性能好等特点,铝合金在现代工业中得到广泛的应用.防锈铝合金5083（LF4）属于Al-Mg系列铝合金,具有良好的抗腐蚀性,广泛应用在需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的产品中,如汽车、飞机、船舶、天然气管道等.5083铝合金焊接时容易出现气孔等缺陷,影响焊接产品的使用性能.因而,研究5083铝合金焊接的焊接工艺能为生产提供依据,从而提高焊接产品质量.

1.5083铝合金焊接性分析

5083铝合金化学成分及力学性能见表1、2.

5083铝合金焊接性分析如下：

1）5083铝合金属于AL-Mg系列合金,根据5083铝合金的化学成分（表1）分析可知：5083铝合金含Mg和Mn元素较高,其抗脆性、抗蚀性、可焊性较好.由于Mn元素的含量较多,可以提高铝合金的力学性能,又不使合金抗腐蚀下降,同时提高了5083铝合金的焊接性.同时加入Mn元素能使含Mg元素相分布均匀,提高强度、抗蚀性.

2）由于铝合金的化学活泼性很强,表面易形成氧化膜,且多属于难熔物质.焊接时易产生夹渣等缺陷.

3）铝合金热导率大（约为钢的4倍）,加之其热导率较大,焊接时容易造成未熔合现象.

4）由于铝合金的热膨胀系数约为钢的2倍,相反其弹性模量却只有钢的1/3,焊件易产生较大的热应力,导致变形及裂纹.

5）气孔是焊接5083铝合金过程中常见的缺陷.而氢是铝合金焊接时产生气孔的主要原因.焊接时,氢的来源有两个方面：一是弧柱气氛中的水分；二是焊丝及母材表面氧化膜吸附的水分.为此,焊接铝镁合金时,焊前必须仔细清除坡口附近的氧化膜,保持焊丝及母材干燥.

2.5083铝合金焊接工艺分析

根据以上分析制定如下焊接工艺：

1）焊接方法

目前,国内铝合金所用焊接方法主要有MIG焊及TIG焊.由于MIG焊采用惰性气体Ar或He作为保护气,保护效果好,几乎所有的金属材料都可以焊接,因此应用范围广.MIG焊采用焊丝作电极,与TIG焊相比,可采用大的电流密度焊接,母材熔深大,焊接铝及其合金时生产效率高,故广泛应用于现代化企业的铝合金焊接.本文选用MIG焊方法进行焊接实验分析.

2）焊接材料

铝合金焊丝的选用除考虑良好的焊接工艺性能外,按具体要求应使对接接头的抗拉强度、塑性达到规定要求,焊接接头的耐蚀性还应达到或接近母材的水平.因而焊丝的选用主要按照下列原则：

a）铝合金焊丝的化学成分一般与母材相应或相近；

b）铝合金焊丝中的耐蚀元素（镁、锰、硅等）的含量一般不低于母材；

c）异种铝材焊接时应按耐蚀较高、强度高的母材选择焊丝；

d）不要求耐蚀性的高强度铝合金（热处理强化铝合金）可采用异种成分的焊丝,（注意强度可能低于母材）.

根据以上原则及铝合金化学成分力学性能,选用5183焊丝作为MIG的焊丝.焊丝具体化学成分见表3.

3）焊前清理

焊前应严格清除工件焊口及焊丝表面的氧化膜和油污,清除质量直接影响焊接工艺与接头质量,如焊缝气孔产生的倾向和力学性能等.常采用化学清洗和机械清理两种方法.

4）焊接工艺参数

本文采用6mm板厚5083铝合金对接焊,焊接接头形式如图1所示

5）焊接气孔的防止措施

焊接5083铝合金过程中常见的缺陷是气孔.气孔主要是由氢引起的.而氢的来源很多,主要有电弧气氛中的氢,铝板、焊丝表面吸附空气中的水分等.因而在焊接5083铝合金时,焊前必须仔细地清除坡口附近的氧化膜,保持焊丝及母材干燥,从而减少氢的来源,达到防止气孔的目的.

3.结论

由于5083铝合金在焊接过程中容易出现气孔的焊接缺陷,制定了合理的焊接工艺包括、焊接材料、工艺参数、焊前清理等.结果表明,合理的焊接工艺参数可以有效控制焊缝焊接气孔的产生.