1、高级技师论文 铝合金的 TIG焊接 姓 名： 张绍先 手 机： 15566405758 铝合金的 TIG焊接 摘要： 通过对铝合金 A6063S- T5/ A6063T的焊接性分析，选用了焊丝 er4043.经过焊接实验，用于产品中 ，注意了焊接工艺参数的选择和正确的焊接过程，焊前应特别注意坡口及坡 口两侧 20-30mm 的清洁，应用了 tig 交流钨 极氩弧焊利用阴极破碎氧化物 （ AI2O3）， 应用惰性气体保护 焊接区域不被氢气侵入。观察熔池的状态以免出现塌陷，熟练操作要领掌 握好工件与无极 及焊丝的距离和角度。严格控制焊接质量，结合以前的焊接经 验， 制定了有效的质量控制措施，使得
2、E 的焊接质量得 到保证，使产品的焊接性能 达到了良好的效果。 关键词： 阴极破碎作用 塌陷 氢的侵入 工件于钨极焊丝之间的角度和距离 前言： 我公司是一家专业丛事深冷设备的生产厂家， 其中海洋渔船冷冻系统中的铝翅片管焊接量占百分之 90以上，因设备产品所在环境关系，运行中不能出现故障，每次出海时间最短一年。要使焊接质量有保证，材料选择和焊接质量是解决产品达到技术要求是关键。我公司经过焊接实验和工艺参数的改进， 选择了产品材料为，焊材为 ER4303（ SAISI-1）因为特疏环境使用，要求的焊接质量高。选用了交流钨极氩弧焊焊接，且焊接熔池容易观察，只要操作注意了要领就能达到好的焊接质量。利用
3、了公司现有的设备，节省了费用，提搞了劳动效率，降低了成本。 一、 产品介绍 公司制造深冷系统铝翅片管管道产品工期短，供货时间为三个月，设技压力为 1.5Mpa，设计温度为零下 50至零下 70摄氏度，气密性试验为 2.25Mpa，介质是氮气，设计 标准钢质海洋渔船建造规范（ 1998）。超声波检测要求焊缝百分百一级合格，检测标准按照 渔业船 舶法定检验规则（ 2003）。 二、 材料介绍 1.母材的焊接性分析 产品的主要材料是 ： 其化学成 份 A6063S- T5/ A6063T见表 1-1： 化学成份（ %） SI Fe Cu Mn Mg Cr Zn V Ni B Zr Ti AI A60
4、63S- T5 0.20-0.6 0.35 0.1 0.1 0.45-0.9 0.10 0.1 - - - - 0.10 余量 A6063TE 0.20-0.6 0.35 0.1 0.1 0.45-0.9 0.10 0.1 - - - - 0.10 余量 A、铝合 金的氧亲和力很大，在铝合金表面总有一层致密的氧化膜（ AI2O3），熔点（ 2050摄氏度 ）超过铝合金的熔点（ 600左右），且比重大（氧化铝比重为 3.85克每立方厘米，而铝合金比重为 2.6-2.8 克每立方厘米）。阻碍了金属之间的良好结合，易造成夹渣 现象，还会吸附水份 使焊接接头产生气孔。为保证焊接质量必须去除氧化膜，还要
5、防止在焊接时再生成。即可采用化 学或机械清理的方法，清除坡口及坡口两侧的氧化物，在焊接时用交流钨极氩弧焊 的阴极破碎作用清理，同时惰性气体氩气对焊接区域的气体冲刷和保护 不被氧化，用焊丝推动 氧化物使熔池向前移动，以免杂质在熔池中形 成夹渣影响焊接质量，氩气还有冷却熔池的作用可减小焊接变形。 B、 铝的导热系数和比热比铁大一倍多，要在焊接时采用大功率或热量集中的热源。铝的线膨胀系数比铁将近大一倍，铝的凝固收缩率比铁大两倍，铝的焊接变形大，如果工艺措施不当，还易出现裂纹。铝 铁物理性能 。 见 附 表 1-2 金 属 导热系数 卡 /厘米秒度 比热 卡 /克度 （ 20） 线膨胀系数 （ 010
6、0） 铝 铁 0.538 0.20 0.215 0.105 24.3 10-6 13.0 10-6 C、 铝由固态变为液态时，保护不当会造成氢气的浸入，是形成气孔的主要原因之一，一些沸点低的元素镁，锌等在高温下极易蒸发和烧损，从而降低金属的化学成分降低了焊接接头的化学性能，为弥补这一点在调整工艺参数的同时还要选择焊丝中带有低沸点元素的金属且比母材含量高。其次，铝合金材料在焊接时由固态变为液态时无明显颜色变化，焊接时要特别注意熔池的加热温度，以免出现塌陷或下漏，因此必须通氩气保护，既保护了熔池也冷却了焊缝，使焊缝的单面焊双面成形有很好的效果，降低了焊接变形。 2. 焊材的选择 母材的焊接性能良好
7、 ，但因材料本身的特点，焊接时元素的烧损，焊接接头达不到所要求的质量要求，为了弥补其不足，在选用材料时要考虑焊缝的质量，达到焊缝的力学性能要求，选择了 ER4303（ SAISI-1），化学成 份。 见 附 表 1-3 化学成份（ %） SI Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti V Zr AI 型号（ ER4303） 0.45-0.6 0.8 0.3 0.05 0.05 - 0.1 0.2 - - 余量 三焊接实验 焊接实验：材料 A6063S- T5/ A6063T铝翅片管和铝翅片管 u型弯头。松下钨极氩弧焊机 交直流两用。使用交流标准脉冲，电极是铈钨，修磨为两倍直径的锥度端部不能太尖
8、。 选择合格的焊材，下料按照技术要求尺寸，坡口和接头形式按 下图 1-1. 坡口及两侧 20mm-30mm 清理，用化学或机械方法清理干净，再 用清水冲两遍，用干净棉布擦干水，用氮气吹干放在干净干燥的位置。组对见图 1-2. 固定工装弯头 焊丝 焊枪铝管焊丝放在焊丝盒，随拿随盖好盒盖。以免在大气中氧化，管子内必须通氩气保护 （氩气纯度为百分之 99 99），在焊接剩余四分之一时通气量减小（ 12-15升每分钟减小到结束8-10 升每分钟），为保焊接区域不被氧化，加快焊缝冷却速度减小变形量，可以减少熔池的塌陷，使焊缝背面成型良好，形成单面焊双面成型的高质量焊接接头。 钨极修磨形状见 图 1-3.
9、定位焊时一定保证焊点质量，焊点质量要和焊缝质量保持一致，焊点薄且焊透，焊点长 5mm-10mm定位要牢固，以免焊接时焊点开裂，焊接时焊缝收缩造成间隙过小影响焊接质量，工件间隙按照工装（焊工操作熟练程度调整也可以）。组对时绝对不能有错边现象，如定位焊出现缺陷一定产除，清理干净重新点焊。 C手工焊 tig焊接特别注意，焊件与钨极与焊丝之间的距离和角度如图 1-4. 起弧时特别观察钨极端部撞击熔池造成夹渣，也不能碰撞焊丝造成氧化和损坏钨极。正确稳定的加送焊丝，焊接时后一个熔池压前一个熔池的三分之二左右 ，熔池的大小控制基本一致，其焊缝成型美观，焊接接头质量有保障，收弧易出现裂纹，要填满弧坑以免造成应
10、力集中，收弧时以电流脉冲衰减来控制熔池温度掌握加丝的时间，就能很好保证弧坑填满。焊缝成型后应把余高控制在 1.5mm左右，注意加丝多少和熔池温度。 经过焊件的实验，通过外观检验和超声波检验达到了设计要求，可以看出焊接工艺令人满意。 四产品的焊接生产 1. 坡口的选择 坡口在焊接过程 中 也很重要，过大坡口焊缝宽，填充金属增加，材料 的浪费，增加劳动量且变形大，生产效率低。坡口小焊缝成型缺陷多，背面 凹现多或 正面 余高 过 高。过大过小的坡口都会影响焊接接头质量。我们公司选用了 30度坡口，不留钝边，母材厚度为 3mm，焊件组对如图 1-2.间隙按工装，却保单面焊双面成型达到焊接质量要求。 2
11、. 焊前准备 铝合金材料的清理非常的严格，因氧化，必须用机械或化学方法清理焊件，而大面积选用化学清理 A6063S- T5/ A6063T 氢氧化钠溶液： 百分之六氢氧化钠溶液 清洗过程： 化学清理：去除工件表面油污（汽油，丙酮，三氯乙烯）也可用化学溶液清理（适合大面积清理） 去除氧化膜（ ai2o3）：将工件放入 30 度左右的氢氧化钠溶液中浸泡铝翅片管和铝翅片管 u 型弯头 ，工件 端部放入深度不大余 30mm 溶液 ，时间不超过 15 分钟（浸泡时间随温度的降低时间加长） 。接下来 用水冲洗两遍，干净棉布擦干，去除水份用氮气吹。焊前 存放工件立放，干燥后待用。 采用钢丝刷或铜丝刷去除坡口
12、及两侧氧化物 ， 此方法适用于局部清理。 以上清理干净的焊件必须在 8小时内焊接完成（工件必须放在洁净干燥的位置） 3.手工钨极氩弧焊的工艺参数的确定 TIG焊接工艺参数如下表 1-4 焊丝牌号 ER4043 焊丝直径 3mm 焊接电流 100A-120A 焊接电压 12V-14V 钨极直径 2.4mm 气体流量 9-12L/min 喷嘴直径 7mm 滞后停气时间 5S 电流种类 交流（脉冲） 4氩气纯度为 99.99%，焊接前通气排除焊把线内的残余气体，让管道内充满氩气以免气体 不纯出现焊接缺陷。 5. 焊接操作过程 点焊点与实际焊缝相连接形成焊接接头，确保焊点质量，避免焊点产生缺陷，如有缺
13、陷必须铲除或修磨成枣核状，重新点焊达到要求。点焊点在 3点钟位置，点长 5mm-10mm。焊点不能开裂。因工装起固定作用，只需一点可以进行焊接上半部分（ 从 9点位置稍偏下） 。在焊接时 焊接进行方向焊件与钨极，焊丝之间有一定的距离和角度，工件与钨极夹角 70-80度范围，焊丝与钨极夹角 80-90 度， 钨极与熔池距离 3mm 到 5mm。 氩气能够保护各个 部分不被氧化和被氢气的浸入 影响焊接质量，电 弧引燃后在坡口侧预热，等金属出现熔池立即送入焊丝，形成第一滴熔池 ，电弧稍作摆动向另一侧坡口送丝，使两侧熔池过渡连接起来形成焊缝的根基，稍停留加丝，每个熔池压前一个熔池的三分之二位置，控制熔
14、池大小，焊丝均匀送入向前施焊，在焊接过程中且勿扰乱氩气的流量，收弧注意保护熔池不被氧化，填满弧坑 ，免出凹坑，会造成裂纹和应力集中降低焊接接头质量，焊完管的二分之一待焊缝完全冷却拆卸工装，进行另外部分的焊接，不用工装，因工件已冷却。特别注意接头的焊接，控制好开头的熔池温度，掌握加丝时间，最后四分之一要减小管内通气的流量 （ 8升每分钟至 10升每分钟） ，以免内部出现凹陷正面焊缝过高。 五 焊接缺陷产生的原因及预防措施 产品焊接完成后经过外观检验和超声波检测发现个别焊接接头存在质量问题，未达到质量要求。其中有收弧时弧坑未填满，出现细微裂纹，内部成型不良，焊点没焊透，局部超高。经过琢磨焊接操作过
15、程，发现了 问题产生的原因，收弧未掌握加丝时间，弧坑没填满。收弧停留时间过短，熔池冷却温度没到撤离了氩气的保护，氢气未 及时 吸出就会产生细微裂纹，用电流的脉冲衰减来填满弧坑，氩气流量不稳定加丝不均匀，没能控制熔池温度，管内通氩气的 管 脱落，固定通气气管。焊接操作手法不正确。注意了焊接接头出现缺点的原因，改善了操作手法和正确的工艺参数。 经过严格的返修措施，控制问题出现的原因，经返修的焊接接头通过外观检验和超声波 检测全部合格。 六 结论 （ 1）经过对铝合金 焊接性能分析及本产品使用时的特点，定 制了焊接工艺过程和严格的 焊接质量控制措施，根据实施效果，说明工 正确的措施是可行的。 （ 2
16、）对铝合金 TIG 交流焊 的焊接接头 单面焊双面成型进行了工艺评定，利用了现有的设备、焊丝选用 ER4303，节省了工时和工序，提高了工作效率，其 TIG 焊接容易掌握，焊接质量取得了满意效果。 （ 3）进行了焊接操作过程和注意 要领，经实施取得了良好的焊缝成型效果和焊接接头的质量。 （ 4）此产品焊接完成后进行 100%超声波检测和外观检验，合格率 100%，通过了气密性实验，已顺利完成通过了检测。 七 参考文献 （ 1）焊工（焊工技师技能、高级技师技能） 中国劳 动社会保障出版社出版发行 2002年10月第一版 2008年 9月 第 8次印刷。 （ 2）焊接手册（焊接材料） 中国机械工程学会编、机械工业出版社出版 2003年 3月 （ 3）焊丝选用指南 化学工业出版社出版 2002年 5月 （ 4）焊工手册（手工焊接与切割）机械工业出版社出版 1975年 3月
