焊接合金应具备的性能有哪些
① 铝合金不适合哪些焊接方式
铝合金不适合压焊系列的工频交流电阻点焊焊接。
1、焊点质量不稳定。
(1)喷溅与飞溅。
与低碳钢相比,铝合金具有很好的导电、导热性能,其电阻率仅为钢的三分之一,而导热率却为钢的2-4倍。所以为获得合格的焊点,在相同的条件下铝合金就需要更大的焊接电流以获得足够热量。铝元素非常活泼,在铝合金材料表面非常容易形成氧化膜,这层氧化膜组织致密,熔点极高,导电性能极差,这就使得接触电阻比较大。在规定焊接条件下,接触面上产生较多的热量;另一方面,铝合金材料熔点低,加热熔化时的塑性温度区间窄,所以很容易在工件间接触面上造成喷溅,在电极-工件间造成飞溅。喷溅和飞溅的产生会带走部分热量和熔化金属,影响了熔核直径的大小,对焊质量极为不利。
(2)焊点表面质量差。
铝合金容易形成低熔点(547℃)共晶物,这种低熔点共晶物的电阻率比较大。铝合金工件较大的热导率及接触面上较大的热量产生使得电极-工件接触面上产生局部熔化并发生共晶反应,以致出现电极与工件的粘连,影响了焊点的表面质量。电极与工件的粘连破坏了电极表面的连续性,进而恶化了后续焊点焊接时电极与工件间的接触状态,使电极-工件间的接触由起始连续接触变为不连续接触。在规定焊接条件下,这种不连续接触将加剧飞溅、局部熔化及粘连的产生,对焊点的表面质量更为不利。
(3)熔核尺寸波动大。
电极-工件表面上的局部熔化、飞溅及电极与工件的粘连,破坏了电极表面的连续性;并且在连续点焊过程中电极表面的不连续性具有较强的随机性,这使得电极-工件间的接触状态不稳定。另外,点焊过程又受工件表面状态、电极压力、焊接电流等因素的影响。铝合金点焊对以上各因素的变化非常敏感,因此连续点焊中熔核尺寸波动较大。
(4)熔核内部易产生缺陷。
与弧焊相比,铝合金在点焊时金属的熔化量较少,其导热系数比较大,故而熔核的冷却速度非常快;另一方面,由于铝合金是非导磁材料,液态熔核区的流动速度非常小,熔核在凝固时极易形成缩孔、气孔。虽然这些缺陷对接头强度影响不大,但对接头的疲劳性能却有显著影响。
2、电极烧损严重,使用寿命短。
由于电极-工件间的接触电阻较大,铝合金工件的导热率也较大,而铝合金点焊又是采用规定条件进行焊接,所以电极-工件间接触面上的温度较高,且铝与铜之间存在着强烈的合金化倾向,以上情况导致铝合金点焊时铜电极的烧损严重。铜铝合金化反应生成合金层的主要成分为CuAl2
金属间化合物,其电阻率为铜的5倍左右。由于该合金层粘附在电极表面,在后续焊点的焊接过程中,合金层的存在增大了电极-工件间的接触电阻,即增加电极-工件间的产热量。在连续点焊过程中,电极表面不连续程度的增加也加剧了电极-工件间局部熔化和飞溅的产生,同时也加剧了铜铝合金化反应的程度。上述因素使得铝合金点焊时电极的烧损速度增加,使用寿命缩短。
② 焊接性能好,强度高的合金钢是什么
钢材有抄很多种的焊接性能好不好这要看碳当量的。
国际焊接学会推荐的碳当量公式CE(IIW):
CE(IIW)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15(%)
(式中的元素符号均表示该元素的质量分数,下同。)该式主要适用于中、高强度的非调质低合金高强度钢(σb=500~900
MPa。当板厚小于20
mm,CE(IIW)<0.40%时,钢材淬硬倾向不大,焊接性良好,不需预热;CE(IIW)=0.40%~0.60%,特别当大于0.5%时,钢材易于淬硬,焊接前需预热。
③ 焊接合金的性能有哪些
钛及钛合金的焊接性能,具有许多显著特点,这些焊接特点是由于钛及钛合金的物理化学性能决定的。其中气体及杂质污染对焊接性能的影响
在常温下,钛及钛合金是比较稳定的。但试验表时,在焊接过程中,液态熔滴和熔池金属具有强烈吸收氢、氧、氮的作用,而且在固态下,这些气体已与其发生作用。随着温度的升高,钛及钛合金吸收氢、氧、氮的能力也随之明显上升,大约在250℃左右开始吸收氢,从400℃开始吸收氧,从600℃开始吸收氮,这些气体被吸收后,将会直接引起焊接接头脆化,是影响焊接质量的极为重要的因素。
(1)氢的影响
氢是气体杂质中对钛的机械性能影响最严重的因素。焊缝含氢量变化对焊缝冲击性能影响最为显著,其主要原因是随缝含氢弹量增加,焊缝中析出的片状或针状TiH2增多。TiH2强度很低,故片状或针状卫HiH2的作用例以缺口,合冲击性能显著降低;焊缝含氢量变化对强度的提高及塑性的降低的作用不很时显。
(2)氧的影响
氧在钛的α相和β想中都有有较高的熔解度,并能形成间隙固深相,使用权钛的晶伤口严重扭曲,从而提高钛及钛合金的硬度和强度,使塑性却显著降低。为了保证焊接接应的性能,除了在焊接过程中严防焊缝及焊按热影响区发主氧化外,同时还应限制基本金属及焊丝中的含氧量。
(3)氮的影响
在700℃以上的高温下,氮和钛发生剧作用,形成脆硬的氮化钛(riN)而且氮与钛形成间隙固溶体时所引起的晶格歪挪程度,比是量的氧引起的后果更为严重,因此,氮对提高工业纯钛焊缝的抗拉强度、硬度,降低焊缝的塑性性能比氧更为显著。
(4)碳的影响
碳也是钛及钛合金中常见的杂质,实验表明,当碳含量为0.13%时,碳因深在α钛中,焊缝强度极限有些提高,塑性有些下降,但不及氧氮的作用强烈。但是当进一步提高焊缝含碳量时,焊缝却出现网状TiC,其数量随碳含量增高而增多,使焊缝塑性急剧下降,在焊接应力作用下易出现裂纹。因此,钛及钛合金母材的含碳量不大于0.1%,焊缝含碳量不超过母材含碳量。
④ 铸铝合金的材料焊接性能咋样
铸铝的焊接性一般较之拉升和挤压的铝合金要差很多的主要存在如下的专一些问题:
1、容易产生气孔,属可以采用WE53低温焊条氩弧焊直接盖住表面气孔
2、焊接性非常差,强度差,焊接出来做破坏焊口成粉末状
3、焊接的过程中泛渣。
如果在焊接铸铝的过程中出现如上的这些问题可以用低温的WE53焊条采用传统的气修复,WE53是气焊和氩弧焊两用的材料,修复焊接的操作视频可以在网上搜索“WE53焊接操作视频学习”学习了解操作过程
⑤ 焊接合金的性能有哪些
钛及钛合金的焊接性能,具有许多显著特点,这些焊接特点是由于钛及钛合金的物理化学性能决定的。其中气体及杂质污染对焊接性能的影响
在常温下,钛及钛合金是比较稳定的。但试验表时,在焊接过程中,液态熔滴和熔池金属具有强烈吸收氢、氧、氮的作用,而且在固态下,这些气体已与其发生作用。随着温度的升高,钛及钛合金吸收氢、氧、氮的能力也随之明显上升,大约在250℃左右开始吸收氢,从400℃开始吸收氧,从600℃开始吸收氮,这些气体被吸收后,将会直接引起焊接接头脆化,是影响焊接质量的极为重要的因素。
(1)氢的影响 氢是气体杂质中对钛的机械性能影响最严重的因素。焊缝含氢量变化对焊缝冲击性能影响最为显著,其主要原因是随缝含氢弹量增加,焊缝中析出的片状或针状TiH2增多。TiH2强度很低,故片状或针状卫HiH2的作用例以缺口,合冲击性能显著降低;焊缝含氢量变化对强度的提高及塑性的降低的作用不很时显。
(2)氧的影响 氧在钛的α相和β想中都有有较高的熔解度,并能形成间隙固深相,使用权钛的晶伤口严重扭曲,从而提高钛及钛合金的硬度和强度,使塑性却显著降低。为了保证焊接接应的性能,除了在焊接过程中严防焊缝及焊按热影响区发主氧化外,同时还应限制基本金属及焊丝中的含氧量。
(3)氮的影响 在700℃以上的高温下,氮和钛发生剧作用,形成脆硬的氮化钛(riN)而且氮与钛形成间隙固溶体时所引起的晶格歪挪程度,比是量的氧引起的后果更为严重,因此,氮对提高工业纯钛焊缝的抗拉强度、硬度,降低焊缝的塑性性能比氧更为显著。
(4)碳的影响 碳也是钛及钛合金中常见的杂质,实验表明,当碳含量为0.13%时,碳因深在α钛中,焊缝强度极限有些提高,塑性有些下降,但不及氧氮的作用强烈。但是当进一步提高焊缝含碳量时,焊缝却出现网状TiC,其数量随碳含量增高而增多,使焊缝塑性急剧下降,在焊接应力作用下易出现裂纹。因此,钛及钛合金母材的含碳量不大于0.1%,焊缝含碳量不超过母材含碳量。
⑥ 我想知道铝合金焊接性能
铝合金及其焊接性
【摘要】
铝及铝合金材料密度低,强度高,热电导率高,耐腐蚀能力强,具有良好的物理特性和力学性能,因而广泛应用于工业产品的焊接结构上。铝合金在车辆部件中的应用情况、发展趋向及其在组焊中存在很多问题。对铝合金及其异种金属焊接接头进行了焊接性试验研究结果表明,其焊接接头有满意的力学性能、抗裂性及抗应力腐蚀性能,适合用于制造轻轨车辆,航空航天领域的广泛应用。
【关键字】
铝合金 焊接性 气孔 热裂纹 等强性
【正文】
虽然已经应用铝及其合金焊成许多重要产品,但实际上并不是没有困难,主要的问题有:焊缝中的气孔、焊接热裂纹、接头“等强性”等
铝合金焊接中的气孔
氢是铝及其合金熔焊时产生气孔的主要原因,已为实践所证明。弧柱气氛中的水分、焊接材料以及母材所吸附的水分都是焊缝气孔中氢的重要来源。其中,焊丝及母材表面氧化膜的吸附水份,对焊缝气孔的产生,常常占有突出的地位。
1.1 弧柱气氛中水分的影响
弧柱空间总是或多或少存在一定数量的水分,尤其在潮湿季节或湿度大的地区进行焊接时,由弧柱气氛中水分分解而来的氢,溶入过热的熔融金属中,可成为焊缝气孔的主要原因。这时所形成的气孔,具有白亮内壁的特征。
1.2 氧化膜中水分对气孔的影响
在正常的焊接条件下,焊丝或工件的氧化膜中所吸附的水分将是生成焊缝气孔的主要原因。而氧化膜不致密、吸水性强的铝合金,主要是Al-Mg合金,要比氧化膜致密的纯铝具有更大的气孔倾向。因为Al-Mg合金的氧化膜中含有不致密的MgO,焊接时,在熔透不足的情况下,母材坡口端部未除净的氧化膜中所吸附的水分,常常是产生焊缝气孔的主要原因。
1. 3 减少焊缝气孔的途径
避免熔池吸氢是消除或减少焊接气孔的有效方法。为防止焊缝气孔,可从两方面着手:第一,限制氢溶入熔融金属,或者是减少氢的来源,或者减少氢同熔融金属作用的时间;第二,尽量促使气孔自熔池逸出。为了在熔池凝固之前使氢以气泡形式及时排出,这就要改善冷却条件以增加氢的逸出时间Hidetoshi Fujii等在失重条件下进行焊接试验,发现气孔明显较重力下多。
(1)减少氢的来源
所有使用的焊接材料(包括保护气体、焊丝、焊条、焊剂等)要严格限制含水量,
使用前均需干燥处理。一般认为,氩气中的含水量小于0.08%时不易形成气孔。
(2)控制焊接工艺
焊接工艺参数的影响比较明显,但其影响规律并不是一个简单的关系,须进行具体分析。焊接工艺参数的影响主要可归结为对熔池在高温存在时间的影响,也就是对氢的溶入时间和氢的析出时间的影响。焊接时,焊接工艺参数的选择,一方面尽量采用小线能量以减少熔池存在时间,从而减少气氛中氢的溶入,同时又要能充分保证根部熔合,以利根部氧化膜上的气泡浮出。所以采用大的焊接电流配合较高的焊接速度是比较有利的。
2. 铝合金的焊接热裂纹
铝及其合金焊接时,焊缝金属和近缝区所发现的热裂纹主要是焊缝金属结晶裂纹,也可在近缝区见到液化裂纹。
2.1 铝合金焊接热裂纹的特点
铝合金属于典型的共晶型合金,最大裂纹倾向正好同合金的“最大”凝固温度区间相对应。但是由平衡状态图的概念得出的结论和实际情况是有较大出入的。因此,裂纹倾向最大时的合金组元均小于它在合金中的极限溶解度。这是由于焊接时的加热和冷却速度都很迅速,使合金来不及建立平衡状态,在不平衡的凝固条件下,相图中的固相线一般要向左下方移动,以致在较少的平均浓度下就出现共晶体,且共晶温度比平衡冷却过程将有所降低。至于近缝区的“液化裂纹”,同焊缝凝固裂纹一样,也是与晶间易熔共晶的存在有联系,但这种易熔共晶夹层并非晶间原已存在的,而是在不平衡的焊接加热条件下因偏析而熔化形成的,所以称为晶间“液化”。
2.2 防止焊接热裂纹的途径
对于液化裂纹目前还无行之有效的防止措施,一般的办法是减小近缝区过热。对于焊缝金属的结晶裂纹主要是通过合理选定焊缝的合金成分并配合适当的焊接工艺来进行控制。
(1)控制成分
从抗裂角度考虑,调整焊缝合金系统的着眼点在于控制适量的易熔共晶并缩小
结晶温度区间。由于现有铝合金均为共晶型合金,少量易熔共晶的存在总是增大凝固裂纹倾向,所以,一般都是使主要合金元素含量超过裂纹倾向最大时的合金成分,以便能产生愈合作用。
(2)在焊丝中添加变质剂
铝合金焊丝中几乎都有Ti、Zr、B、V等微量元素,一般都是作为变质剂加入的。不仅可以细化晶粒而改善塑性、韧性,并可显著提高抗裂性能。Ti、Zr、B、V、Ta等元素的共同特点是都能同铝形成一系列包晶反应生成细小的难熔质点,可成为液体金属凝固时的非自发凝固的晶核,从而可以产生细化晶粒的作用。
(3)合理选用焊接工艺参数
焊接工艺参数影响凝固过程的不平衡性和凝固的组织状态,也影响凝固过程中
的应变增长速度,因而影响裂纹的产生。热能集中的焊接方法,有利于快速进行焊接过程,可防止形成方向性强的粗大柱状晶,因而可以改善抗裂性【5】。减小焊接电流、降低拘束度、改善装配间隙对减小热裂倾向都是有利的。而焊接速度的提高,促使增大焊接接头的应变速度,而增大热裂的倾向。增大焊接速度和和焊接电流,都可促使增大裂纹倾向。
3. 焊接接头的等强性
时效强化铝合金,除了Al-Zn-Mg合金,无论是退火状态下还是时效状态下焊接,若焊后不经热处理,强度均低于母材。所有时效强化的铝合金,焊后不论是否经过时效处理,其接头塑性均未能达到母材的水平【1】。就焊缝而言,由于是铸造组织,即使在退火状态以及焊缝成分同母材基本一样的条件下,强度可能差别不大,但焊缝塑性一般都不如母材。若焊缝成分不同于母材,焊缝性能将主要决定于所用的焊接材料。为保证焊缝强度与塑性,固溶强化型合金系统要优于共晶型合金系统。一般说来,焊接线能量越大,焊缝性能下降的趋势也越大【1】。对于熔合区,在时效强化铝合金焊接时,除了晶粒粗化,还可能因晶界液化而产生显微裂纹。所以,熔合区的变化主要是恶化塑性。
总之,铝合金应为具有重量轻、抗腐蚀、易成型等优点;随着新型硬铝、超硬铝等材料的出现使得这类材料的性能不断提高,因而在航空、航天、高速列车、高速舰艇、汽车等工业制造领域得到了越来越广泛的应用。同时由于铝及其合金由于热膨胀系数大而引起的较大变形;易氧化焊接时需要用惰性气体保护;易产生气孔、热裂纹以及热影响区的软化、强度降低问题。为了解决以上问题搅拌摩擦焊作为一种新型的焊接方式逐渐在铝及其合金的焊接中广泛之用。深入的研究铝及其合金的焊接性是开发新型铝合金及解决其焊接问题的前提。
⑦ 铝合金的焊接性能
可以选用适合新手的铝焊接方法,在网上搜索“威欧丁焊接之WE53低温铝焊焊接操作视频”详细了解其焊接工作原理及焊接视频
⑧ 有色金属的焊接都有哪些特点
压力容器设备中,除广泛使用碳钢、低合金钢及不锈钢外,有色金属如钛及钛合金、镍及镍基合金、铜及铜合金、铝及铝合金的应用也日益增多。由于这些有色金属具有不锈钢所不能比的优点,所以在一些特殊的重要场合已占有主导地位。
一、镍基耐蚀合金的焊接
镍及镍基合金具有特殊的物理、力学及耐腐蚀性能,镍基耐蚀合金在200℃~1090℃范围内能耐各种腐蚀介质的侵蚀,同时具有良好的高温和低温力学性能。在一些苛刻腐蚀条件下是一般不锈钢无法取代的优良材料。纯镍一般在工业中应用较少,但在镍中添加入铬、铜、铁、钼、铝、钛、铌、钨等元素后,通过固溶强化,不但改善其力学性能,而且可适应于各种腐蚀介质下侵蚀,使其具有优良的耐腐蚀性。
1、镍基耐蚀合金的焊接特点
①易产生焊接热裂纹
由于镍基合金为单相奥氏体组织,所以与不锈钢相比,具有高的焊接热裂纹敏感性,特别是焊缝易产生多边化晶间裂纹。这种裂纹一般为微裂纹,焊后对焊缝进行着色检查时,短时间都发现不了,但经过一段时间后,才显露出来。这说明裂纹非常微细,但有时也能发展为较宽的宏观裂纹。如果在单相奥氏体焊缝中加人固溶强化的钼、钨、锰、铬、铌等元素,就可有效地抑制镍基合金焊缝多边化结晶的发展,从而显著提高抗热裂纹能力。限制线能量,避免采用大线能量焊接也有利于防止热裂纹的产生。此时注意,如果线能量过小,会加速焊缝的凝固结晶速度,更易形成多边化晶界,在一定应力下有助于多边化裂纹的产生。
②液态金属流动性差,焊缝熔深浅
这是镍基合金的固有特性。靠加大焊接电流不是解决此问题的办法,因为电流增加会引起裂纹和气孔,降低接头的耐蚀性能,所以为了获得良好的焊缝成形,应采用小摆动工艺,另外要加大坡口角度,减小坡口钝边。
2、镍基耐蚀合金的焊接要点
镍基合金一般可采用与奥氏体不锈钢相同的焊接方法进行焊接。这里就最常用的钨极气体保护焊和焊条电弧焊进行论述。无论是何种焊接方法,焊前一定要彻底清理焊接区表面,镍基合金对污染物的危害极为敏感,母材应尽可能在固溶状态下焊接。
①钨极气体保护焊是应用最广泛的,几乎适合于任何一种可熔焊的镍基合金,特别适合于薄件和小截面构件。保护气体最常用的是氩气,它成本低,密度大,保护效果好。氩气中加5%氢气,有还原作用,一般只用于第一层焊道和单道焊,多层焊的其余焊道可能要产生气孔。氦气保护焊应用较少,但有如下特点,氦气导热大,向熔池线能量比较大,能提高焊接速度,减少了气孔的可能性,但氦弧焊,电流小于60A时,电弧不稳定。
钨极气体保护焊焊一般使用直流正接,采用高频引弧以及电流衰减的收弧技术。在保证焊透的条件下,应采用较小的焊接线能量,多层焊时应控制层间温度,焊接析出强化合金及热裂纹敏感性大的合金时,更要注意控制层间温度。弧长尽量短,薄件焊接时焊枪可不作摆动,但厚板多层焊时,为使熔敷金属与母材及前道焊缝充分熔合,焊枪仍可适当的摆动。为保证单面焊完全焊透需要用带凹形槽的铜衬垫,通以保护气体进行反面保护。为加强焊接区的保护效果,也可在焊嘴后侧加一辅助输入保护气体的拖罩。
②使用焊条电弧焊时焊接镍基合金时,由于焊条含合金元素多,且要求防止热裂纹,一般镍基合金焊条的药皮类型为碱性药皮,采用直流反接。为了防止合金元素的烧损和控制线能量,焊接时要求尽可能采用小规范,与同规格的不锈钢焊条相比,电流可降低20%~30%。由于液态金属的流动性差,为防止未熔合和气孔等缺陷,一般要求在焊接过程中适当摆动,但不能过大。在焊缝接口再引弧时,应采用反向引弧技术,以利调整接口处焊缝平滑并且能有利于抑制气孔的发生。采用逆向收弧,把弧坑填满,防止弧坑裂纹,必要时要对弧坑进行打磨。
二、钛及钛合金的焊接
钛及钛合金具有良好的耐腐蚀性能,在氧化性、中性及有氯离子介质中,其耐腐蚀性优于不锈钢,有时甚至为普通奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti的10倍。工业纯钛塑性好,但强度较低,具有良好的低温性能,其线膨胀系数和热导率都不大,这都不会给焊接带来困难。钛合金的比强度大,又具有良好的韧性和焊接性,在航天工业中应用最为广泛。钛及钛合金在我国现行标准中按其退火态的组织分为α钛合金、β钛合金和α+β钛合金三类,分别用TA、TB和TC表示。在石化行业中的压力容器设备中,牌号为TA2这种工业纯钛使用为居多。
1、钛及钛合金的焊接特点
①杂质元素的沾污引起脆化
钛是一种活性元素,特别是在焊接高温下非常容易吸收氮、氢、氧,从而使焊缝的硬度、强度增加,塑性、韧性降低,引起脆化。碳也会与钛形成硬而脆的TiC,易引起裂纹。因此,钛及钛合金焊接时必须进行有效的保护,防止空气或其他因素的污染。因此钛及钛合金焊接不能采用气焊或焊条电弧焊方法进行,否则接头满足不了焊接质量要求,一般只能采用氩气保护或在真空下焊接。
②焊接相变引起的接头塑性下降
常用的工业纯钛为α合金,焊接时由于钛导热差、比热小、高温停留时间长、冷却速度慢,易形成粗大结晶;若采用加速冷却,又易产生针状α组织,也会使塑性下降。
③产生焊接裂纹
钛合金焊接时产生的焊接热裂纹的几率极小,只有当焊丝或母材质量不问题时才可能产生热裂纹。由氢引起的冷裂纹是钛合金焊接时应注意防止的,焊接时熔池和低温区母材中的氢向热影响区扩散,引起热影响区含氢量增加,造成热影响区出现延迟裂纹。
④气孔
钛及钛合金焊接时气孔是最常见的焊接缺陷。焊丝或母材表面清理不干净或氩气不纯都会造成气孔产生,因此保护气-氩气纯度要求在99.99%以上,焊丝及工件表面要酸洗、净水冲洗后烘干。
2、钛及钛合金的钨极氩弧焊
钛及钛合金焊接时采用最多的就是钨极氩弧焊,对于较厚的工件也可采用熔化极氩弧焊,对于技术要求严格的航天工业中一些重要设备经常也采用真空电子束焊接。
①焊丝的选用。焊丝的选用应使在正常焊接工艺下的焊缝在焊后状态的抗拉强度不低于母材退火状态的标准抗拉强度下限值,焊缝焊后状态的塑性和耐蚀性能不低于退火状态下的母材或与母材相当,焊接性能良好,能满足钛容器制造和使用的要求。
焊丝中的氮、氧、碳、氢、铁等杂质元素的标准含量上限值应大大低于母材中杂质元素的标准含量上限值。不允许从所焊母材上裁条充当焊丝,应采用JB/T4745-2002《钛制焊接容器》中附录D中的焊丝用作钛容器用焊丝。杂质元素含量不高于JB/T4745-2002中附录D的其他标准的焊丝也可使用。
一般情况下可按表根据所焊母材牌号来选择相应的焊丝牌号,并通过JB/T4745-2002中附录B的焊接工艺评定验证。
不同牌号的钛材相焊时,一般按耐蚀性能较好和强度级别较低的母材去选择焊丝材料。
②保护气体的选用。焊接用氩气纯度不应低于99.99%,露点不应高于-50℃,且符合GB4842-1984的规定。当瓶装氩气的压力低于0.5MPa时不宜使用。
③钨极。钨极氩弧焊时推荐采用铈钨电极。电极直径应根据焊接电流大小选择,电极端部应为圆锥形。
钛及钛合金氩弧焊时,最关键的是要将焊接高温区与空气隔离开,为了有效地进行保护,焊炬喷嘴、拖罩和背面保护装置通以适量流量的氩气是极其重要的。焊缝及近缝区颜色是衡量保护效果的标志,银白色、浅黄色表示保护效果好,深黄色为轻微氧化,一般情况下还是允许的,金紫色表示中度氧化,深蓝色表示严重氧化,至于灰白色是不允许的,表示焊缝已经变质,必须报废重焊。
三、铝及铝合金的焊接
压力容器中常用纯铝、铝-锰合金和铝-镁合金。铝锰合金仅可变形强化,其强度比纯铝略高,成形工艺及耐蚀性、焊接性好。铝镁合金仅可变形强化,其ω(Mg)一般为0.5%~7.0%,与其他铝合金相比,铝镁合金具有中等强度,其延性、焊接性能、耐蚀性良好。
铝在空气和氧化性水溶液介质中,表面产生致密的氧化铝钝化膜,因而在氧化性介质中具有良好的耐蚀性。铝在低温下与铁素体钢不同,不存在脆性转变,铝容器的设计温度可达-269℃。
1、铝及铝合金焊接特点
铝极易氧化,在常温空气中即生成致密的A12O3薄膜,焊接时造成夹渣,氧化铝膜还会吸附水分,焊接时会促使焊缝生成气孔。焊接时,对熔化金属和高温金属应进行有效的保护。
铝的线膨胀系数约为钢的2倍,铝凝固时的体积收缩率也比钢大得多,铝焊接时熔池容易产生缩孔、缩松、热裂纹及较高的内应力。
铝及铝合金液体熔池易吸收氢等气体,当焊后冷却凝固过程中来不及析出,在焊缝中形成气孔。
当母材为变形强化或固溶时效强化时,焊接热影响区强度将下降。
2、焊接方法
铝及铝合金适用的方法很多,压力容器上施焊时,经常采用钨极氩弧焊和熔化极气体保护焊,这两种焊接方法热量比较集中,电弧燃烧稳定,由于采用隋性气体,保护良好,容易控制杂质和水分来源,减少热裂纹和气孔的发生,焊缝质量优良,钨极氩弧焊一般用于薄板,熔化极气体保护焊用于厚板。
3、焊丝材料
选用的焊丝应使焊缝金属的抗拉强度不低于母材(非热处理强化铝为退火状态,热处理强化铝为指定值)的标准抗拉强度下限值或指定值,并使焊缝金属的塑性和耐蚀性不低于或接近于母材,或满足图样要求。
为保证焊缝的耐蚀性,在焊接纯铝时宜用纯度与母材相近或纯度比母材稍高的焊丝。在焊接铝镁合金或铝锰合金等耐蚀铝合金时,宜采用含镁量或含锰量与母材相近或比母材稍高的焊丝。
焊丝可从GB/T10858-1989《铝及铝合金焊丝》中选取,也可从化学成分与变形铝及铝合金相同(符合GB/T3190-1996《变形铝及铝合金化学成分》)的丝材中选取,如按(GB/T3197-2001《焊条用铝合金线》。
常用的保护气体有氩气和氮气,其气体纯度应大于99.9%。
由于铈钨极化学稳定性好,阴极斑点小,压降低,烧损少,易于引弧,电弧稳定性好。宜选用铈钨极。
三、铜及铜合金的焊接
常用的铜及铜合金有四种:纯铜,黄铜,青铜和白铜。在压力容器中纯铜与黄铜使用较多。
纯铜是ω(Cu)不低于99.5%的工业纯铜,具有良好的导电性、导热性,良好的常温和低温塑性,以及对海水等的耐腐蚀性,纯铜中的杂志如氧、硫、铋等都不同程度地降低纯铜的优良性能,增加材料的冷脆性和接头中出现热裂纹的倾向。黄铜系铜和锌组成的二元合金,黄铜与纯铜强度、硬度和耐腐蚀能力都高,且具有一定塑性,能很好承受热加工和冷加工,ω(Zn)在<30%~40%的黄铜具有α相与少量的β相,因而提高了强度、塑性、耐蚀性、但对焊接性不利。
1、铜及铜合金焊接特点
铜及铜合金导热率高,线胀系数和收缩率大,当焊接线能量不足时,则容易产生未熔合、未焊透,焊后变形也较严重,外观成形差。焊接时,铜能与其中杂质生成多种低熔点共晶,在焊接应力作用下产生热裂纹,杂质中以氧的危害性最大。
熔焊铜及铜合金时,由于溶解的氢和氧化还原反应引起气孔,几乎分布在焊缝的各个部位。同时,由于晶粒严重长大,杂质和合金元素的掺人,有用合金元素的氧化、蒸发,使焊接接头性能发生很大的变化。
2、焊接方法
焊接铜及铜合金需要大功率、高能束的熔焊热源,热效率越高,能量越集中愈有利,不同厚度的材料对于不同焊接方法有其适应性,薄板焊接以钨极氩弧焊、焊条电弧焊和气焊为好,中板以熔化极气体保护焊和电子束焊较合适,厚板则建议使用埋弧焊、MIG焊和电渣焊。
3、焊接材料
①焊条
焊条电弧焊用焊条分为纯铜、青铜两类,由于黄铜中的锌容易蒸发,因而极少采用焊条电弧焊。纯铜焊条型号ECu为低氢型药皮,用于焊接脱氧或无氧铜结构件,在大气及海水中具有良好的耐腐蚀性。
②埋弧焊用焊丝与焊剂
埋弧焊的特点是电热效率高,对熔池的保护效果好。大、中厚度铜焊件的焊接工艺与钢基本相同,可选用高硅高锰焊剂HJ431,但可能发生合金元素向焊缝过渡,对接头性能要求高的焊件宜选用HJ260、HJ150。焊丝则选用纯铜焊丝、青铜焊丝、焊接纯铜和黄铜。
③气体保护焊用焊丝
铜薄板和中板焊接,使用气保焊逐渐取代气焊、焊条电弧焊,电极一般采用钍钨极(EWTh-2)。焊接纯铜,一般选用含有ω(Si)0.5%,ω(P)0.15%或ω(Ti)0.3%~0.5%脱氧剂的无氧铜焊丝,如HSCu。焊接普通黄铜,采用无氧铜加脱氧剂的锡青铜焊丝,如HSCuSn。对高强度黄铜则采用青铜加脱氧剂的硅青铜焊丝或铝青铜焊丝,如:HSCuAl、HSCuSi等。
保护气体则选用氩气(Ar)或Ar+He(Ar+He混合比50/50或30/70),采用Ar+He混合气体的最大优点是可以改善焊缝金属的润湿性,提高焊接质量。由于氦气保护时输入热量比氩气保护时大,故可降低预热温度。
4、焊接工艺
①焊前要预热或在焊接过程中采取同步加热的措施。
②严格限制铜中的杂质含量,通过焊丝加人硅、锰、磷等合金元素,增加对焊缝的脱氧能力,选用能获得α+β组织的焊丝等措施防止焊接接头裂纹与减少气孔。
③控制焊后冷却速度,防止焊接变形。
⑨ 5xxx铝合金焊接性能为什么好
随着高速铁路在中国的迅速发展,高速火车的制造量也越来越大,时速200km以上的高速火车车厢外皮几乎全是由铝合金板及大型铝合金型材焊接而成,因此需要大量的铝合金焊丝。目前引进的进口焊丝主要是针对时速300km以下的列车,但随着火车速度的提高(超过300km/h),需要研发具有高强度和更好焊接性能的焊丝来保障列车的安全。 本文通过制备13种合金焊丝,并运用手工交流TIG焊用其焊接厚度为2.8mm的退火态5083铝合金薄板,利用金相显微观察、室温拉伸力学性能试验和扫描电子显微镜等手段研究焊丝制备过程中不同阶段显微组织和力学性能,研究了原材料、坩埚涂层、Mg元素含量、不同Mn含量下Zr元素和不同Fe含量下Mn元素含量对焊丝性能的影响,得到如下研究成果: (1)证明原材料纯度对焊丝的焊后性能有明显的影响,提高纯度能使焊丝获得更好的性能,另外熔炼工具涂TiO2也可保证合金在熔炼过程不受污染,保证合金具有高的纯度。 (2)当Mg含量在4.5%-5.5%之间变化时,Mg含量达到5.5%的焊丝焊接的焊口力学性能有所提高,强度超过母材的90%(达到287.0MPa),其延伸率达到14.0%。 (3)在不同Mn含量条件下,加入Zr元素制备的铝合金焊丝焊接5083板材时,其焊口均比未加Zr元素制备的铝合金焊丝焊接的焊口具有更高的力学性能。其中,在高Mn含量条件下,加入Zr元素制备的铝合金焊丝焊口强度超过母材的93%(达到295.7MPa),其延伸率达到16.4%,而未加Zr元素制备的铝合金焊丝焊口强度超过母材的90%(达到286.0MPa),其延伸率达到14.5%。 (4)在不同Fe含量条件下,高Mn含量的铝合金焊丝焊接5083板材时,其焊口均比低Mn含量的铝合金焊丝焊接的焊口具有更高的力学性能。其中,在高Fe含量条件下,高Mn含量的铝合金焊丝焊口强度超过母材的92%(达到293.4MPa),其延伸率达到15.9%,而低Mn含量的铝合金焊丝焊口强度超过母材的90%(达到285.9MPa),其延伸率达到13.8%。
了解更多请登录:铁合金现贷网!
⑩ 焊接金属合金化的目的有几个方面
焊接时,把所需要的合金元素通过焊接材料过渡到焊缝金属中去的过程,称为焊版缝金属合金化。
焊缝权金属合金化的目的有以下几个方面:
1、补偿焊接过程中由于蒸发、氧化等原因造成的合金元素的损失。
2、消除工艺缺陷,改善焊缝金属的组织和性能。例如,为了消除因硫引起的热裂纹,需要向焊缝中加入锰。焊接某些结构钢时,常向焊缝中加入钛、铝等元素,以细化晶粒,提高焊缝的冲击韧度。
3、获得具有特殊性能的堆焊金属。例如,冷加工或热加工用的工具或其它零件(如切削刀具、热锻模、轧辊、阀门等),要求其表面具有耐磨性、红硬性、耐热性和耐腐蚀性。可以向焊缝中加入铬、钼、钨、锰等合金元素,形成具有特殊性能的堆焊层。