纯铝容器的焊接工艺编制及焊接.docVIP

纯铝容器的焊接工艺编制及焊接 1.1母材化学成分和力学性能 壳板采用工业纯铝，其化学成分和力学性能分别见表1和表2。 表1 工业纯铝的化学成分∕% 材料 Si Fe Cu Mn AL 工业纯铝 0.25 0.35 0.05 0.03 99.6 表2 工业纯铝的力学性能 材料 板厚∕mm 状态 σS∕MPa σb∕MPa δ5∕% 室温冲击功∕(AKV∕J) 工业纯铝 14 正火 ≥285 75 ≥35 ≥27（横向） 二、纯铝的焊接性 纯铝具有较好的焊接性，可以采用多种焊接方法焊接，但遇到下述情况，焊接也会出现困难和问题。 （1）、物理及化学性质分析 纯铝的熔点低（660℃），熔化时颜色不变，难以观察到熔池，焊接时容易塌陷和烧穿；热导率是低碳钢的三倍，散热快，焊接时不易熔化；线膨胀系数是低碳钢的二倍，焊接时易变形；在空气中易氧化成致密的高熔点氧化膜AL2O3（熔点2050℃），难熔且不导电，焊接时易造成未熔合、夹渣并使焊接过程不稳定。因此纯铝的焊接性比低碳钢差，所以纯铝的焊接性主要有：焊接过程中易氧化、能耗大、容易产生气孔（主要是氢气孔）、容易形成焊接热裂纹、焊接接头容易软化、焊接接头的耐蚀性下降。 1、易氧化 铝1060和氧的亲和能力很大，在常温下铝容易同氧化合，在铝的表面生成致密的三氧化二铝薄膜，能防止金属的继续氧化，对自然防腐蚀有利，但是给焊接带来了困难。这是由于氧化铝薄膜的熔点高（约2050℃），远远超过铝1060的熔点，而且密度很大3.95～4.10g/?,约为铝1060的1.4倍，加之1060导热性很强，焊接时容易造成不融合现象，也容易成为焊缝金属的夹杂物，形成夹渣缺陷。同时氧化膜可以吸收较多的水分，焊接时会促使焊缝生成气孔。 2、容易产生气孔 由于铝1060中不含碳，不存在生成CO气孔的条件，而氮又不溶于铝，因此一般认为铝1060产生气孔的主要原因是氢。氢能大量的溶于液态铝，几乎不溶于固态铝。在焊接高温下，氢在液态铝中的溶解度急剧下降，如果熔池金属溶入过饱和的氢，在一定的冷却速度下，过饱和氢将从液态金属中析出形成微小的气泡。在铝的熔池凝固过程中析出氢一方面形成新的微小的小气泡，另一方面将扩展到已形成的微小气泡中，并使它发展长大。与此同时，由于铝1060的相对密度小，气泡上浮较慢，如果冷却速度较快，气泡来不及逸出熔池，凝固后就留在焊缝中形成气孔。 若熔池凝固过程比较缓慢的进行，能有足够的时间使氢气泡逸出熔池，就不会在焊缝中形成气孔。反之，如果熔池凝固速度很快，氢来不及由液态金属中析出，而是固溶于铝中形成过饱和固溶体，也不会析出气体形成气孔。可见冷却速度是影响产生气孔的重要条件之一。 3、焊接热裂纹 铝1060非热处强化合金在熔化焊时很少产生裂纹，只有在杂质含量超过规定范围，或刚性很大的不利条件下，才会产生裂纹。 铝1060产生热裂纹的原因与它的成分和焊接应力有关。由于铝1060的线膨胀系数比铁将近大一倍，而其凝固事的收缩率又比铁大两倍，因此铝焊件的焊接应力大。 4、高的导热性和导电性 铝1060的导热系数很大，约为刚的四倍，而且热容量也比钢大近一倍，因此焊接铝1060时比钢要消耗更多的热量。为得到高质量的焊接接头，必须采用能量集中、功率大的热源才能进行正常的焊接，特别在工件厚度较大时更为明显。铝1060的导电性好，电阻焊时需要更大功率的电源。 5、高温使强度和塑性低 高温时铝1060的强度和塑性很低，如370℃时强度仅为1kgf/㎜2左右，常常不能支持液体熔池的重量，破坏了焊缝金属的成型，有时还容易造成焊缝金属的塌落和烧穿现象。 6、无色泽变化 铝1060从固态转变为液态时，无明显的颜色变化，所以不易判断熔池的温度，另外，温度升高时，铝1060的强度降低，因此焊接时难以掌握加热温度，时常因温度过高无法察觉而导致烧穿。 总的来说，铝1060的焊接性是良好的，只要针对上述焊接特点，正确选择焊接方法、焊接材料、焊前清理及焊接操作工艺，完全能获得良好的焊接接头。 筒体壳板厚为mm，所以在焊接前，为避免出现裂纹，应对其进行预热，预热温度为120～140℃。 ①、预热： 如需要预热，焊前要预热，同时焊时保持层间温度。 ②、消氢处理：为了使氢充分逸出，防止热裂纹，筒体板以及嵌入式接管与壳的对接焊缝，焊后须立即进行消氢处理，后热温度为200250℃，后热时间为1h。③、角变形控制：采用多层多道焊，焊接时焊丝不作横向摆动，线能量应控制在尽可能小的范围内。 ④、焊后适当注意缓冷，一般不需要消除应力回火。 ⑤、焊接要连续，尽量避免中断，尤其多层焊应尽量连续焊完最后一层。 ⑥、在施焊过程中，应对每个焊工进行实际线能量的测定。为