铝及其合金的气焊工艺

        (一)接头型式和坡口准备    铝及其合金焊接接头的一般型式如图4—5所示。铝及铝合金气焊时，一般不宜采用搭接接头和丁字接头，因为这些接头易于残留气焊熔剂和焊渣，引起工件腐蚀。薄铝板(板厚在3～5mm)的接头型式详见图5—9。对于简单的对接焊缝，可-以留成斜角形间隙，详见图5一10。在图5—10中，间隙a₂=a₁+(0.01～0.02)l(a₁约为1mm)。气焊铝及铝合金的坡口型式及接头间隙详见第四章第三节。
        板厚在1.5～2mm以下时，可用卷边接头。在卷边焊时，背面必须焊透、焊匀，如背面有坑，也容易残留熔剂和焊渣。
        (二)气焊工艺参数的选择      气焊铝及其合金时，应采用中性焰或轻微碳化焰，过大的碳化焰会引起气孔及焊缝组织的疏松。氧化焰会使铝强烈氧化，因此绝不允许使用氧化焰。火焰能率应根据焊件的厚度和大小、坡口的型式和焊接位置来决定。由于铝及其合金熔点低，易烧穿，在焊接较薄的铝板时，应采用比焊接同样厚度钢板时小一些的火焰能率。气焊铝及其合金时，焊炬型号和焊嘴的号码应根据焊件的厚度选择，详见表5—23。
        表5-23铝及其合金气焊时焊炬、焊嘴的选择

焊件厚度(mm)	<1.5	1.5—3.0	3～4	4～10	10～20
焊炬型号	H01—6	H01—6	H01—6	H01—12	H01一12
焊嘴号数	1	1～2	2～4	1～3	3～4

        气焊铝及其合金选用焊丝的牌号、成分和用途详见表3—7。也可以用母材的切条。焊丝直径可根据焊件厚度进行选择，详见表5—24。
        表5-24铝及其合金焊丝直径的选择    (mm)

焊件厚度	1.5	1.5～3  I  3～5	5～7	7～10
焊丝直径	1.5～2	2～3  I  3～4	4～4.5	4.5～5.5

        气焊铝及其合金用的气焊熔剂为气剂401(CJ401)，其化学成分详见表3—11。
        气焊铝及其合金时，焊嘴和焊丝的倾角：焊薄板时，焊嘴倾角为30°～45°，焊丝倾角为40°～50°；当焊厚板时，焊嘴倾角应为50°左右，焊丝倾角为40°～50°。起焊时，由于工件温度较低，一开始不易焊透，所以焊嘴的倾角比上述规定应大些；焊接终了时，由于工件已被加热到较高的温度，为保证焊缝成型，焊嘴倾角比上述规定要小些。一般应避免焊嘴倾角过大，以免吹不开熔渣，造成夹渣缺陷。
        (三)气焊工艺过程
        1．焊前清理。焊前清理是保证铝及其合金焊接质量的重要措施，应严格清除焊接处及焊丝表面的氧化层和油污。实际生产中常采用化学清洗或机械清理两种方法。
        (1)化学清洗。化学清洗效率高、质量稳定，适于清洗焊丝及尺寸不大、成批生产的焊件。常用的清洗剂及清洗工艺如下：用汽油等有机溶剂浸泡或擦拭除油，再用热水清洗，接着在50～60℃的氢氧化钠(NaOH)溶液(浓度为30％左右)中清洗，而后用热水或冷水清洗，最后用30％的硝酸溶液中和出光处理，再用清水冲洗。
        (2)机械清理。对于尺寸较大的工件常用机械清理。清理方法是先用有机溶剂(汽油、丙酮)或松香擦拭表面以除油，随后直接用细不锈钢丝刷刷除氧化层，直至露出金属光泽为止。
        经上述方法清理的焊件和焊丝不应搁置时间太长，采用化学清洗，冲洗至焊接时间最多不超过2天，否则，必须重新清洗。
        2．准备垫板。为保证焊件在焊接过程中既可焊透，又不致塌陷烧穿，在焊接时可用垫板来托住熔化金属。垫板材料可用不锈钢或碳钢等。垫板表面应开一圆弧形槽，以保证焊缝反面成形。
        3．预热。铝及其合金的气焊，气焊薄小焊件时，一般不要预热；当焊接厚度大于5mm及结构复杂的焊件时，为减少焊接变形及避免裂纹，可以预热，但预热温度一般不得超过250℃。预热的方法可采用火焰或电炉加热。
        4．定位焊和起焊点的选择。为了固定焊件的相对位置和防止变形，需对焊件进行定位焊，即点固。定位焊点的间距可参照表5—25。在定位焊时，应采用比焊接时稍大的火焰，并快速进行施焊，以减少热变形。定位焊时，火焰与对缝的夹角为50°左右。在焊接非封闭的焊缝时，为避免起焊处出现裂纹，可以从距端头约30mm处开始焊接，并焊到头，然后再向相反方向焊到另一头，并且在接头处应重叠20～30mm。
        表5-25铝及其合金定位焊点间距(mm)

焊件厚度	<1.5	1.5～3	3～5	5～10	10～20
焊点间距	10～20	20～30	30～50	50～80	80～150

        5．操作技术。当焊件厚度小于5mm时，一般采用左焊法，以避免熔池过热、烧穿和防止晶粒长大；焊件厚度大于5mm时，可采用右焊法，以便于观察熔池的温度和流动情况。在焊接时，整条焊缝尽可能一次焊完，如中断时，应在焊缝上重叠约20mm处开始起焊，以保证焊透；在焊接结束或中断时，火焰应慢慢离开熔池，并要填加一些焊丝，以保证焊接质量。 
        由于铝在高温时颜色不变，为掌握好金属开始熔化时间及起焊时机，可用焊丝试探性地拨动加热处的金属表面，当感到加热处已带粘性，并且焊丝端头落下的熔化金属与加热处金属能熔合在一起，说明该处已达熔化温度，这时应立即进行焊接。还可以采用下述方法掌握起焊时机：铝受热后表面光亮的银白色逐渐变暗，随温度升高，最后变成暗淡的银灰色；被焊处表面的氧化铝薄膜微微起皱，说明加热处接近熔点，这时便可开始加热焊丝。当火焰下面的氧化铝薄膜和基本金属出现波动现象时，说明已达到熔点，这时即可施焊。
        焊接时，焊嘴一边前进，一边上下跳动。当焊嘴运动到下方时，火焰加热基本金属使其熔化，并利用火焰吹力形成熔池。当焊嘴运动到上方时，火焰加热焊丝使其端部熔化，形成熔滴，这样，焊丝与坡口处的基本金属周期性地受热、熔化，从而形成焊缝。送丝时，焊丝末端应插入熔池前部，并随即将焊丝向熔池外拖出，但应特别注意，拖出时应使焊丝端部仍在火焰范围内，以避免氧化。依靠上述填加焊丝的机械作用，即能有效地搅动熔化金属，使杂质浮出，又能破坏熔池表面的氧化膜，使熔滴金属很好地与熔池金属熔合。
        当两种厚度或熔点不同的铝合金材料焊在一起时，一般应将火焰指向厚度大的和熔点高的材料。焊前，应将厚度大的材料先用焊炬预热到一定温度后再焊。薄铝板单向焊时，焊前在背面均匀地刷上一层熔剂，有助于获得背面成型良好的焊缝。
        6．焊后清洗。焊后残留在焊缝表面及边缘附近的熔渣和熔剂，能与金属起化学反应，引起腐蚀。焊后的清洗方法如下：在60～80℃的热水中，用毛刷在正反面刷洗焊缝周围，重要焊件在刷洗后，还应放入60～80℃、2％～3％的铬酐水溶液中浸洗5～10min，然后再用热水冲洗，并干燥。清洗后，观察表面有无白色附着物，或把2％的硝酸银溶液滴在焊缝上，若没有出现白色沉淀物，则说明焊件已清洗干净。
        (四)操作实例    导电铝排的焊接。铝排为纯铝材料，为保证焊后导电性能良好，要求焊缝金属致密无缺陷。其焊接工艺如下：
        1．焊炬选用H01—12型、3号焊嘴，焊丝选用丝301，熔剂为气剂401(CJ401)，火焰性质为中性焰或轻微碳化焰。
        2．板厚为10mm时，采用70°左右的V形坡口，钝边为2mm，受热后的组对间隙为2.5mm。焊前用钢丝刷将坡口及坡口边缘20～30mm范围内的氧化膜清除掉，并涂上熔剂。
        3．正面分两层施焊。第一层用Φ3mm焊丝焊接。为防止起焊处产生裂纹，焊接第一层时，起焊点位置如图5一11所示，即从A处焊至端头①，再从B处向相反方向焊至端头②；第二层用Φ4mm焊丝，焊满坡口。然后将背面焊瘤熔化平整，并用Φ3mm焊丝薄薄地焊一层，最后在焊缝两侧面进行封端焊。
        4．焊炬的操作方式如图5—12所示。
        5．焊后用60～80℃热水和硬毛刷冲洗熔渣及残留的熔剂，以防残留物腐蚀铝金属。

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