一、焊接性能分析
和低碳鋼相比,鋁的膨脹系數(shù),熔化潛熱和熱容量都大,熔點為657℃,ρ=2.72g/cm2,純鋁合金電阻無同素異構變化,不能用熱處理來改變性能,但對雜志很敏感,有少量的鐵或硅就易在晶界上生成復雜化合物或共晶體,嚴重影響耐腐蝕性。
1、焊縫強度低:焊接時由于熱影響區(qū)受熱而發(fā)生軟化,致使強度下降。此外鋁的焊接過程中,易產(chǎn)生焊接變形,主要原因是線膨脹系數(shù)大。減少焊接變形,焊接過程中應選擇合理的焊接順序,并嚴格控制焊接規(guī)范以及焊縫區(qū)的溫度分布。
2、強氧化性能:鋁極易氧化生成Al2O3,它是一層難溶的硬模。其熔點高達2050℃,ρ=3.85g/cm3,對內(nèi)部能起保護作用。這也是鋁合金電阻具有耐蝕性的重要原因。焊接時氧化更加劇烈,一方面妨礙熔池內(nèi)液體金屬的正常流動,另一方面因此比重大于液體鋁而下沉變成夾渣,損害焊金屬耐蝕性,熔核面上若生成氧化膜,則阻隔了工件與焊縫金屬熔融,無法焊接。
3、焊接熔透性:純鋁的導熱性約為低碳鋼的5倍,熱損較大,另外鋁合金電阻的熱容量大,熔化潛熱大,焊接時需要更高的線能量,需要大功率或能量集中的熱源,并且需要預熱,板厚度增加時熔透問題更加突出。為了達到高質(zhì)量的焊接接頭,必須采用能量集中,功率大的熱源,必要時并采取預熱等措施。
4、燒穿:鋁的固態(tài)和液態(tài)色澤不易區(qū)別,高溫度強度極低,焊接時掌握困難,易引起金屬燒穿,導致塌陷或下漏。
5、氣孔:鋁熔池凝固速度快,熔池液體金屬比重低,熔池內(nèi)的夾雜物受到的浮力小,難于浮出而存在焊縫中,使氣孔和夾渣傾向加大。鋁焊縫中的氣孔主要是高溫鋁水吸入的氫氣,氫則來源于各種潮氣,能溶于液態(tài)鋁,但幾乎不溶于固態(tài)鋁,熔池結晶時,液態(tài)鋁中的氫氣會大量析出,形成氣泡,從而出現(xiàn)氣孔。
6、熱裂紋:鋁的線膨脹系數(shù)為低碳鋼的2倍,而凝固時的收縮率又比鋼大2倍,因此焊接時會產(chǎn)生較大的應力。當鋁合金電阻成分中的雜質(zhì)超過規(guī)定圍時,在熔池中將形成較多的低熔點共晶。兩者共同作用的結果,在焊縫中就容易產(chǎn)生熱裂紋。防止熱裂紋產(chǎn)生應根據(jù)結構形式采用不同的焊接接頭形式和合理的焊接規(guī)范以及錘擊焊縫等措施,可防止熱裂紋的產(chǎn)生。
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