5083鋁合金船舶焊接工藝畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院</p><p><b>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)</b></p><p>　　5083鋁合金船舶焊接工藝畢業(yè)設(shè)計(jì)</p><p>　　系 別 機(jī)械工程系 </p><p>　　專 業(yè) 焊接技術(shù)及自動(dòng)化 &

2、lt;/p><p>　　班 級(jí) 焊接3112班 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　學(xué) 號(hào) 1203113083 </p><p>　　2013～2014學(xué)年 第一學(xué)期&l

3、t;/p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要3</b></p><p><b>　　引言4</b></p><p>　　第一章 船舶結(jié)構(gòu)及鋁合金的特性6</p><p>　　1.1 我國(guó)造船焊接技術(shù)的發(fā)展概況6<

4、/p><p>　　1.2 船舶結(jié)構(gòu)6</p><p>　　1.3 鋁合金簡(jiǎn)介7</p><p>　　1.4 鋁及鋁合金的分類7</p><p>　　1.5 鋁合金焊接特性8</p><p>　　第二章 鋁合金5083性能及焊接特點(diǎn)10</p><p>　　2.1 鋁合金5083的性能10

5、</p><p>　　2.2 鋁合金5083的焊接性10</p><p>　　2.3 鋁合金焊接的主要特點(diǎn)11</p><p>　　2.4 合金5083特性及適用范圍11</p><p>　　第三章 鋁合金焊接方法的選擇13</p><p>　　3.1 鋁合金焊接方法13</p><p&g

6、t;　　3.2 焊接方法的確定14</p><p>　　第四章 焊接設(shè)備及工藝17</p><p>　　4.1 焊接設(shè)備17</p><p>　　4.2 焊接工藝21</p><p>　　第五章 鋁及鋁合金MIG焊焊接接頭缺陷及防止措施分析28</p><p>　　5.1 焊縫成形差28</p>

7、<p><b>　　5.2 裂紋28</b></p><p><b>　　5.3 氣孔28</b></p><p><b>　　5.4 燒穿29</b></p><p>　　5.5 未焊透29</p><p>　　5.6 未熔合29</p>

8、<p><b>　　5.7 夾渣30</b></p><p>　　第六章 合金船舶建造裝焊工藝31</p><p>　　6.1 分段裝焊工藝31</p><p>　　6.2 總段裝焊工藝33</p><p><b>　　結(jié)論36</b></p><p>

9、<b>　　致謝37</b></p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)38</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文主要介紹了5083鋁一鎂合金船舶的焊接的方法與工藝，并采用MIG焊進(jìn)行5083鋁一鎂合金焊接船舶及工藝試驗(yàn)研究的情況。介紹了焊接鋁合金的主要規(guī)范參數(shù)和工藝控制要點(diǎn)和MIG焊的設(shè)備選擇并

10、對(duì)焊接過程中易出現(xiàn)的焊接缺陷進(jìn)行了分析，提出了消除焊接缺陷的方法和措施。并針對(duì)船舶裝焊工藝進(jìn)行了深入的了解和詳細(xì)的闡述。使我們充分的認(rèn)識(shí)到在建造中鋁合金所占得重要性。</p><p>　　關(guān)鍵詞：5083鋁合金 船舶 MIG焊 </p><p><b>　　引言</b></p><p>　　隨著我廠經(jīng)營(yíng)開發(fā)范圍的拓展，在某游艇及微型中輕型船

11、舶產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造中，其船體部分都采用了合金鋁材料，則鋁合金焊接技術(shù)有著越來越重要的地位。眾所周知，鋁合金具有重量輕，比強(qiáng)度高及抗腐蝕性能好等特點(diǎn)，運(yùn)用于軍事，造船，航空，航天，然而，鋁合金在焊接過程中容易產(chǎn)生氣孔，裂紋，夾渣等缺陷，阻礙了鋁合金的焊接制造進(jìn)程，其發(fā)展速度與制造水平很不平衡，如何能更好解決鋁合金的焊接缺陷這個(gè)難題，是推動(dòng)我廠鋁合金技術(shù)發(fā)展的—個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，通過對(duì)5083鋁—鎂合金焊接研究，對(duì)鋁合金的焊接有—個(gè)基本的認(rèn)識(shí)，也通

12、過本文，對(duì)在今后的技能培訓(xùn)指導(dǎo)中如何使焊工更快更牢固的掌握鋁合金焊接的基本知識(shí)、操作技能，更好的應(yīng)用于生產(chǎn)中。目前用于鋁合金焊接的常用焊接方法有：交流鎢極氬弧焊(提高)和直流反極性熔化極氣體保護(hù)焊(MIG)。提高焊由于采用交流電，鎢極燒損嚴(yán)重，焊接效率低，因此適用于薄件鋁合金的焊接。MIG焊包括連續(xù)電流焊接和脈沖電流焊接。MIG焊時(shí)，焊絲作為陽極，可采用比TIG焊更大的焊接電流，電弧功率大，焊接效率高，故特別適合于中厚板鋁合金的焊接。實(shí)

13、驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在鋁合金MIG焊時(shí)，脈沖電流焊接優(yōu)于連續(xù)電流焊接，采用脈沖</p><p>　　近年來，國(guó)際船舶市場(chǎng)呈現(xiàn)出空前興旺的態(tài)勢(shì)，我國(guó)船舶工業(yè)也持續(xù)呈現(xiàn)出強(qiáng)勁勢(shì)頭，2004年造船完工達(dá)850多萬噸，約占世界份額的14%，2005年的造船產(chǎn)量超過1000萬載重噸，約占世界份額的18%，2006年第一季度，全國(guó)船舶工業(yè)造船完工289萬載重噸，同比增長(zhǎng)90%。中國(guó)已連續(xù)10年為世界第三大造船國(guó)。10年間，中國(guó)造船業(yè)

14、占世界造船市場(chǎng)的份額從不到6%擴(kuò)大到了11%以上，‘十五’期間中國(guó)造船產(chǎn)量年均增長(zhǎng)30%以上，大大高于世界造船總量的增長(zhǎng)速度，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于日、韓等主要造船國(guó)的增長(zhǎng)速度。</p><p>　　同時(shí)，國(guó)內(nèi)船舶業(yè)在技術(shù)上也已經(jīng)有很大進(jìn)步；自主設(shè)計(jì)的30萬噸超大型油輪（VLCC）已累計(jì)承接訂單25艘，自主開發(fā)的17.5萬噸綠色環(huán)保型散貨船已成為國(guó)際品牌，成功開發(fā)并建造了萬箱級(jí)超大型集裝箱船，為進(jìn)入萬箱級(jí)船市場(chǎng)打下基礎(chǔ)；攻克

15、大型液化天然氣（LNG）船關(guān)鍵建造技術(shù)，進(jìn)入了這一尖端高技術(shù)船舶市場(chǎng)；成功開發(fā)和建造了30萬噸級(jí)以上浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油輪（PPSO）和大型自升式鉆井平臺(tái)等多型海洋工程裝備；國(guó)內(nèi)首臺(tái)VLCC主機(jī)實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，大型船用低速柴油機(jī)曲軸實(shí)現(xiàn)了自主制造，并獲得了65根的訂單；自主設(shè)計(jì)制造的超大型錨絞機(jī)達(dá)到了世界先進(jìn)水平，并批量承接VLCC和8530TEU集裝箱船的大型錨絞機(jī)共17臺(tái).</p><p>　　然而，與先進(jìn)的發(fā)達(dá)國(guó)家相

16、比，我國(guó)造船業(yè)規(guī)模雖大，利潤(rùn)卻很低，與國(guó)外造船業(yè)先進(jìn)水平還相差較大。《中國(guó)船舶工業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》中明確提出2010年我國(guó)造船總量達(dá)到世界總量的25%，2015達(dá)到30%；2010年船舶配套率達(dá)到60%,2015年達(dá)到80%。2010年船用柴油機(jī)產(chǎn)量達(dá)到600萬馬力，2015年達(dá)到800萬馬力。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我國(guó)造船業(yè)不僅僅要擴(kuò)大規(guī)模，更要依靠先進(jìn)的造船技術(shù)，促進(jìn)自主創(chuàng)新，堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展，重點(diǎn)引進(jìn)消化吸收模塊化船裝、采用新材料、高效焊接

17、、切割等船舶建造關(guān)鍵技術(shù)和現(xiàn)代化造船生產(chǎn)管理技術(shù)，轉(zhuǎn)化生產(chǎn)方式，提高建造技術(shù)水平和生產(chǎn)效率，拓展船舶工業(yè)發(fā)展空間。</p><p>　　第一章 船舶結(jié)構(gòu)及鋁合金的特性</p><p>　　1.1 我國(guó)造船焊接技術(shù)的發(fā)展概況 我國(guó)造船焊接技術(shù)從50年代初開始引入手工電弧焊條起步，50年代中期又從前蘇聯(lián)引進(jìn)先進(jìn)高效埋弧自動(dòng)焊、半自動(dòng)焊接技術(shù)；50年代末期70年代又陸續(xù)試驗(yàn)成功并應(yīng)用了半

18、自動(dòng)CO2氣體保護(hù)焊、重力焊、下行焊、垂直和橫向氣體保護(hù)自動(dòng)焊，各種襯墊單面焊雙面成形等高效焊接工藝。但是由于當(dāng)時(shí)的焊接設(shè)備、材料的配套問題以及企業(yè)管理制度不適應(yīng)等因素，這些高效率焊接工藝方法在70年代未能在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用，常規(guī)手工電弧焊的應(yīng)用比例平均達(dá)到85%，埋弧焊的應(yīng)用比例僅為13%，其它高效焊接應(yīng)用比例之和約為2%。 80年代初期，我國(guó)的船舶工業(yè)遇上了建造出口船的機(jī)遇，所建造的船舶產(chǎn)品進(jìn)入了國(guó)際船舶市場(chǎng)，建造出口船舶必須

19、按照國(guó)際規(guī)范要求建造，一些傳統(tǒng)的工藝技術(shù)不能滿足國(guó)際船舶的要求，其中主要矛盾是焊接工藝和焊接生產(chǎn)效率明顯落后于生產(chǎn)發(fā)展。出現(xiàn)了大量的分段裝配后焊接跟不上，形成卡脖子的局面，為了盡快改變這一被動(dòng)局面，當(dāng)時(shí)剛成立不久的中國(guó)船工業(yè)總公司作出了重要決定，成立了船舶工業(yè)總公司高效焊接技術(shù)指導(dǎo)組，制定了大力發(fā)展高效焊接技術(shù)、更新焊接設(shè)備的方針。在全國(guó)的船舶系統(tǒng)內(nèi)向船</p><p><b>　　1.2 船舶結(jié)構(gòu)&l

20、t;/b></p><p>　　船舶結(jié)構(gòu)隨著船舶類型的不同而不同，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)船舶來說，全船結(jié)構(gòu)分為主船體和上層建筑兩部分?！　≈鞔w是由船舶外板和連續(xù)的上甲板包圍起來的水密空心結(jié)構(gòu)。主船體部分有船首部、中部、尾部組成。每一部分都是由船底、舷側(cè)、上甲板形成水密的空心結(jié)構(gòu)。　　在主船體空心結(jié)構(gòu)內(nèi)部又用水平的與垂直的隔壁分隔成許多艙室。其中，首尾貫通的水平隔壁稱下甲板，垂直的隔壁稱為艙壁。安裝在船寬方向的艙壁

21、稱為橫艙壁，安裝在船長(zhǎng)方向的艙壁稱為縱艙壁。為了加強(qiáng)船體首尾端結(jié)構(gòu)，在首尾端設(shè)置有首尾柱?！　∩蠈咏ㄖ侵干霞装逡陨系母鞣N圍壁建筑物，上層建筑部分有首樓、橋樓、尾樓、甲板室及各種圍壁建筑。</p><p><b>　　1.3 鋁合金簡(jiǎn)介</b></p><p>　　以鋁為基的合金總稱。對(duì)鋁進(jìn)行合金化，鋁合金保持了純鋁的基本物化性能。如相對(duì)密度小、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐蝕性好

22、等，且強(qiáng)度有了大幅度上升。 純鋁的密度小（ρ=2.7g/cm3），大約是鐵的 1/3，熔點(diǎn)低（660℃），鋁是面心立方結(jié)構(gòu)，故具有很高的塑性，易于加工，可制成各種型材、板材?？垢g性能好；但是純鋁的強(qiáng)度很低，不宜作結(jié)構(gòu)材料。</p><p>　　通過長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)，人們常加入的主要合金元素有銅、鎂、硅、鋅、錳、鋰，輔加的微量元素有鈦、釩、硼、鎳、鉻、稀土金屬等，雜質(zhì)元素有鐵等合金元素及運(yùn)用熱處理等方法來

23、強(qiáng)化鋁，這就得到了一系列的鋁合金。 添加一定元素形成的合金在保持純鋁質(zhì)輕等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)還能具有較高的強(qiáng)度。這樣使得其勝過很多合金鋼，成為理想的結(jié)構(gòu)材料，廣泛用于機(jī)械制造、運(yùn)輸機(jī)械、動(dòng)力機(jī)械及航空工業(yè)等方面，飛機(jī)的機(jī)身、蒙皮、壓氣機(jī)等常以鋁合金制造，以減輕自重。采用鋁合金代替鋼板材料的焊接，結(jié)構(gòu)重量可減輕50%以上.不同的合金元素在鋁合金中形成不同的合金相，起著不同的作用。主要合金元素在鋁中的極限溶解度見表1：</p><

24、;p>　　表1 主要合金元素在鋁中的極限溶解度w</p><p>　　鋁合金密度低，但強(qiáng)度比較高，接近或超過優(yōu)質(zhì)鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性，鋁合金冷變形和熱處理后，抗拉強(qiáng)度可達(dá)500-600Mpa，相當(dāng)于低合金鋼，廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)材料，使用量?jī)H次于鋼。在航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。隨著近年來科學(xué)技術(shù)以及工業(yè)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)鋁合金焊接結(jié)構(gòu)件的需求

25、日益增多。 </p><p>　　1.4 鋁及鋁合金的分類</p><p>　　鋁合金按加工方式分為兩大類，即變形鋁合金和鑄造鋁合金。變形鋁合金的分類通常采用三種分法。一是按合金的性能和用途分為：抗腐蝕鋁合金、可焊鋁合金、高強(qiáng)鋁合金（硬鋁）、超高強(qiáng)鋁合金（超硬鋁）、鍛造鋁合金及特殊鋁合金；二是按熱處理特點(diǎn)分為：熱處理不強(qiáng)化鋁合金（1000、3000、5000系列以及4000系列的大部分）和

26、熱處理強(qiáng)化鋁合金（2000、6000和7000系列）；三是按合金主要成分分為：工業(yè)純鋁（1000系列）、Al-Cu系（2000系列）、Al-Mn系（3000系列）、Al-Si系（4000系列）、Al-Mg系（5000系列）、Al-Mg-Si系（6000系列）、Al-Zn-Mg系（7000系列）及Al-其他元素（8000系列）。</p><p>　　綜合考慮鋁合金強(qiáng)度、擠出性能、焊接性能等各種因素，渡河裝備中應(yīng)用的

27、鋁合金將主要是6000系列和7000系列。6000系列合金含有與形成Mg2Si的比例近似的鎂與硅，從而使本系合金成為熱處理強(qiáng)化鋁合金。本系中的最主要合金是6061，它是最常用的熱處理強(qiáng)化鋁合金之一。盡管該合金的強(qiáng)度比2000系列和7000系列中的大多數(shù)合金的低，但含Mg2Si合金具有良好的成形性，并且具有中等強(qiáng)度。7000系列合金中鋅是主要合金元素，加入少量鎂時(shí)，就形成了強(qiáng)度最高的熱處理強(qiáng)化鋁合金。不含銅的Al-Zn-Mg系合金的主要特

28、點(diǎn)是焊接性能優(yōu)良，具有良好的自淬火效應(yīng)，適于制造焊接后不需要熱處理的大型零部件。但是，鎂和鋅的含量如在6％以上，自淬火效應(yīng)即消失，對(duì)應(yīng)力腐蝕的敏感性大。</p><p>　　就目前我國(guó)的鋁合金擠壓生產(chǎn)能力，6000系列合金有較好的擠出性能，它能擠出復(fù)雜及封閉的截面形式，這在重型渡河裝備承載甲板的應(yīng)用上是很受歡迎的。7000系列合金因其較高的擠壓比而不能擠出封閉截面，這樣勢(shì)必增加焊接量，對(duì)承載甲板的受力和加工都不利

29、。所以，承載甲板適合采用具有良好擠出性能的6000系列合金，而7000系列合金可用于其他部位。這就涉及到6000系列合金、7000系列合金以及兩個(gè)系列合金之間的焊接問題，焊接質(zhì)量的高低將直接影響重型渡河裝備的承載能力，所以有必要對(duì)鋁合金的焊接特性進(jìn)行深入研究。</p><p>　　1.5 鋁合金焊接特性</p><p>　　隨著可焊系列鋁合金材料的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外鋁合金船體及上層建筑已廣泛采用

30、焊接結(jié)構(gòu)，船用鋁合金的焊接技術(shù)是我國(guó)現(xiàn)代造船業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。與鋼鐵材料相比，由于鋁合金具有獨(dú)特的物理化學(xué)性能，因此在焊接過程中存在以下特點(diǎn)：</p><p>　　1、強(qiáng)的氧化能力 鋁和氧的親和力很大，在空氣中鋁容易與氧結(jié)合生成緊密結(jié)實(shí)的Al2O3薄膜（厚度約0.1m）。這層薄膜的熔點(diǎn)高達(dá)2050℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鋁合金的熔點(diǎn)，密度3.95～4.10kg/m3，約為鋁的1.4倍，在焊接過程中，氧化鋁薄膜會(huì)阻礙基體

31、金屬的熔化及彼此之間的良好結(jié)合，并易造成夾渣。而且氧化膜還會(huì)吸附水分，焊接時(shí)會(huì)促使焊縫形成氣孔等缺陷，從而降低了焊接接頭的力學(xué)性能。因此，為保證焊接質(zhì)量和良好的焊接接頭性能，焊前必須嚴(yán)格清理焊件表面的Al2O3薄膜，并在焊接過程中防止熔池繼續(xù)受到氧化，對(duì)熔化金屬和處于高溫下的金屬進(jìn)行有效的保護(hù)。這是鋁及鋁合金焊接的一個(gè)重要特點(diǎn)。</p><p>　　2、高的熱導(dǎo)率和導(dǎo)電性 鋁及鋁合金的熱導(dǎo)率、比熱容、熔化潛熱等

32、都很大，熱導(dǎo)率為225.3【W(wǎng)/（m﹒K）】，約比鋼大1倍多。在焊接過程中，大量的熱能被迅速傳到基體金屬內(nèi)部，因此焊接鋁及鋁合金時(shí)比鋼要消耗更多的熱量。為了達(dá)到高質(zhì)量的焊接接頭，必須采用能量集中、功率大的熱源，有時(shí)需采取預(yù)熱等工藝措施。</p><p>　　3、熱裂紋傾向性大 鋁的線膨脹系數(shù)為23.5×10-8/℃，約為鋼的兩倍，凝固時(shí)的體積收縮率達(dá)6.5％～6.6％，因此焊接某些鋁合金時(shí)，往往由于過

33、大的收縮內(nèi)應(yīng)力而產(chǎn)生熱裂紋。這是鋁合金，尤其是高強(qiáng)鋁合金焊接時(shí)最常見的嚴(yán)重缺陷之一。生產(chǎn)中常采用調(diào)整焊絲成分的方法防止裂紋的產(chǎn)生，采用合理的焊接工藝對(duì)于防止熱裂紋的產(chǎn)生也是有利的和必須的。</p><p>　　4、容易形成氣孔 焊接接頭中的氣孔是鋁及鋁合金焊接時(shí)易產(chǎn)生的另一個(gè)常見的缺陷。氫是熔焊時(shí)產(chǎn)生氣孔的主要原因。鋁及鋁合金的液體熔池很容易吸收氣體，高溫下溶入的大量氫氣，在焊后冷卻凝固過程中來不及析出，而聚集

34、在焊縫中形成氣孔?；≈鶜夥罩械乃?、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水份都是焊縫中氫的主要來源。因此，焊接前必須嚴(yán)格清理，并合理選擇焊接工藝防止氣孔的產(chǎn)生。</p><p>　　5、高溫下的強(qiáng)度和塑性低 在高溫下鋁的強(qiáng)度和塑性很低，以致不能支承住液體金屬而使焊縫成形不良，甚至形成塌陷（或燒穿）缺陷。因此，一般情況下需要用夾具和墊板。</p><p>　　6、合金元素的蒸發(fā)和燒損 某些鋁合

35、金中含有低沸點(diǎn)的合金元素如鎂、鋅等，這些元素在高溫火焰或電弧的作用下極易蒸發(fā)、燒損，從而改變了焊縫金屬的化學(xué)成分，同時(shí)也降低了焊接接頭的性能。</p><p>　　7、焊接熱對(duì)基體金屬的影響 焊接可熱處理強(qiáng)化的鋁合金時(shí)，由于焊接熱的影響，會(huì)使基體金屬近縫區(qū)某些部位的力學(xué)性能下降。對(duì)于冷作硬化的合金也是如此，使接頭性能弱化，并且焊接線能量越大，性能降低的程度也愈嚴(yán)重。</p><p>　　

36、8、無色澤變化 鋁及鋁合金從固態(tài)變成液態(tài)時(shí)，無明顯的顏色變化，因此在焊接過程中給操作者帶來不少困難。</p><p>　　總之，傳統(tǒng)的熔焊方法（如火焰、電弧、等離子體弧等）熱源發(fā)散，功率密度較低，焊接速度低，熱輸入量大，導(dǎo)致熱影響區(qū)寬、焊縫晶粒粗、接頭性能差、焊接變形量大。由于鋁合金的這些特殊的焊接特性，需要與之適用的先進(jìn)的焊接方法。</p><p>　　第二章 鋁合金5083性能及焊接

37、特點(diǎn)</p><p>　　2.1 鋁合金5083的性能</p><p>　　2.1.1、物理性能</p><p>　　5083物理性能，主要特點(diǎn)為密度低，抗拉強(qiáng)度高，延伸率高。在相同面積下鋁鎂合金的重量低于其他系列.在常規(guī)工業(yè)中應(yīng)用也較為廣泛。在我國(guó)5000系列鋁板屬于較為成熟的鋁板系列之一，見表2；</p><p>　　表2 5083鋁合金

38、物理性能</p><p>　　2.1.2、力學(xué)性能</p><p>　　5083鋁合金力學(xué)性能見表3；</p><p>　　表3 5083鋁合金力學(xué)性能</p><p>　　2.1.3、化學(xué)成分</p><p>　　5083鋁合金化學(xué)成分見表4；</p><p>　　表4 5083鋁合金化學(xué)成分

39、</p><p>　　2.2 鋁合金5083的焊接性</p><p>　　1、5083鋁合金屬于AL-Mg系列合金，根據(jù)5083鋁合金的化學(xué)成分分析可知：5083鋁合金含Mg和Mn元素較高，其抗脆性、抗蝕性、可焊性較好。由于Mn元素的含量較多，可以提高鋁合金的力學(xué)性能，又不使合金抗腐蝕下降，同時(shí)提高了5083鋁合金的焊接性。同時(shí)加入Mn元素能使含Mg元素相分布均勻，提高強(qiáng)度、抗蝕性。<

40、;/p><p>　　2、由于鋁合金的化學(xué)活潑性很強(qiáng)，表面易形成氧化膜，且多屬于難熔物質(zhì)。焊接時(shí)易產(chǎn)生夾渣等缺陷。</p><p>　　3、鋁合金熱導(dǎo)率大（約為鋼的4倍），加之其熱導(dǎo)率較大，焊接時(shí)容易造成未熔合現(xiàn)象。</p><p>　　4、由于鋁合金的熱膨脹系數(shù)約為鋼的2倍，相反其彈性模量卻只有鋼的1/3，焊件易產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，導(dǎo)致變形及裂紋。</p>

41、<p>　　5、氣孔是焊接5083鋁合金過程中常見的缺陷。而氫是鋁合金焊接時(shí)產(chǎn)生氣孔的主要原因。焊接時(shí)，氫的來源有兩個(gè)方面：一是弧柱氣氛中的水分；二是焊絲及母材表面氧化膜吸附的水分。為此，焊接鋁鎂合金時(shí)，焊前必須仔細(xì)清除坡口附近的氧化膜，保持焊絲及母材干燥。</p><p>　　2.3 鋁合金焊接的主要特點(diǎn)</p><p>　　1、鋁合金有強(qiáng)的氧化能力。鋁與氧的親和力很強(qiáng)，在空氣

42、中極易與氧結(jié)合生成致密牢固的Ａ１２０３薄膜，Ａｌ2Ｏ３熔點(diǎn)高達(dá)２０５０℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鋁合金的熔點(diǎn)（約６６０℃），且密度大，約為鋁的1.４倍，在焊接過程中，Ａ１２０３薄膜會(huì)阻礙金屬之間的良好結(jié)合并易造成夾雜。而且Ａｌ２O３還會(huì)吸附水分，焊接時(shí)會(huì)促使焊縫生成氣孔；</p><p>　　2、熱導(dǎo)率大（約為鋼的４倍），導(dǎo)電性好，焊接時(shí)若要達(dá)到與鋼相同的焊速，則焊接線能量要比焊鋼時(shí)大２—４倍；</p><

43、p>　　3、熱裂紋傾向性大，焊接變形大，鋁合金的熱膨脹系數(shù)約為鋼的２倍，相反其彈性模量卻只有鋼的１／３，焊件有產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，導(dǎo)致變形及裂紋的傾向；</p><p>　　4、鋁為面心立方晶格，沒有同素異構(gòu)體，加熱與冷卻過程中沒有相變，晶粒易粗大，導(dǎo)致鋁合金焊接接頭的強(qiáng)度降低。</p><p>　　2.4 合金5083特性及適用范圍</p><p>　　508

44、3鋁材是高鎂合金,在不可熱處理合金中強(qiáng)度良好，耐蝕性、可切削性良好。陽極化處理后表面美觀。電弧焊性能良好。5083鋁材中的主要合金元素為鎂，具有良好的抗蝕性與可焊接性能，以及中等強(qiáng)度。 　　5083鋁材屬于Al-Mg-Si系合金,使用范圍廣泛,特別是建筑業(yè)離不開此合金，是最有前途的合金。耐蝕性好，焊接性優(yōu)良，冷加工性較好，并具有中等強(qiáng)度。5083鋁材的主要合金元素為鎂，具有良好的成形加工性能、抗蝕性、焊接性，中等強(qiáng)度。

45、 AL-Mn系合金，是應(yīng)用最廣的一種防銹鋁，這種合金的強(qiáng)度高，特別是具有抗疲勞強(qiáng)度：塑性與耐腐蝕性高，不能熱處理強(qiáng)化，在半冷作硬化時(shí)塑性尚好，冷作硬化時(shí)塑性低，耐腐蝕好，焊接性良好，可切削性能不良，可拋光。</p><p>　　用途主要用于要求高的可塑性和良好的焊接性，在液體或氣體介質(zhì)中工作的低載荷零件，如郵箱，汽油或潤(rùn)滑油導(dǎo)管，各種液體容器和其他用深拉制作的小負(fù)荷零件：線材用來做鉚釘。</p>

46、<p>　　用于制造飛機(jī)油箱、油管、以及交通車輛、船舶的鈑金件，儀表、街燈支架與鉚釘、五金制品、電器外殼等。  優(yōu)良的抗腐蝕性能使5083船用鋁板材廣泛用于海事用途如船舶，以及汽車、飛機(jī)焊接件、地鐵輕軌，需嚴(yán)格防火的壓力容器（如液體罐車、冷藏車、冷藏集裝箱）、制冷裝置、電視塔、鉆探設(shè)備、交通運(yùn)輸設(shè)備、導(dǎo)彈零件、裝甲等。 鋁鎂合金種類</p><p>　　鋁鎂合金鋁板又可稱為

47、5000系列合金鋁板，其代表有5052鋁板、5005鋁板、5086鋁板材、5083鋁材料、5754鋁板，5A02鋁板，5A05鋁板等。鋁鎂合金鋁板合金元素主要是鎂，含鎂量在3-5%之間。主要特點(diǎn)為密度低，抗拉強(qiáng)度高，延伸率高。在相同面積下鋁鎂合金的重量低于其他系列.。故常用在航空方面，比如飛機(jī)油箱。在常規(guī)工業(yè)中應(yīng)用也較為廣泛。加工工藝為連鑄連軋，屬于熱軋鋁板系列故能做氧化深加工。在我國(guó)5000系列鋁板屬于較為成熟的鋁板系列之一。<

48、/p><p>　　第三章 鋁合金焊接方法的選擇</p><p>　　3.1 鋁合金焊接方法</p><p>　　目前，鋁合金的焊接主要有以下幾種方法：氬弧焊、攪拌摩擦焊、激光焊和激光-電弧復(fù)合焊等。其中工業(yè)中廣泛應(yīng)用的是MIG焊，攪拌摩擦焊主要用于船舶中型材和平板對(duì)接件的焊接，激光-電弧復(fù)合焊和激光焊在實(shí)驗(yàn)室中研究較多，未來將會(huì)在工業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。</p

49、><p><b>　　3.1.1、氬弧焊</b></p><p>　　鋁合金常用的焊接方法是鎢極惰性氣體保護(hù)焊（以下稱TIG）和熔化極惰性氣體保護(hù)焊以下稱MIG焊）。TIG焊的電極是難熔金屬鎢或鎢的合金棒，電弧燃燒過程中電極是不熔化的，故易維持恒定的電弧長(zhǎng)度，焊接過程穩(wěn)定。焊接時(shí)，電極、電弧區(qū)以及熔化金屬都處在惰性氣體保護(hù)之中，使之與空氣隔離。最常用的是鎢極氬弧焊，即以氬

50、氣作保護(hù)氣體。鋁合金TIG焊一般采用交流電源，利用電流在負(fù)半波時(shí)的陰極霧化效應(yīng)可以有效清理鋁合金表面的氧化膜，改善融合性。日本在1953年就采用TIG焊焊接5083鋁合金，厚度約為3.0~3.5mm。</p><p>　　MIG焊采用焊絲作電極及填充金屬，并在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行焊接。由于用焊絲作電極，可采用高密度焊接電流，因而母材熔深大，填充金屬熔敷速度快，焊件變形壁TIG焊小，鋁合金熔化極氬弧焊采用直流反接，有

51、良好的陰極霧化作用，可有效確保焊縫的質(zhì)量要求。美國(guó)在1995年曾用MIG自動(dòng)焊接5083、6061等材料，厚度可達(dá)25~32mm，韓國(guó)也采用MIG焊成功實(shí)現(xiàn)了鋁合金船的焊接。</p><p>　　傳統(tǒng)的鋁合金鎢極氬弧焊（TIG）焊接熱輸入大、焊接速度慢，在焊縫呼氣附近產(chǎn)生較高的峰值溫度和較寬的熱影響區(qū)，使焊縫金屬盒附近母材產(chǎn)生實(shí)效，從而造成焊接接頭強(qiáng)度和硬度的大幅降低。鋁合金熔化極氣體保護(hù)焊（MIG）焊接線能量小

52、，焊接速度快，焊接鋁合金，特別是熱處理強(qiáng)化鋁合金（6000系列、7000系列）時(shí)，有利于改善焊縫金屬和焊接熱影響區(qū)的組織，有效的減小焊接接頭的強(qiáng)度損失。國(guó)外研究表明，鋁合金MIG焊焊接接頭比TIG焊焊接接頭還具有更高的疲勞性能。另外，由于MIG焊焊接線能量小，結(jié)構(gòu)建造時(shí)所產(chǎn)生的焊接變形量小，因而對(duì)產(chǎn)品整體質(zhì)量的保證也極為有利。</p><p>　　經(jīng)過幾年的法杖，MIG焊從焊接設(shè)備、焊接材料到焊接工藝，都日益走向

53、成熟，獲得高質(zhì)量的MIG焊縫已經(jīng)成為可能。目前，國(guó)外鋁合金焊接90%以上采用MIG焊，國(guó)內(nèi)的鋁合金MIG焊技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展。</p><p>　　而船用鋁合金MIG焊主要缺點(diǎn)有：由于熱輸入量仍然偏大而引起較大的焊接變形，影響船舶制造質(zhì)量；由于焊后板材變形大，往往需要較長(zhǎng)的矯正時(shí)間，大大影響了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量；焊接速度一般在0.5m/min以下，生產(chǎn)效率低。</p><p>　　3.

54、1.2、攪拌摩擦焊</p><p>　　攪拌摩擦焊是通過攪拌頭的告訴旋轉(zhuǎn)使其與焊接工件材料摩擦，從而使連接部位材料的溫度升高軟化，同時(shí)對(duì)材料進(jìn)行攪拌摩擦來完成焊接的。</p><p>　　攪拌摩擦焊已經(jīng)被證明在諸多方面優(yōu)于熔焊方法，尤其在輕合金方面，攪拌摩擦焊具有明顯的優(yōu)越性：固相焊接方法，不存在凝固裂紋和氣孔等缺陷；無變形焊接技術(shù)；不需要焊絲和保護(hù)氣體；焊接過程沒有煙塵、飛濺和UV輻射；

55、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的一種機(jī)床焊接技術(shù)；全位置焊接技術(shù)；優(yōu)異的接頭力學(xué)性能；綠色焊接技術(shù)-節(jié)省能源。它能焊接所有的鋁合金。</p><p>　　攪拌摩擦焊也有局限性：焊接末尾通常有匙孔存在；焊接力較大，需要焊接設(shè)備具有很好的剛性；與弧焊相比缺少焊接柔性；不能實(shí)現(xiàn)搷絲焊接。</p><p><b>　　3.1.3、激光焊</b></p><p>　　激

56、光被認(rèn)為是21世紀(jì)的新能源。光焊接是一種高效、快速、先進(jìn)的焊接方法，其功率密度可達(dá)10^5~10^7W/cm^2,其優(yōu)點(diǎn)在于：熱輸入集中、焊接速度快、熱影響區(qū)小、工件變形小、低噪聲、低煙塵、焊接質(zhì)量好，故激光焊接鋁合金有極大的優(yōu)越性。</p><p>　　另外，激光焊接還有一些局限：（1）由于激光焦點(diǎn)直徑相對(duì)較小，要求焊接裝卡對(duì)位精度高，焦點(diǎn)位置和激光束相對(duì)加工對(duì)象的偏移量要求限制在很小的范圍內(nèi)。（2）激光器及其

57、加工配套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，一次性設(shè)備投入較大。</p><p>　　針對(duì)鋁合金的激光焊接主要有以下的難點(diǎn)：一是鋁合金表面反射問題，研究表明，對(duì)CO2激光和YAG激光，鋁合金表面在室溫時(shí)的初始反射率在90%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋼等黑色金屬；二是鋁合金激光焊接在焊透的情況下過程的穩(wěn)定性差，表面成形不好，焊縫易出現(xiàn)下榻和孔洞等缺陷。</p><p>　　3.2 焊接方法的確定</p>

58、<p>　　目前用于鋁合金焊接的常用焊接方法有：交流鎢極氬弧焊(TIG)和直流反極性熔化極氣體保護(hù)焊(MIG)。TIG焊由于采用交流電，鎢極燒損嚴(yán)重，焊接效率低，因此適用于薄件鋁合金的焊接。MIG焊包括連續(xù)電流焊接和脈沖電流焊接。MIG焊時(shí)，焊絲作為陽極，可采用比TIG焊更大的焊接電流，電弧功率大，焊接效率高，故特別適合于中厚板鋁合金的焊接。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在鋁合金MIG焊時(shí)，脈沖電流焊接優(yōu)于連續(xù)電流焊接，采用脈沖電流可以提高

59、熱輸入的利用率，降低焊接電流，減少焊接變形。同時(shí)能夠提高電弧的穩(wěn)定性、改善焊接成形和增加熔深。我廠承接的鋁合金船使用的材料主要是5083鋁一鎂合金，根據(jù)MIG焊的優(yōu)點(diǎn)，施工基本t采用脈沖MIG焊。為提高5083鋁．鎂合金的MIG焊的焊接質(zhì)量，對(duì)脈沖MIG焊的特點(diǎn)、操作方法和焊接過程中易出現(xiàn)的焊接缺陷進(jìn)行分析的研究，就顯得很有必要。</p><p>　　3.2.1、MIG焊的焊接方法</p><

60、p>　　與TIG焊相比，MIG焊可焊的鋁合金厚度明顯增大，而且焊接效率高，適合于自動(dòng)化生產(chǎn)。 MIG焊用于焊接鋁及鋁合金時(shí)通常采用直流反極性，焊接薄、中等厚度板材時(shí)，可用純Ar作保護(hù)氣體；焊接厚大件時(shí)，采用（Ar+He）混合氣體，也可采用純He保護(hù)。焊前一般不預(yù)熱，板厚較大時(shí)，也只需預(yù)熱起弧部位。</p><p>　　脈沖MIG焊可以將熔池控制的很小，容易進(jìn)行全位置焊接，尤其焊接薄板、薄壁管的立焊縫、仰焊縫

61、和全位置焊縫是一種較理想的焊接方法。脈沖MIG焊電源是直流脈沖，脈沖TIG焊的電源是交流脈沖。</p><p><b>　　1、MIG焊原理</b></p><p>　　和TIG焊不同，MI G（MAG）焊采用可熔化的焊絲作為電極，以連續(xù)送進(jìn)的焊絲與被焊工件之間燃燒的電弧作為熱源來熔化焊絲與母材金屬。焊接過程中，保護(hù)氣體-氬氣通過焊槍噴嘴連續(xù)輸送到焊接區(qū)，使電弧、熔池

62、及其附近的母材金屬免受周圍空氣的有害作用。焊絲不斷熔化應(yīng)以熔滴形式過渡到焊池中，與熔化的母材金屬熔合、冷凝后形成焊縫金屬。原理示意圖見圖1；</p><p><b>　　原理示意圖1</b></p><p><b>　　2、MIG焊特點(diǎn) </b></p><p>　　⑴和TIG焊一樣，它幾乎可以焊接所有的金屬，尤其適合于焊

63、接鋁及鋁合金、銅及銅合金以及不銹鋼等材料。焊接過程中幾乎沒有氧化燒損，只有少量的蒸發(fā)損失，冶金過程比較簡(jiǎn)單。 </p><p><b>　　⑵勞動(dòng)生產(chǎn)率高 </b></p><p>　?、荕IG焊可直流反接，焊接鋁、鎂等金屬是有良好的陰極霧化作用，可有效的去除氧化膜，提高了接頭的焊接質(zhì)量。 </p><p>　?、炔徊捎面u極，成本比TIG焊低；

64、有可能取代TIG焊。 </p><p>　　⑸MIG焊焊接鋁及鋁合金時(shí)，可以采用亞射流熔滴過渡方式提高焊接接頭的質(zhì)量。 </p><p>　?、视捎跉鍤鉃槎栊詺怏w，不與任何物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以對(duì)焊絲及母材表面的油污、鐵銹等較為敏感，容易產(chǎn)生氣孔，焊前必須仔細(xì)清理焊絲和工件。 </p><p><b>　　3、MIG焊的應(yīng)用</b></p

65、><p>　　MIG焊適合于焊接低碳鋼、低合金鋼、耐熱鋼、不銹鋼、非鐵金屬其合金。低熔點(diǎn)或低沸點(diǎn)金屬材料如鉛、錫、鋅等，不宜采用熔化極惰性氣體保護(hù)焊。目前在中等厚度、大厚度鋁及鋁合金板材的焊接中，已廣泛地應(yīng)用了MIG焊。</p><p>　　MIG焊可分為半自動(dòng)焊和自動(dòng)焊兩種。自動(dòng)MIG焊適用于較規(guī)則的縱縫、環(huán)縫及水平位置的焊接；半自動(dòng)MIG焊大多用于定位焊、短焊縫、斷續(xù)焊縫以及鋁容器中封頭、

66、管接頭、加強(qiáng)圈等工件的焊接。</p><p>　　第四章 焊接設(shè)備及工藝</p><p><b>　　4.1 焊接設(shè)備</b></p><p>　　手工熔化極氬弧焊設(shè)備由焊接電源、送絲系統(tǒng)、焊槍、供氣系統(tǒng)、供水系統(tǒng)組成。</p><p>　　自動(dòng)熔化極氬弧焊設(shè)備則由焊接電源、送絲系統(tǒng)、焊接機(jī)頭、行走小車或操作機(jī)（立柱、橫

67、臂）和變位機(jī)及滾輪架、供氣系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。</p><p>　　熔化極氣體保護(hù)自動(dòng)氬弧焊設(shè)備系統(tǒng)如圖2所示。</p><p>　　現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)外MIG焊設(shè)備已相當(dāng)成熟，有的相當(dāng)完善和先進(jìn)，可考查選購(gòu)，無需自制。但對(duì)焊接電源、送絲系統(tǒng)、焊槍形式及結(jié)構(gòu)應(yīng)予以特別</p><p>　　圖2熔化極自動(dòng)氬弧焊設(shè)備組成（行走小車型）</p><p

68、>　?、?一次電源輸入②-焊件插頭及連線③-供電電纜④-保護(hù)氣輸入⑤-冷卻水輸入</p><p>　?、?送絲控制輸入⑦-冷卻水輸出⑧-輸入到焊接控制箱的保護(hù)氣⑨-輸入到焊接控制箱的冷卻水</p><p>　?、?輸入到焊接控制箱的220v交流11-輸入到小車控制箱的220V交流12-小車電動(dòng)機(jī)控制輸入</p><p>　　4.1.1、焊接電源</p&g

69、t;<p>　　熔化極氣體保護(hù)焊通常采用直流焊接電源。老式電源有電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組，現(xiàn)只用于缺電的野外現(xiàn)場(chǎng)。常用電源有變壓器一整流器，新式電源為逆變電源。</p><p>　　焊接電源的額定電流通常要求50～500A，特種應(yīng)用要求1500A?？蛰d電壓要求55～85V。電源的負(fù)載持續(xù)率在60%～100%范圍內(nèi)。</p><p>　　MIG焊電源的外特性和動(dòng)特性都很重要。</

70、p><p>　　1、焊接電源的外特性MIG焊有三種外特性的焊接電源，即平特性（恒壓）、陡降特性（恒流）和緩降特性。</p><p>　　當(dāng)保護(hù)氣體為惰性氣體（如純Ar），焊絲直徑小于ф1.6mm時(shí)，廣泛采用平特性電源并配以等速送絲系統(tǒng)，此時(shí)可通過改變電源空載電壓來調(diào)節(jié)電弧電壓，通過改變送絲速度來調(diào)節(jié)焊接電流，故焊接參數(shù)調(diào)節(jié)非常方便。平特性電源有較強(qiáng)的自調(diào)節(jié)作用，弧長(zhǎng)的變化可引起電流的較大變化，

71、同時(shí)短路電流較大，引弧比較容易。</p><p>　　當(dāng)焊絲直徑較大(大于2mm)時(shí)，一般采用下降特性電源并配用變速送絲系統(tǒng)。此時(shí)，由于焊絲較粗，電弧的自調(diào)作用較弱，弧長(zhǎng)變化后恢復(fù)速度慢，單靠電弧的自調(diào)作用難以保證焊接過程穩(wěn)定，需外加弧壓反饋電路，將電弧電壓（弧長(zhǎng)）的變化及時(shí)反饋到送絲控制電路，調(diào)節(jié)送絲速度，使弧長(zhǎng)能及時(shí)恢復(fù)。采用亞射流過渡形式在焊絲直徑小于1.6mm的情況下焊接鋁合金時(shí)，電弧的固有自調(diào)能力很強(qiáng)。

72、由于恒流，焊縫熔深可基本保持穩(wěn)定不變。</p><p>　　2、焊接電源的動(dòng)特性MIG焊電弧過程瞬變頻繁，電源必須及時(shí)作出反應(yīng)，以便動(dòng)態(tài)穩(wěn)弧。</p><p>　　電源動(dòng)特性是指當(dāng)負(fù)載狀態(tài)發(fā)生瞬時(shí)變化時(shí)焊接電流和輸出電壓與時(shí)間的關(guān)系，用以表征電源對(duì)負(fù)載瞬變的反應(yīng)能力。</p><p>　　MIG焊時(shí)負(fù)載瞬變最大的是短路過渡以及伴有瞬時(shí)短路的噴射過渡，因此，焊接電源動(dòng)

73、特性的針對(duì)性指標(biāo)有三項(xiàng)，即</p><p>　?、哦搪冯娏魃仙俣萪is/dt (A/s)。</p><p>　　⑵短路峰值電流Imax(A)。</p><p>　?、菑亩搪返揭〉碾娫措妷夯謴?fù)速度dUa/dt (V/s)。</p><p>　　為保證電弧過程的穩(wěn)定性不被破壞，無強(qiáng)烈飛濺，無不良焊縫成形，在粗焊絲和大電流情況下，要求短路電流上

74、升速度dis/dt稍小，反之，在細(xì)焊絲和小電流值情況下，要求dis/dt稍大；在其他條件不變時(shí)，要求短路峰值電流較小，以免飛濺過大，然后迅速提升短路電流，當(dāng)達(dá)到某一設(shè)定值后，立刻改變電流上升率，以很小的dis/dt增大電流，以便降低Imax和減小飛濺。</p><p>　　國(guó)內(nèi)外MIG焊接電源品牌繁多，其中之一為SAF MIG 480TRI數(shù)字化脈沖焊接電源，其外形如圖3所示。該電源具有幾個(gè)有代表性的特點(diǎn)，如熱起

75、弧功能，熱啟動(dòng)時(shí)能發(fā)生700A的脈沖電流，有利于解決起弧處易發(fā)生未熔合、未焊透及氣孔問題；如內(nèi)設(shè)16位微處理器閉環(huán)數(shù)字化控制系統(tǒng)，有利于解決脈沖MIG焊參數(shù)多，操作按鈕多，操作很不方便的問題；又如內(nèi)設(shè)的專家系統(tǒng)，內(nèi)存的100組焊接程序和參數(shù)的專家經(jīng)驗(yàn)可供工藝技術(shù)人員和焊接操作人員直接選用或參考選用。此外，該電源允許實(shí)施的超射流模式，有利于增強(qiáng)鋁及鋁合金焊接熔池的攪動(dòng)從而可明顯減少焊縫氣孔。</p><p>　　圖

76、3 SAF MIG480TRI</p><p><b>　　數(shù)字化脈沖焊接電源</b></p><p>　　4.1.2、送絲系統(tǒng)</p><p>　　送絲系統(tǒng)由送絲機(jī)、送絲軟管及焊絲盤組成。根據(jù)送絲方式不同，送絲系統(tǒng)可分為三種方式，如圖4所示。</p><p><b>　　圖4三種送絲方式</b>

77、;</p><p>　　a)推絲式b）、c）、d）拉絲式e）推拉絲式</p><p>　　1、推絲式在此方式中，焊槍結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，操作輕便，但送絲阻力大，較難送進(jìn)較細(xì)、較軟的焊絲，且軟管不能太長(zhǎng)，一般送絲軟管長(zhǎng)度為3～5m。</p><p>　　2、拉絲式 拉絲式可分為三種形式。一種是拉絲機(jī)構(gòu)裝在焊槍上，焊絲盤通過軟管與其相連。另一種是拉絲機(jī)構(gòu)和焊絲盤都裝在焊槍上。這

78、兩種均適于細(xì)絲半自動(dòng)MIG焊。還有一種是焊絲盤與送絲電動(dòng)機(jī)都與焊槍分開。</p><p>　　3、推拉絲式這種送絲方式的送絲軟管可長(zhǎng)達(dá)15m左右，因而擴(kuò)大了半自動(dòng)焊操作的距離。但拉絲速度應(yīng)比推絲速度稍大，以便以拉絲為主，使焊絲在長(zhǎng)軟管內(nèi)始終保持拉直狀態(tài)。</p><p>　　送絲機(jī)可采用兩輪或四輪驅(qū)動(dòng)裝置，后者適于送較軟的焊絲，如鋁焊絲。四輪驅(qū)動(dòng)裝置如圖5所示。</p>&l

79、t;p><b>　　圖5 四輪送絲機(jī)構(gòu)</b></p><p><b>　　4.1.3、焊槍</b></p><p>　　焊槍的形式及結(jié)構(gòu)特征如圖6～圖9所示。</p><p><b>　　圖6鵝頸式焊槍示意</b></p><p><b>　　圖7手槍式焊槍&

80、lt;/b></p><p>　　1-噴嘴2-導(dǎo)電嘴3-套筒4-導(dǎo)電桿5-分流環(huán)6-擋圈7-氣室8-絕緣圈 9-緊固螺母</p><p>　　10-鎖母11-球型氣閥 12-槍把 13-退絲開關(guān)14-送絲開關(guān)15扳機(jī)16氣筒</p><p><b>　　圖8拉絲式焊槍</b></p><p>　　圖9帶有焊絲盤

81、的拉絲式焊槍</p><p>　　1-噴嘴2-外套3、8-絕緣外殼4-送絲滾輪5-螺母6-導(dǎo)絲桿7-調(diào)節(jié)螺桿9-焊絲盤10-底板 </p><p>　　11, 15, 17, 21, 22-螺釘 12-壓片 13-減速箱 l4-電動(dòng)機(jī)16-底板 18-退絲按鈕 19-扳機(jī)20-觸點(diǎn)</p><p>　　鵝頸式焊槍應(yīng)用最為廣泛，它適合于細(xì)焊絲，使用靈活方便

82、，可達(dá)性好。手槍式焊槍適合于粗焊絲，常需水冷。焊槍上裝有小型送絲機(jī)構(gòu)和小型焊絲盤的拉絲式焊槍，主要用于采用鋁及鋁合金細(xì)焊絲或軟焊絲，裝滿焊絲的小型焊絲盤重5kg，槍體較重，不便操作使用，但送絲可靠。</p><p>　　在焊槍結(jié)構(gòu)上，值得注意的是導(dǎo)電嘴。一般焊槍的導(dǎo)電嘴內(nèi)孔應(yīng)比焊絲直徑大0.13～0.25mm，對(duì)于鋁焊絲則應(yīng)更大一些。導(dǎo)電嘴必須牢固地固定在槍體上，并使其定位于噴嘴中心。導(dǎo)電嘴與噴嘴之間的相斑位置取

83、決于熔滴過渡形式。對(duì)于短路過渡，導(dǎo)電嘴常伸出噴嘴以外；而對(duì)于噴射過渡，導(dǎo)電嘴應(yīng)縮到噴嘴內(nèi)，最多可縮進(jìn)3mm。焊接時(shí)應(yīng)定期檢查導(dǎo)電嘴，如發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電嘴內(nèi)孔因磨損而變大或由于飛濺而堵塞時(shí)，應(yīng)立即更換，因磨損或粘污的導(dǎo)電嘴將破壞電弧的穩(wěn)定性。</p><p><b>　　4.2 焊接工藝</b></p><p>　　4.2.1、保護(hù)氣體選擇</p><p&g

84、t;　　鋁及鋁合金MIG焊時(shí)，只采用惰性氣體氬或氦，不采用其他活性氣體。</p><p>　　氬或氦雖同為保護(hù)氣體，但其物理特性有差異，因而其工藝性能也有差異。氬氣的密度大約是空氣的1.4倍，比空氣重；氦氣的密度大約是空氣的0.14倍，比空氣輕。在平焊位置焊接時(shí)，氬氣下沉，驅(qū)走空氣，對(duì)電弧的保護(hù)和對(duì)焊接區(qū)的覆蓋作用較好。為得到相同的保護(hù)效果，氦氣的流量消耗大約應(yīng)比氬氣高2～3倍。</p><p

85、>　　氦氣的導(dǎo)熱性比氨氣高，能產(chǎn)生能量分布更均勻的電弧等離子體。氬弧等離子體則弧柱中心能量高而其周圍能量低。因此，氦弧MIG焊時(shí)的焊縫形狀特點(diǎn)為熔深與熔寬大，焊縫底部呈圓弧狀，而氬弧MIG焊的焊縫中心呈窄而深的“指狀”熔深，其兩側(cè)熔深較淺</p><p>　　氦的電離電位比氬高。當(dāng)弧長(zhǎng)和焊接電流一定時(shí)，氦氣保護(hù)的電弧電壓比氬弧高，如圖10所示。因此，純氦保護(hù)MIG焊時(shí)，很難實(shí)現(xiàn)軸向射流過渡，常發(fā)生較多的飛濺

86、和較粗糙的焊縫表面。氬氣保護(hù)的MIG焊則較易實(shí)現(xiàn)射流過渡。</p><p>　　圖10 Ar和He的MIG電弧電壓特性</p><p>　　由于MIG氬弧焊的電弧電壓低和電弧能量密度小，電弧穩(wěn)定、飛濺極少，因而適用于焊接薄件。MIG氦弧焊的能量密度高，適用于焊接中厚件，但電弧不夠穩(wěn)定，且氦氣價(jià)格高昂。</p><p>　　由于氬和氦各有優(yōu)缺點(diǎn)，當(dāng)有必要采用氦時(shí)，最

87、好采用氬與氦的混合氣體保護(hù)，例如，氬75%～25%，氦25%～75%（體積分?jǐn)?shù)）。</p><p>　　在一般情況下，宜優(yōu)先選用氬氣進(jìn)行MIG氬弧焊。</p><p>　　4.2.2、焊接設(shè)備選擇</p><p>　　選擇設(shè)備時(shí)，用戶應(yīng)根據(jù)焊接件的結(jié)構(gòu)、材料、零件厚度，接頭形式及尺寸、焊接位置等多方面情況來確定對(duì)設(shè)備的使用要求，如功率輸出范圍、靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性、送

88、絲機(jī)特點(diǎn)、工藝裝備配套等。</p><p>　　當(dāng)需焊接厚大鋁及鋁合金焊件時(shí)，應(yīng)選用大電流和較大輸出功率的電源。當(dāng)需焊接空間位置或焊接較薄的焊件時(shí)，應(yīng)選用脈沖或短路過渡焊接電源，此時(shí)應(yīng)特別注意電源的動(dòng)特性或動(dòng)特性可調(diào)的電源，例如適應(yīng)性較大的逆變式焊接電源。當(dāng)采用亞射流過渡形式進(jìn)行焊接時(shí)，宜選用下降或陡降式外特性焊接電源，此時(shí)，電源的恒流特性及弧長(zhǎng)自調(diào)作用有利于電弧及熔深。</p><p>

89、　　4.2.3、接頭形式的選擇</p><p>　　接頭形式及其有關(guān)尺寸取決于鋁及鋁合金焊件厚度、焊接位置、熔滴過渡形式及焊接工藝。</p><p>　　單面焊時(shí)，如零件厚度小于6mm，一般采用無坡口對(duì)接；如零件厚度大于6mm，可采用V形坡口對(duì)接。鋁及鋁合金V形坡口角度一般不小于90°，以免產(chǎn)生未熔合</p><p>　　零件對(duì)接間隙和鈍邊的尺寸視熔滴過渡

90、形式而異。短路過渡時(shí)，間隙應(yīng)較大，鈍邊應(yīng)較??；射流過渡時(shí)，因熔深較大，間隙應(yīng)較小，鈍邊應(yīng)較大。</p><p>　　與其他金屬相比較，鋁及鋁合金結(jié)構(gòu)上常采用搭接接頭。搭接接頭的強(qiáng)度系數(shù)一般為0.6～0.8，它取決于合金成分及熱處理狀態(tài)。搭接接頭的優(yōu)點(diǎn)是無需加工坡口，易于裝配，焊接區(qū)處于“船形”位置時(shí)易于焊接操作，缺點(diǎn)是難于檢驗(yàn)焊接缺陷，熱處理強(qiáng)化的鋁合金焊接時(shí)易發(fā)生焊接裂紋，這時(shí)就應(yīng)改搭接為對(duì)接。T形接頭有時(shí)也被

91、采用，也很少需開坡口，但最好是接頭的左右兩面均有焊縫，以實(shí)現(xiàn)受力平衡。</p><p>　　4.2.4、零件及焊絲的制備</p><p>　　雖然直流反接MIG焊的電弧過程中始終能保持對(duì)鋁材表面氧化膜的陰極清理作用，但與TIG焊相比較，MIG焊時(shí)生成焊縫氣孔的敏感性仍較TIG大。因?yàn)門IG焊時(shí)使用的焊絲較粗，其直徑一般為ф3～ф 6mm，而MIG焊時(shí)使用的鋁絲較細(xì)，其直徑通常為ф1.2～ф

92、1.6mm，細(xì)絲的比表面積比粗絲的比表面積大，焊絲與零件坡口表面積的比值也大，例如，零件厚度為20mm的坡口對(duì)接接頭，其焊絲與坡口表面積之比達(dá)10：1，焊接一條長(zhǎng)lm的焊縫，需消耗的焊絲長(zhǎng)達(dá)65m。因此，MIG焊時(shí)，焊絲表面的氧化膜及污染物隨焊絲進(jìn)入熔池的相對(duì)數(shù)量較大，加之MIG焊是焊絲的熔滴過渡過程，電弧只是動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，焊接熔池冷卻凝固較快，因而產(chǎn)生焊縫氣孔的敏感性較TIG更大。</p><p>　　焊件及焊絲表

93、面的氧化膜及污染物可引起MIG；焊過程中電弧靜特性曲線下移，從而使焊接電流突然上升，焊絲熔化速度增大，電弧拉長(zhǎng)，此時(shí)，電弧的聲音也從原來有節(jié)奏的嘶嘶聲變?yōu)榇潭暮艚新?。因此MIG焊前零件及焊絲表面清理的質(zhì)量對(duì)焊接過程及焊接質(zhì)量（主要是焊縫氣孔）影響很大。</p><p>　　零件及焊絲MIG焊前表面清理方法與TIG焊時(shí)基本相同，鋁及鋁合金焊絲最好采用經(jīng)特殊表面處理的光滑、光潔、光亮的“三光”焊絲。</p&g

94、t;<p>　　4.2.5、工藝裝備的準(zhǔn)備</p><p>　　MIG焊所需的工藝裝備，如小車及軌道（或操作機(jī)、變位機(jī)、滾輪架），焊件的胎夾具與TIG焊時(shí)基本相同，本節(jié)擬著重論述焊縫反面的襯墊（或稱墊板）。</p><p>　　TIG及MIG焊有時(shí)均需要焊縫反面的襯墊。MIG焊時(shí)功率較大，熔透能力較強(qiáng)，反面襯墊有利于縮小接頭的有關(guān)尺寸，操作條件較為寬松，對(duì)操作技能的要求可適當(dāng)

95、降低。</p><p>　　反面襯墊可分為臨時(shí)襯墊及永久襯墊，前者可稱為可拆卸式襯墊，它一般裝在焊件的胎夾具內(nèi)，與焊縫位置對(duì)應(yīng)，并緊貼在兩零件反面，焊接后即與焊件分離；后者的材料與焊件材料相同，并與零件反面焊接起來。</p><p>　　臨時(shí)襯墊的材料一般為碳鋼；為了防銹、防粘及保溫，可采用不銹鋼；為了加強(qiáng)散熱，可采用銅或鋁。有時(shí)臨時(shí)墊板制成復(fù)合結(jié)構(gòu)，由墊板及墊板條組成。墊板條鑲嵌在碳鋼的

96、墊板內(nèi)，墊板條材料為不銹鋼、銅或鋁。墊板條上還加工出一條凹槽，凹槽截面可呈矩形或弧形。矩形凹槽可保證接納透漏的液體金屬，可允許焊縫在橫向有所偏移，但可能造成反面成形的余高以90°角向零件反面急驟過渡，從而形成強(qiáng)烈的應(yīng)力集中。因此矩形凹槽可用于強(qiáng)度不高，塑性良好，能適應(yīng)應(yīng)力集中的鋁及鋁合金?；⌒伟疾塾欣诜疵嬗喔吡己贸尚危喔呖上蚰覆牧慵A滑過渡，但對(duì)焊縫橫向偏移要求較嚴(yán)。中高強(qiáng)度鋁合金MIG焊時(shí)，必須，采用凹槽為弧形的墊板，此

97、時(shí)，槽深宜為0.25～0.75mm，槽寬要大于焊縫根部的寬度，但不能過寬。</p><p>　　永久墊板是工藝需要并經(jīng)設(shè)計(jì)允許的一個(gè)小零件，一般用于多道焊，使用時(shí)必須使鈍邊及焊縫根部與墊板完全熔合，如圖13所示。此時(shí)，接頭根部對(duì)接間隙可稍大，焊接時(shí)可手工、機(jī)械或利用電磁力實(shí)施橫向擺動(dòng)。</p><p>　　當(dāng)采用鋁合金擠壓件時(shí)，擠壓件本身帶有便于與其他零件焊接的多種形式的襯墊，有時(shí)襯墊還可

98、帶有坡口及自定位和方便連接的配合部。</p><p>　　4.2.6、焊接參數(shù)</p><p>　　1、焊絲直徑 MIG焊時(shí)，焊絲直徑與焊接電流及其范圍有一定的關(guān)系。細(xì)絲可采用的焊接電流較小，電流范圍也較窄，焊接時(shí)主要采用短路過渡方式，主要用于焊接薄件。由于細(xì)絲較軟，對(duì)送絲系統(tǒng)要求較高。細(xì)絲比表面積大，隨細(xì)絲進(jìn)入熔池的污染物較多，出氣孔的幾率比粗絲大。粗絲允許采用較大電流，電流范圍也比

99、較大，適用于焊接中厚板。</p><p>　　手工半自動(dòng)MIG焊時(shí)，一般采用細(xì)絲；自動(dòng)MIG焊時(shí)，一般采用較粗的焊絲。</p><p>　　2、焊接電流MIG焊時(shí)，焊接電流主要取決于零件厚度。當(dāng)所有其他焊接參數(shù)保持恒定時(shí)，增大焊接電流，可增大熔深和熔寬，增大焊道尺寸，提高焊絲熔化速度及其熔敷率【(即每安培每小時(shí)熔化的焊絲重量，g/(A·h)】。</p><p&

100、gt;　　MIG焊鋁時(shí)，焊接電流、送絲速度或熔化速度有一個(gè)線性關(guān)系，如圖11所示；調(diào)節(jié)送絲速度即可調(diào)節(jié)焊接電流。</p><p>　　焊接電流，A (DCEP)</p><p>　　圖11鋁焊絲直徑、焊接電流、送絲速度之間的關(guān)系</p><p>　　MIG焊時(shí)，應(yīng)盡量選取較大的焊接電流，但以不致燒穿焊件為度，這樣既能提高生產(chǎn)效率，也有助于抑制焊縫氣孔。</p&

101、gt;<p>　　3、電弧電壓 MIG電弧的穩(wěn)定性的主要表現(xiàn)就是弧長(zhǎng)是否變化?；￠L(zhǎng)（電弧長(zhǎng)度）和電弧電壓是常被相互替代的兩個(gè)術(shù)語。雖然二者互有關(guān)聯(lián)，但兩者不同。</p><p>　　弧長(zhǎng)是一個(gè)獨(dú)立的參數(shù)。MIG焊時(shí)，弧長(zhǎng)的選擇范圍很窄。噴射過渡時(shí)，如果弧長(zhǎng)太短，可能發(fā)生瞬時(shí)短路，飛濺大；如果弧長(zhǎng)太長(zhǎng)，則電弧易發(fā)生飄移，從而影響熔深及焊道的均勻性和氣體保護(hù)效果。</p><p&

102、gt;　　生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，電弧長(zhǎng)度易受外界偶然因素的干擾，如網(wǎng)路電壓波動(dòng)、焊絲及焊件表面局部玷污（油污、氧化膜、水分等）。此時(shí)，由于電弧氣氛發(fā)生變化，電弧靜特性曲線下移，引起電流突然升高，焊絲熔化速度增大，電弧拉長(zhǎng)，電弧過程發(fā)生動(dòng)蕩。</p><p>　　電弧電壓與弧長(zhǎng)有關(guān)，還與焊絲成分、焊絲直徑、保護(hù)氣體和焊接技術(shù)有關(guān)。電弧電壓是在電源的輸出端子上檢測(cè)的，它還包括焊接電纜和焊絲伸出長(zhǎng)度上的電壓降。當(dāng)其他參數(shù)保持不變

103、時(shí)，電弧電壓與電弧長(zhǎng)度成正比關(guān)系。</p><p>　　焊接鋁及鋁合金時(shí)，在射流過渡范圍內(nèi)的給定焊接電流下，宜配合電流來調(diào)節(jié)電弧電壓，將弧長(zhǎng)調(diào)節(jié)并控制在無短路或間有短路（人稱“半短路”）的射流狀態(tài)或亞射流狀態(tài)。此時(shí)，電弧穩(wěn)定、飛濺小、陰極清理區(qū)寬、焊縫光亮、表面波紋細(xì)致、成形美觀。一種合適的電弧電壓與焊接電流的配合如圖12所示。</p><p>　　圖12適的電弧電壓與焊接電流的配合<

104、;/p><p>　　4、焊接速度 焊接速度與零件厚度、焊接電流、電弧電壓等密切相關(guān)。隨著電流的增大，焊接速度也應(yīng)提高。但焊接速度不能過分提高，否則焊接接頭可能出現(xiàn)咬邊或形成所謂駝峰焊道，有時(shí)還可能使氣體保護(hù)超前于熔池范圍，失去對(duì)熔池的全面保護(hù)作用。焊接速度宜取適中值，此時(shí)熔深最大。焊接速度過低時(shí)，電弧將強(qiáng)力沖擊熔池，使焊道過寬，或零件燒穿成洞。</p><p>　　5、焊接接頭的位置

105、焊接接頭的不同位置（或稱全位置）有平焊、橫焊、立焊、仰焊，焊接技術(shù)難度按此順序依次加大。由于重力的作用，熔池液態(tài)焊縫金屬總是有下落的傾向。因此，最好通過機(jī)械化的輔助裝置，使工件上的所有焊縫均變成平焊或接近平焊的位置,當(dāng)不得不按不同位置進(jìn)行焊接時(shí)，則應(yīng)按不同位置的特點(diǎn)來選擇焊接參數(shù)。例如仰焊時(shí)，宜選用細(xì)焊絲、小電流、短弧、實(shí)行短路過渡，使熔池較小，熔池凝固較快，焊縫快速成形。如果此時(shí)電流較大，熔池較大，熔池內(nèi)的液態(tài)金屬即可能向下流失。立焊

106、有兩種情況，一是向下立焊，二是向上立焊，前者焊縫成形難于控制、電流應(yīng)小，后者對(duì)焊縫成形的影響不大，電流可大。對(duì)不同焊接位置的焊接工藝因素做出不同選擇后，焊接操作時(shí)尚應(yīng)有不同的技巧。</p><p>　　6、焊接道次 焊接道次主要取決于零件厚度、接頭形式、坡口尺寸及結(jié)構(gòu)和材料特性。零件厚度較大時(shí)，自然需要多道焊。當(dāng)結(jié)構(gòu)要求氣密或材料對(duì)熱敏感時(shí)，也宜優(yōu)選多道焊，減小每個(gè)焊道所需的熱輸入，增大道次間隔時(shí)間，防止金屬

107、過熱。此外，每個(gè)道次的熔池體積較小，也有利于氫氣泡在熔池凝固前得以逸出。相鄰兩焊道內(nèi)殘存的兩氣孔巧合相連而形成通孔的機(jī)率是不大的。因此，多道焊較有利于保證氣密性，防止?jié)B漏。</p><p>　　7、保護(hù)氣體流量 氣體流量與其他諸工藝因素有關(guān)，必須選配適當(dāng)。流量偏小時(shí)，雖也能達(dá)到保護(hù)目的，但經(jīng)不起外界因素對(duì)保護(hù)的干擾，特別是在引弧處的保護(hù)易遭到破壞。氣體流量過大時(shí)，會(huì)引起熔池鋁液翻騰，惡化焊縫成形。此外，氣體流