一、焊接性

鋁及鋁合金焊接時(shí)容易出現(xiàn)以下問(wèn)題：

（1）出現(xiàn)集中型大氣孔和分散型小氣孔。集中型大氣孔大多分布在熔合線附近或原坡口根部的表面上，斷面呈圓形，尺寸較大、數(shù)量不多；散布型小氣孔常布滿整個(gè)焊縫的截面，斷面呈圓形，尺寸小，數(shù)量多，有些氣孔由于尺寸小，用X射線檢驗(yàn)往往不能發(fā)現(xiàn)。

（2）出現(xiàn)熱裂紋，既可能在焊縫中產(chǎn)生結(jié)晶裂紋，也可能在近縫區(qū)產(chǎn)生液化裂紋。

（3）焊接以后，鋁及鋁合金的接頭強(qiáng)度都有不同程度的降低，出現(xiàn)焊接接頭軟化。特別是硬鋁和超硬鋁，強(qiáng)度只有母材的50%～70%。

（4）焊接以后，鋁及鋁合金的焊接接頭耐腐蝕性降低，尤其是熱處理強(qiáng)化鋁合金。

（5）在空氣中極易生成氧化膜（A1₂0₃）。在焊接時(shí)，會(huì)阻礙金屬之間良好地結(jié)合，容易造成未熔合和夾渣等缺陷。

圖3-4　薄鋁板的接頭形式

二、氣焊工藝

鋁和鋁合金薄板的接頭形式如圖3-4所示，由于搭接和T形接頭容易殘留氣焊熔劑和焊渣而引起焊件腐蝕，所以一般不采用搭接接頭和T形接頭。板厚在1.5~2mm時(shí)，可用卷邊接頭。在卷邊焊時(shí)，背面必須焊透、均勻，如果背面有坑，也容易殘留熔劑和焊渣。簡(jiǎn)單的對(duì)接焊縫，可留成斜角形間隙，如圖3-5所示。

圖3-5　斜角形間隙

氣焊鋁及鋁合金時(shí)，應(yīng)采用中性焰或輕微碳化焰，過(guò)大的碳化焰會(huì)引起氣孔及焊縫組織的疏松。氧化焰會(huì)使鋁強(qiáng)烈氧化，因此決不允許使用氧化焰。火焰能率根據(jù)焊件的厚度和大小、坡口形式和焊接位置來(lái)確定。鋁及鋁合金的熔點(diǎn)低，易燒穿，在焊接薄鋁板時(shí)，要采用比焊接同樣厚度鋼板時(shí)小一些的火焰能率。氣焊鋁及鋁合金時(shí)，根據(jù)焊件的厚度選擇焊炬型號(hào)和焊嘴的號(hào)數(shù)，具體見(jiàn)表3-8。

表3-8　鋁及鋁合金氣焊焊炬及焊嘴的選擇

氣焊鋁及鋁合金的焊絲選用見(jiàn)表3-9，也可采用母材的切條，焊絲直徑的選擇參考表3-10，氣焊熔劑通常采用CJ401。

表3-9　鋁及鋁合金的氣焊焊絲

表3-10　鋁及鋁合金氣焊焊絲直徑的選擇

焊前清理是保證鋁及鋁合金焊接質(zhì)量的重要措施，應(yīng)嚴(yán)格清除焊接處及焊絲表面的氧化層和油污。通常采用化學(xué)清洗或機(jī)械清理兩種方法。

采用有機(jī)溶劑（汽油、丙酮、四氯化碳等）擦凈鋁材表面的油污，或者用40%～50%工業(yè)磷酸三鈉、40%～50%碳酸鈉和20%～30%水玻璃配成溶劑，并加熱到60～70℃，浸5~8min來(lái)除去油污。最后將焊件或焊絲放在60～70℃的熱水中沖洗掉黏附在焊件表面的溶液，再在流動(dòng)水中沖洗干凈。去除氧化膜采用表3-11的清洗順序進(jìn)行。此法清洗效率高，質(zhì)量穩(wěn)定，適用于清洗焊絲及構(gòu)件尺寸不大的焊件。

表3-11　化學(xué)清洗法去除鋁及鋁合金氧化膜

機(jī)械清理是在去除油污后，用細(xì)鋼絲刷（鋼絲φ≤0.2mm）將焊接區(qū)域表面氧化膜刷凈；對(duì)小焊件以及化學(xué)清洗后又局部氧化的部分也可用刮刀清除，直至露出金屬光澤為止。一般不采用砂輪、砂紙或噴砂等方法，因?yàn)樯傲Ａ粼诮饘俦砻妫附訒r(shí)會(huì)產(chǎn)生夾渣等缺陷。

清洗后焊件及焊絲應(yīng)保持清潔和干燥。在存放過(guò)程中，特別在潮濕的環(huán)境中會(huì)很快會(huì)被氧化，生成新的氧化膜。因此，清洗后的焊件和焊絲存放不得超過(guò)24h，特別是潮濕、污染的環(huán)境不得超過(guò)4h，否則就需重新進(jìn)行清洗和清理 。

為保證焊件能夠焊透且不產(chǎn)生塌陷燒穿，可采用墊板來(lái)托住熔化金屬。墊板材料可用不銹鋼或碳鋼等，墊板表面應(yīng)開(kāi)一圓形槽，以保證焊縫反面成形。

氣焊薄、小鋁及鋁合金焊件時(shí)，一般不預(yù)熱，當(dāng)焊件厚度大于5mm及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的焊件時(shí)，為減小焊接變形及避免裂紋，可以預(yù)熱，但預(yù)熱溫度一般不得超過(guò)250℃。預(yù)熱的方法可采用火焰或電爐加熱。

定位焊時(shí)，定位焊點(diǎn)的間距見(jiàn)表3-12。定位焊時(shí)的焊接火焰應(yīng)比正式焊接時(shí)稍大，并快速進(jìn)行焊接，以減少變形。火焰與焊縫的夾角為50°左右。

表3-12　鋁及鋁合金的定位焊點(diǎn)間距

焊接薄板時(shí)，焊嘴傾角為30°~45°，焊絲傾角為40°~50°；焊接厚板時(shí)，焊嘴傾角應(yīng)為50°左右，焊絲傾角為40°~50°。起焊時(shí)，由于工件溫度較低，不易焊透，焊嘴的傾角應(yīng)稍大些，焊接結(jié)束時(shí)，由于工件已被加熱到較高的溫度，為保證焊縫成形，焊嘴傾角要小些。

當(dāng)焊件厚度小于5mm時(shí)，一般采用左焊法，以避免熔池過(guò)熱、燒穿和防止晶粒長(zhǎng)大。焊件厚度大于5mm時(shí)，可采用右焊法，以便于觀察熔池的溫度和流動(dòng)情況。在焊接時(shí)，整條焊縫盡可能一次焊完，如中斷時(shí)，應(yīng)在焊縫上重疊約2mm處開(kāi)始起焊，以保證焊透；在焊接結(jié)束或中斷時(shí)，火焰應(yīng)慢慢離開(kāi)熔池，并要填加一些焊絲，以保證焊接質(zhì)量。

由于鋁在高溫時(shí)顏色不變，為掌握好金屬開(kāi)始熔化的時(shí)間及焊接時(shí)機(jī)，可用焊絲撥動(dòng)加熱處的金屬表面，當(dāng)感到加熱處已有黏性，并且焊絲端頭落下的熔化金屬與加熱處金屬能熔合在一起，說(shuō)明該處已達(dá)到熔化溫度，這時(shí)應(yīng)立即進(jìn)行焊接。此外，還可通過(guò)觀察加熱處的顏色和形態(tài)變化確定焊接時(shí)機(jī)，鋁受熱后表面光亮的銀白色逐漸變暗，隨溫度的升高，最后變成暗淡的銀灰色；被焊處表面的氧化鋁薄膜微微起皺，說(shuō)明加熱處接近熔點(diǎn)，這時(shí)便可開(kāi)始加熱焊絲。當(dāng)火焰下面的氧化鋁薄膜和基體金屬出現(xiàn)波動(dòng)現(xiàn)象時(shí)，說(shuō)明已達(dá)到熔點(diǎn)，這時(shí)即可進(jìn)行焊接。

焊接時(shí)，焊嘴一邊前進(jìn)，一邊上下跳動(dòng)。當(dāng)焊嘴運(yùn)動(dòng)到下方時(shí)，火焰加熱基體金屬使其熔化，并利用火焰吹力形成熔池。當(dāng)焊嘴運(yùn)動(dòng)到上方時(shí)，火焰加熱焊絲使其端部熔化，形成熔滴。這樣，焊絲與坡口處的基體金屬周期性地受熱、熔化，從而形成焊縫。送絲時(shí)，焊絲末端插入熔池前部，并隨即將焊絲向熔池外拖出，拖出時(shí)應(yīng)使焊絲端部仍在火焰范圍內(nèi)，以避免氧化。依靠上述填加焊絲的機(jī)械作用，既能有效地?cái)噭?dòng)熔化金屬，使雜質(zhì)浮出，又能破壞熔池表面的氧化膜，使熔滴金屬很好地與熔池金屬熔合。

當(dāng)兩種厚度或熔點(diǎn)不同的鋁合金材料焊在一起時(shí)，一般應(yīng)將火焰指向厚度大和熔點(diǎn)高的材料。焊前，應(yīng)將厚度大的材料先用焊炬預(yù)熱到一定溫度后再焊。薄鋁板單向焊時(shí)，焊前在背面均勻地刷上一層熔劑，有助于獲得背面成形良好的焊縫。

焊后殘留在焊縫表面及邊緣附近的熔渣和熔劑，能與金屬產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，引起腐蝕。焊后應(yīng)進(jìn)行清洗，在60~80℃的熱水中，用毛刷在正反面刷洗焊縫周?chē)匾讣谒⑾春螅€應(yīng)放入60~80℃，2%~3%的鉻酐水溶液中浸洗5~10min，然后再用熱水沖洗并干燥。清洗后，觀察表面有無(wú)白色附著物，或把2%的硝酸銀溶液滴在焊縫上，如果沒(méi)有出現(xiàn)白色沉淀物，則說(shuō)明焊件已清洗干凈。