铝及铝合金的氩弧焊
出处：按学科分类—工业技术 河北科学技术出版社《实用焊接技术手册》第644页（3874字）
(一)手工钨极氩弧焊(TIG焊)
TIG焊工艺最适于焊接厚度小于3mm的薄板，工件变形明显小于气焊和手弧焊。交流TIG焊阴极具有去除氧化膜的清理作用，可以不用溶剂，避免了焊后残留熔剂、熔渣对接头的腐蚀，接头形式可以不受限制，焊缝成形良好、表面光亮。氩气流对焊接区的冲刷使接头冷却加快，改善了接头的组织和性能，适于全位置焊接。由于不用熔剂，焊前清理的要求比其他焊接方法严格。
焊接铝及铝合金最佳的工艺方法是交流TIG焊和交流脉冲TIG焊，其次是直流反接TIG焊。
1．钨极
常用钨极材料分纯钨、钍钨及铈钨等。纯钨极的牌号有W1、W2，熔点和沸点均较高，不容易挥发，导电性差，载流能力小，使用寿命短。钍钨极的牌号有WTh－7、WTh－10、WTh－15、WTh－30，铈钨极的牌号有WCe－5、WCe－13、WCe－20，它们的导电性能好，载流能力强，有较好的引弧性能，电弧稳定性好，使用寿命长，其缺点是钍和铈均是稀土元素，具有一定的放射性，其中铈钨极放射性较小。目前铈钨极用量最多。
2．坡口及接头形式
钨极氩弧焊焊接铝及铝合金坡口尺寸和接头形式主要根据产品结构、厚度和焊接工艺确定，表2－7－13为铝及铝合金TIG焊的接头形式和坡口尺寸。
表2－7－13 铝及铝合金TIG焊的接头形式和坡口尺寸［1］
为了获得良好的焊缝成形，避免焊缝背面塌陷，可采用石墨或不锈钢制造的临时垫板(可拆除)。管子用厚2～5mm、宽20～50mm的内套做永久垫板。
3．焊接工艺参数
表2－7－14为纯铝、铝镁合金手工钨极氩弧焊的焊接工艺参数。铝合金管对接手工钨极氩弧焊的焊接工艺参数见表2－7－15，铝合金管对接氩弧焊时，在技术条件允许的情况下，采取在管内加衬环，留不超过6mm间隙，壁厚3～10mm的铝管在可旋转的水平位置、水平固定及垂直固定条件下进行全位置焊接。自动钨极氩弧焊焊接工艺参数见表2－7－16。交流钨极脉冲氩弧焊有加热速度快、高温停留时间短、对熔池有搅拌作用，焊接薄板、硬铝可得到满意的焊接接头，交流钨极脉冲氩弧焊对仰焊、立焊、管子全位置焊、单面焊双面成形，可以得到较好的焊接效果。铝及铝合金交流脉冲TIG焊的焊接工艺参数见表2－7－17。
表2－7－14 纯铝、铝镁合金手工钨极氩弧焊的焊接工艺参数
表2－7－15 铝合金管对接手工钨极氩弧焊工艺参数［1］
注：采用交流电
表2－7－16 自动钨极氩弧焊焊接工艺参数［1］
表2－7－17 铝及铝合金交流脉冲TIG焊的焊接工艺参数［1］
4．铝及铝合金TIG焊的常见缺陷及其防止措施
(1)气孔：
①产生原因 氩气纯度低或氩气管路内有水分、漏气等；焊丝或母材坡口附近焊前未清理干净或清理后又被污物、水分、汗水等沾污；焊接电流和焊速选择过大或过小；熔池保护欠佳，电弧不稳，电弧过长，钨极伸出过长等。
②防止措施 保证氩气的纯度；焊前认真清理焊丝、焊件，清理后及时焊接，并防止再次污染。更新送气管路，选择合适的气体流量，调整好钨极伸出长度；正确选择焊接工艺参数。必要时，可以采取预热工艺，焊接现场装挡风装置，防止现场有风流动。
(2)裂纹：
①产生原因 焊丝合金成分选择不当；当焊缝中的含Mg量小于3%，或Fe、Si杂质含量超出规定时，裂纹倾向就增大；焊丝的熔化温度偏高时，会引起热影响区液化裂纹；结构设计不合理，焊缝过于集中或受热区温度过高，造成接头拘束应力过大；高温停留时间长，组织过热；弧坑没填满，出现弧坑裂纹等。
②防止措施 所选焊丝的成分与母材要匹配；加入引弧板或采用电流衰减装置填满弧坑；正确设计焊接结构，合理布置焊缝，使焊缝尽量避开应力集中处，选择合适的焊接顺序；减小焊接电流或适当增加焊接速度。
(3)未焊透：
①产生原因 焊接速度过快，弧长过大，焊件间隙、坡口角度、焊接电流均过小，钝边过大；工件坡口边缘的毛刺、底边的污垢焊前没有除净；焊炬与焊丝倾角不正确。
②防止措施 正确选择间隙、钝边、坡口角度和焊接工艺参数；加强氧化膜、熔剂、熔渣和油污的清理；提高操作技能等。
(4)焊缝夹钨：
①产生原因 接触引弧所致；钨极末端形状与焊接电流选择得不合理，使尖端脱落；填丝触及到热钨极尖端和错用了氧化性气体。
②防止措施 采用高频高压脉冲引弧；根据选用的电流，采用合理的钨极尖端形状；减小焊接电流，增加钨极直径，缩短钨极伸出长度；更换惰性气体；提高操作技能，勿使填丝与钨极接触等。
(5)咬边：
①产生原因 焊接电流太大，电弧电压太高，焊炬摆幅不均匀，填丝太少，焊接速度太快。
②防止措施 降低焊接电流与电弧长度。保持摆幅均匀。适当增加送丝速度或降低焊接速度。
(二)熔化极氩弧焊(MIG焊)
MIG焊焊接铝及铝合金通常采用直流反极性。焊接薄板材和中等厚度板材时，可用纯氩做保护气体；焊接厚大件时，采用(Ar+He)混合气体保护，也可采用纯氦保护。焊前一般不必预热，板厚较大时，也只需预热起弧部位。
根据焊炬移动方式的不同，MIG焊可分为半自动MIG焊和自动MIG焊。
1．熔化极自动惰性气体保护焊(MIG焊)
根据焊件厚度选择坡口尺寸、焊丝直径和焊接电流等工艺参数。表2－7－18为部分纯铝、铝镁合金和硬铝的自动MIG焊工艺参数。自动氩弧焊熔深大，6mm的铝板对接焊时可不开坡口，当厚度较大时，一般采用大钝边，但需增大坡口角度，以降低焊缝的余高。
表2－7－18 部分纯铝、铝镁合金和硬铝的自动MIG焊工艺参数［1］
注：①正面层焊完后必须铲除焊根，然后进行反面层的焊接。
②焊炬向前倾斜10°～15°。
2．熔化极半自动氩弧焊
熔化极半自动氩弧焊多采用平特性电源，焊丝直径为1．2～3．0mm。可采用左焊法，焊炬与工件之间的夹角为75°，以提高操作者的可见度。
熔化极半自动氩弧焊的点固焊缝应设在坡口反面，点固焊缝的长度为40～60mm，表2－7－19为纯铝熔化极半自动氩弧焊的焊接工艺参数。对于相同厚度的铝锰、铝镁合金，焊接电流应降低20～30A，氩气流量增大10～15I／min。
表2－7－19 纯铝熔化极半自动氩弧焊的焊接工艺参数［1］
3．脉冲焊
脉冲MIG焊可以将熔池控制的很小，容易进行全位置焊接，尤其焊接薄板、薄壁管的立焊缝、仰焊缝和全位置焊缝是一种较理想的焊接方法。
熔化极脉冲氩弧焊电源是直流脉冲，脉冲TIG焊的电源是交流脉冲。它们的焊接工艺参数基本相同。纯铝、铝镁合金半直动熔化极脉冲氩弧焊的工艺参数见表2－7－20。
表2－7－20 纯铝、铝镁合金半直动熔化极脉冲氩弧焊的工艺参数［1］
