山東迅力特種汽車有限公司 (山東臨清 252600) 于 靜
鋁及鋁合金具有良好的耐蝕性,較高的比強度、導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性好等特點,在航空航天、汽車、機械制造及化學(xué)工業(yè)中得到大量應(yīng)用。我公司生產(chǎn)的運水掛車是集汲水、運水、供水于一體的野營供水裝備,主要用于供水伴隨保障,其中箱體后面開有兩個觀察口,各安裝一個觀察門(見圖1)。由于要求外觀質(zhì)量比較高,強度中等,塑性及耐蝕性好,所以觀察門材料采用鋁鎂硅合金6063。
圖1
觀察門由門外框、內(nèi)門組成,結(jié)構(gòu)如圖2所示。內(nèi)門由門內(nèi)框、門外護面、門內(nèi)護面、隔熱層和門鎖組成,門外框、內(nèi)門用不銹鋼長合頁鉚接在一起。
門外框由型材下料后焊接而成,門外框型材的形式如圖3所示。門內(nèi)框由型材下料后焊接而成,門內(nèi)框型材的形式如圖4所示。
圖2
圖3
圖4
鋁合金6063中的主要合金元素為鎂與硅,具有加工性能較好、優(yōu)良的焊接性、擠出性及電鍍性、良好的抗腐蝕性、韌性,易于拋光、上色膜,陽極氧化效果優(yōu)良,是典型的擠壓合金。由于鋁合金具有獨特的物理性能,故在焊接時會產(chǎn)生一系列的困難和特點。
(1)易氧化 鋁和氧的親和力很大,生成的氧化鋁薄膜會阻礙金屬之間的良好結(jié)合,造成熔合不良與夾渣。另外,焊接過程中合金元素也易被氧化和蒸發(fā)。
(2)易產(chǎn)生氣孔 液態(tài)鋁合金溶解氫的能力很強,在凝固過程中來不及析出而聚集在焊縫中形成氣孔。
(3)易燒穿 鋁合金由固態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài)時,沒有顯著的顏色變化,所以不易判斷母材溫度。另外溫度升高時,鋁的機械強度降低,在370℃時僅為10MPa,為此焊接時常因溫度過高無法察覺而導(dǎo)致燒穿。
(4)熱裂紋 鋁的線膨脹系數(shù)比鋼將近大1倍,而凝固時的收縮率又比鐵大2倍,因此鋁焊件的焊接應(yīng)力大。此外,當(dāng)成分中的雜質(zhì)超過規(guī)定范圍時,在熔池中將形成較多的低熔點共晶。兩者共同作用的結(jié)果,在焊縫中就容易產(chǎn)生熱裂紋。
(5)接頭不等強度 鋁合金焊接時由于熱影響區(qū)受熱而發(fā)生軟化,因強度降低而使焊接接頭與母材無法達(dá)到等強度。
(1)焊接方法 因為氣焊設(shè)備簡單,無需電源,操作方便靈活,常用于焊接厚度較薄及尺寸較小的鋁及鋁合金構(gòu)件,以及補焊鋁及鋁合金構(gòu)件和鋁鑄件。因此,采用氣焊焊接鋁觀察門。
(2)焊接材料的選擇 焊絲采用鋁鎂硅合金焊絲HS311, φ3mm。氣焊溶劑是各種鉀、鈉、鋰及鈣等元素的氯化物和氟化物的粉末混合物,可選用CJ401。也可按附表配方配制其他溶劑。
溶劑配方(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) (%)
(3)焊前準(zhǔn)備 鋁合金焊接時,要求焊前嚴(yán)格清除工件坡口及焊絲表面的氧化膜和油污。清洗質(zhì)量將直接影響焊接工藝與接頭的質(zhì)量,通常采用化學(xué)清理和機械清理兩種方法。
焊件待焊處兩側(cè)各20mm表面應(yīng)徹底清理干凈,不應(yīng)有任何油脂、污漬、油漆標(biāo)記、氧化皮和其他雜質(zhì)。先用布砂輪進(jìn)行打磨,然后用丙酮或酒精進(jìn)行擦洗,以避免這些有機物質(zhì)進(jìn)入焊縫而影響焊接接頭耐腐蝕性能。
(4)火焰和焊嘴的選擇 鋁合金的氣焊采用中性氧乙炔焰或輕微碳化氧乙炔焰。焊嘴的大小應(yīng)根據(jù)焊件厚度、坡口形式、焊接位置及焊工的技術(shù)水平高低而定,由于鋁觀察門所用型材厚度為2~3mm,焊絲φ2mm,所以采用射吸式焊炬H01~6,焊嘴號碼為3號,焊嘴孔徑為1.1mm。
(5)操作要領(lǐng) 焊接鋼鐵材料時,可以從鋼材的顏色變化判斷加熱的溫度。但焊鋁時,卻沒有這個方便條件,可根據(jù)以下現(xiàn)象掌握施焊時機。
第一,當(dāng)被加熱的工件表面由光亮銀白色變成暗淡的銀白色,表面氧化膜起皺,加熱處金屬有波動現(xiàn)象時,表明即將達(dá)到熔化溫度,可以施焊。
第二,用蘸有氣焊熔劑的焊絲端頭觸及被加熱處,焊絲與母材能熔合時,即達(dá)到熔化溫度,可以施焊。
第三,母材邊棱有倒下現(xiàn)象時,母材達(dá)到熔化溫度,可以施焊。
鋁觀察門的氣焊采用左焊法,焊絲位于焊接火焰之前,這種焊法因火焰指向未焊的冷金屬,熱量散失一部分,有利于防止熔池過熱、熱影響區(qū)金屬晶粒長大和燒穿。焊工操作時,焊嘴傾角為30°~45°,焊絲傾角為40°~50°;起焊時,因工件是冷的,一般不宜焊透,所以焊嘴的傾角要相應(yīng)大一些;終焊時,因工件已被加熱到較高溫度,為保證焊縫成形,焊嘴傾角要適當(dāng)減小。
(6)焊后清理 焊后留在焊縫及鄰近的殘存熔劑和焊渣,需及時清理干凈,否則在空氣、水分的作用下會破壞防腐作用的氧化鋁薄膜,而腐蝕鋁件。為此我們采用了如下工序:
第一,焊后將焊件放入40~50℃的熱水槽中浸漬,最好用流動的熱水,用硬毛刷清理焊縫及焊縫附近殘留溶劑、熔渣的地方,直到清除干凈。
第二,將焊件浸入硝酸溶液中,當(dāng)室溫為25℃以上時,溶液濃度15%~25%,浸漬時間為10~15min。室溫為10~15℃時,溶液濃度20%~25%,浸漬時間為15min。
第三,將焊件置于流動熱水(溫度為40~50℃)的槽中浸漬5~10min。
第四,用冷水將焊件沖洗5min。
第五,將焊件自然晾干,也可放在干燥箱中烘干或用熱空氣吹干。
用氧乙炔焰氣焊焊接鋁合金,設(shè)備簡單,操作方便靈活,只要嚴(yán)格控制焊接工藝,焊前清理及焊后清洗,鋁合金觀察的焊接質(zhì)量便可達(dá)到技術(shù)要求。