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焊接工艺问答之常用金属材料的焊接(3)
双击自动滚屏 发布者:chinaweld 发布时间:9/1/2006 阅读:6301

 

        

 

 

六、常用金属材料的焊接

 

 

77  试述铜及铜合金熔化极氩弧焊的焊接工艺。

⑴焊丝的选用  选用与钨极氩弧焊相同的焊丝见表46

⑵预热及焊后热处理  预热温度与钨极氩弧焊相同。硅青铜、铍青铜焊后应进行退火消除应力和500、保温3h的时效硬化处理。

⑶熔滴过渡形式  滴状和短路过渡适合于立焊和仰焊位置的焊接,喷射过渡适用于平焊和横焊位置的焊接。熔滴由短路过渡转变为喷射过渡的焊接工艺参数,见表49

49  铜合金进入喷射过渡的焊接工艺参数

焊丝材料

焊丝直径

mm

最小焊接电流

A

电弧电压

V

送丝速度

m/min

最小电流密度

A/mm2

磷脱氧铜

1.6

310

26

3.94

168

硅锰脱氧铜

0.8

1.2

1.6

180

210

310

26

25

26

8.75

6.35

3.82

292

203

168

92/8锡青铜

1.6

270

27

4.18

134

93/7铝青铜

0.8

1.2

1.6

160

210

280

25

25

26

7.50

6.60

4.70

260

203

139

硅青铜

0.8

1.2

1.6

165

205

270

24

2627

2728

10.70

7.50

4.82

268

199

134

70/30-

1.6

280

26

4.45

139

⑷焊接工艺参数  铜及铜合金熔化极氩弧焊的焊接工艺参数,见表50、表51

50  纯铜熔化极氩弧焊焊接工艺参数

焊件

 

厚度

坡口形式及尺寸

焊丝直径

mm

焊接电流

A

电弧电压

V

氩气流量(L/min)

层 数

预热温度

(℃

形式

间隙(mm

钝边(mm

 

(α°)

3

I

0

1.6

300350

2530

1620

1

5

I

01

1.6

350400

2530

1620

12

100

6

Y

0

3

7090

1.6

400425

3234

1620

2

250

6

I

02

2.5

450480

2530

2025

1

100

8

Y

02

13

7090

2.5

460480

3235

2530

2

250300

9

Y

0

23

8090

2.5

500

2530

2530

2

250

10

Y

0

23

8090

2.53

480500

3235

2530

2

400500

12

Y

0

3

8090

2.53

550650

2832

2530

2

450500

12

Y

02

23

8090

1.6

350400

3035

2530

24

350400

15

Y

0

3

30

2.53

500600

3035

2530

24

450

20

Y

12

23

7080

4

700

2830

2530

23

600

2230

Y

12

12

8090

4

700750

3236

3040

23

600

51  铜合金熔化极氩弧焊焊接工艺参数

 

焊件厚度

mm

坡口

形式

焊丝直径

mm

焊接电流

A

电弧电压

(V)

送丝速度

(mm/min)

氩气流量

(L/min)

 

黄铜

3

I

1.6

275285

2528

 

16

9

Y

1.6

275285

2528

16

12

Y

1.6

275285

2528

16

锡青铜

1.5

I

0.8

130140

2526

3

I

1.0

140160

2627

6

Y

1.0

165185

2728

9

Y

1.6

275285

2829

 

预热100150

12

Y

1.6

315335

2930

 

预热200250

18

2

365385

3132

25

2.5

440460

3334

铝青铜

 

3

I

1.6

260300

2628

20

6

Y

1.62.0

280320

2628

4.55.5

20

9

Y

1.6

300330

2628

5.56.0

2025

10

Y

4.0

450550

3234

5025

12

Y

1.6

320380

2628

6.06.5

3032

16

Y

2.5

400440

2628

3035

18

Y

1.6

320350

2628

6.06.5

3035

24

Y

2.5

450500

2830

6.57.0

4045

硅青铜

3

I

1.6

260270

2730

16

6

I

1.6

300320

26

5.5

16

9

Y

1.6

300

2730

5.5

16

12

Y

1.6

310

27

5.57.5

16

20

Y

22.5

350380

2730

1620

白铜

3

I

1.6

280

2228

16

6

I

1.6

270330

2228

16

9

Y

1.6

300330

2228

16

10

Y

1.6

300360

2228

16

12

Y

1.6

350400

2228

18

350400

2428

25

350400

2628

25

370420

2628

78  试述铜及铜合金等离子弧焊接的焊接工艺。

采用直流正接法转移弧,非穿透法,采用小孔法时焊缝易烧穿。焊接工艺参数见表52

52  纯铜和黄铜等离子弧焊焊接工艺参数

材 料

焊件

厚度

(mm)

钨极

直径

(mm)

钨极

内缩量

(mm)

喷嘴

孔径

(mm)

保护罩与焊件距离(mm)

保护气

流量

(L/min)

聚焦气

流量

(L/min)

纯铜

6

5

33.5

4

810

1214

10

5

33.5

4

810

2022

16

5

33.5

4

810

2123

8

6

10.2

10

33.3

黄铜

6

3

25  10

材 料

离子气流量(L/min)

焊接电流

(A)

送丝速度

(cm/min)

     

纯铜

44.5

4.55

140170

160190

I形坡口对接,正反面各焊一层

44.5

4.55

210220

220240

Y形坡口60°钝边2±0.5mm,正反面各焊3

55.5

210240

240260

正面焊4,反面焊3

11.6

670

7.2

焊速48cm/min氩气压力0.15MPa喷嘴端部与聚焦孔间距45mm

黄铜

44.5

280290

无坡口,无间隙,不加丝,不预热

79  试述铜及铜合金气焊的焊接工艺。

⑴气焊火焰  气焊纯铜和青铜时,采用中性焰,气焊黄铜时使用弱氧化焰,此时焊缝表面被生成的氧化锌层覆盖,可改善锌的蒸发及防止产生气孔。

⑵预热  薄板、小尺寸焊件的预热温度为400500℃,厚大焊件的预热温度需提高至600700℃。黄铜、青铜的预热温度可适当降低。

⑶焊丝和熔剂  焊丝牌号见表46。熔剂主要由硼酸盐、卤化物等组成,见表53,其作用是去除熔池中的氧化物。

53  铜和铜合金气焊、碳弧焊用熔剂

   

化学成分(质量分数)  %

Na2B4O7

H3BO3

NaF

NaCl

KCl

标准

 

CJ301

17.5

77.5

CJ401

7.59

2730

49.552

非标准

1

20

70

10

2

56

22

3

68

10

20

4

LiCl15

KF7

30

45

   

化学成分(质量分数)(%)

熔 点 ()

        

  

650

铜、铜合金气焊、钎焊

标准

 

CJ301

AlPO45

560

青铜气焊

CJ401

LiAl13.515

铜、铜合金气焊及碳弧焊

非标准

1

2

K2CO322

3

碳粉2

4

Na2CO33

铝青铜气焊

⑷焊接工艺  采用左焊法,并用最大焊速,焰心离焊件的距离应小于6mm,尽量采用7°~10°的上坡焊。

焊后为细化晶粒,可进行锤击焊件。薄件焊后可立即沿焊缝两侧约100mm的范围内进行锤击,板厚5mm以上的焊件需加热至500600℃后进行锤击,然后再加热至500600℃在水中急冷,黄铜则应在焊后进行500的退火处理,经过这样的处理,接头的力学性能基本接近母材水平。

气焊纯铜的焊接工艺参数,见表54

54  纯铜气焊的焊接工艺参数

焊件厚度

mm

焊丝直径

mm

根部间隙

mm

乙炔流量

L/min

预热气流量

L/min

焊距型号

焊嘴号

1.5

3.0

4.5

6.0

9.0

12.0

1.6

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

0

1.5

2.0

3.0

4.5

4.5

4

6

8

12

14

16

0

0

12

12

16

16

H012

H016

H0112

H0112

H0112

H0112

45

34

12

23

34

34

80  试述铜及铜合金碳弧焊的焊接工艺。

利用碳棒作电极进行焊接的电弧焊方法称为碳弧焊。由于其电弧功率比气体火焰大,热量集中,因此在提高生产率、减少焊件受热变形和防止接头过热方面都比气焊有明显的优点。但碳极烧损太快,影响电弧稳定燃烧,并限制了电流密度的增大,所以目前只用于焊接一些不重要的中薄铜焊件。

⑴电极和焊线  电极有碳棒和石墨极两种,直径1020mm,长度200500mm。石墨极允许使用的焊接电流密度(26A/mm2)比碳极(12A/mm2高得多,应用较广。为使电弧稳定地燃烧,应将电极端部加工成30°的尖角。

纯铜碳弧焊用焊丝HS202,黄铜碳弧焊用焊丝HS221HS222(表46)。

纯铜碳弧焊的焊剂成分见表55

55  纯铜碳弧焊焊剂成分

序号

成分(质量分数)

硼砂

硼酸

氯化钠

酸性磷酸钠

硅石

木炭

碳酸钾

1

2

3

4

70

68

68

22

10

20

33

15

15

15

15

2

2

45

⑵焊接工艺参数  纯铜碳弧焊的焊接工艺参数见表56

56  纯铜碳弧焊焊接工艺参数

焊件厚度

mm

焊丝直径

mm

电极直径(mm

焊接电流

A

电弧电压

V

预热温度

(℃)

碳极

石墨极

12

25

68

910

2

23

4

5

15

15

18

22

12

12

15

18

140180

220300

320380

450550

3238

3238

3540

4042

200300

200300

300400

300400

⑶焊接工艺  电源采用直流正接,长弧焊,焊接黄铜时弧长要适当缩短,以减少锌的烧损。焊件厚度小于5mm时,开I形坡口;超过5mm时采用Y形或双Y形坡口、间隙、钝边为23mm。焊后可对焊缝进行锤击和热处理(加热至500650℃,水中急冷)。

81  试述铜及铜合金手弧焊的焊接工艺。

铜及铜合金手弧焊的焊缝含氧含氢量较高,锌蒸发严重,不但容易产生气孔,而且焊后接头强度低,导电、导热性严重下降。因此,纯铜和大多数铜合金不推荐采用手弧焊,仅是青铜、白铜的手弧焊质量尚可。

⑴焊条  铜及铜合金手弧焊用焊条见表57

57  铜及铜合金焊条

焊条型号

焊条牌号

焊芯成分

   

TCu

TCuSi

TCuSnB

TCuAl

T107

T207

T227

T237

纯铜

硅青铜

锡磷青铜

铝青铜

焊接纯铜

焊接纯铜、硅青铜、黄铜

焊接纯铜、黄铜、磷青铜

焊接各种铜合金

⑵焊接工艺  由于焊条药皮均为碱性低氢型,故电源采用直流反接。纯铜手弧焊的焊接工艺参数见表58。板厚大于3mm的焊件,焊前应预热至400600℃。

58  纯铜手弧焊焊接工艺参数

焊件厚度

mm

坡口形式

焊条直径

mm

焊接电流(A

   

不 预 热

2

3

4

5

6

8

10

22

I

I

I

Y

Y

Y

Y

Y

3.2

3.24

4

45

45

56

56

48

100160

140180

180240

200280

200280

200280

240280

100150

160210

200260

82  试述铜及铜合金埋弧焊的焊接工艺。

⑴焊剂  可采用HJ431HJ260HJ150等多种焊剂。

⑵焊丝  可采用T1T2纯铜丝,TUP脱氧铜丝及HS201HS202等。

⑶焊接工艺参数  铜及铜合金埋弧焊焊接工艺参数见表59

59  铜及铜合金埋弧焊焊接工艺参数

 

焊件厚度(mm

接头、坡口形式

焊丝直径

mm

焊接电流

A

电弧电压

V

焊接速度

m/h

   

纯铜

56

对接I形坡口

 

500550

3842

4540

 

1012

 

700800

4044

2015

 

1620

 

8501000

4550

128

 

2530

对接U形坡口

 

10001100

4550

86

 

3540

 

12001400

4855

64

 

1620

对接、单面焊

 

8501000

4550

128

 

2530

角接U形坡口

 

10001100

4550

86

 

3540

 

12001400

4855

64

 

4560

 

14001600

4855

53

 

黄铜

4

 

1.5

180200

2426

20

单面焊

4

 

1.5

140160

2426

25

双面焊

8

 

1.5

360380

2628

20

单面焊

8

 

1.5

260300

2830

22

封底焊缝

12

 

2.0

450470

3032

25

单面焊

12

 

2.0

360375

3032

25

封底焊缝

18

 

3.0

650700

3234

30

封底焊缝

18

 

3.0

700750

3234

30

第二道

铝青铜

10

I形坡口

焊剂层厚度(mm) 25

450

3536

25

双面焊

15

Y形坡口

 

550

3536

25

第一道

15

Y形坡口

 

650

3638

20

第一道

15

Y形坡口

 

650

3638

25

封底焊缝

26

Y形坡口

 

750

3638

25

第一道

26

Y形坡口

 

800

3638

20

第二道(外层)

⑷垫板  铜及铜合金埋弧焊时应使用热板。垫板材料为石墨、不锈钢及焊剂垫等。

83  试述钛及钛合金的分类及特性。

钛是一种非磁性材料,具有密度小(4.5g/cm3)、强度高(比铁约高1倍)、较好的高温强度和低温韧性以及良好的耐腐蚀性等特点。钛在885以下时,具有密集六方晶格称为α钛。在885产生同素异晶转变,晶格变为体心立方晶格称为β钛。钛长时间在高温停留,晶粒容易长大,快速冷却时,容易生成不稳定的针状α钛组织称为“钛马氏体”,其强度较高,塑性较低。

钛加入合金元素后可改善加工性能和力学性能,常加的合金元素有AlVMnCrMo等,按照成分和在室温时的组织不同,钛和钛合金可分为:

⑴工业纯钛  按其纯度可分为TA1TA2TA3等牌号,其中TA1的杂质最少,少量杂质将使强度增高、塑性降低,故TA1的强度最低(σb300500MPa)、塑性最好(δ为30%)。

工业纯钛有良好的焊接性。

⑵α钛合金  钛中加入了AlSn等元素,牌号为TA6TA7,有良好的高温强度和抗氧化性。

α钛合金有良好的焊接性。

⑶β钛合金  钛中加入了MnVMoCr等元素,牌号为TB1TB2。热处理后强度较高(TB1的σb700MPa),塑性也较好,而且具有良好的加工性,但耐热性稍差,体积质量大、成本高。

β钛合金的焊接性不良。

⑷α+β钛合金  钛中加入了AlSeMoMnCr等元素,牌号为TC1TC2。可通过热处理如化,加工性能良好,但高温强度低于α钛合金。

α+β钛合金焊接性很差,很少用于焊接结构。

84  试述钛及钛合金的焊接性。

⑴化学活性大  钛和钛合金不仅在熔化状态,即使在400以上的高温固态也极易被空气、水分、油脂、氧化皮等污染,吸收O2N2H2C等元素,使焊接接头的塑性及冲击韧度下降,并易引起气孔。因此,施焊时对焊接熔池、焊缝及温度超过400的热影响区都要妥善保护。

⑵热物理性能特殊  钛和钛合金和其它金属比较,具有熔点高、热容量较小、热导率小的特点,因此焊接接头易产生过热组织,晶粒变得粗大,特别是β钛合金,易引起塑性降低,所以在选择焊接参数时,既要保证不过热,又要防止淬硬现象。由于淬硬现象可通过热处理改善,而晶粒粗大却很难细化,因此为防止晶粒粗大,应选择硬参数。

⑶冷裂倾向较大  溶解于钛中的氢在320时和钛会发生共析转变,析出TiH2,引起金属塑性和冲击韧度的降低,同时发生体积膨胀而引起较大的应力,严重时会导致产生冷裂纹。

⑷易产生气孔  产生气孔的气体是氢。因氢在钛中的溶解度随温度升高而下降,焊接时,沿熔合线附近加热温度高,会引起氢的析出,因此气孔常在熔合线附近形成。

⑸变形大  钛的弹性模量约比钢小一半,所以焊接残余变形较大,并且焊后变形的矫正较为困难。

85  试述钛及钛合金焊接方法的选择及常用的焊前清理方法。

由于钛及钛合金的化学活性大,易被氧、氮、氢所污染,所以不能采用手弧焊、CO2气体保护焊等焊接方法进行焊接。目前常用的焊接方法是氩弧焊、埋弧焊和真空电子束焊等,其中尤以钨极氩弧焊用得最为普遍。

近年来等离子弧焊、电阻点焊、缝焊、钎焊和扩散焊得到应用。

钛和钛合金焊件的表面,焊前一定要进行认真的清理,因污物易在焊缝中产生气孔和非金属夹杂,使焊缝的塑性和耐腐蚀性显著下降。常用的清理方法如下:

⑴机械清理  用切削加工、喷砂、喷丸或钢丝刷清除焊接区的污物和氧化皮等。

⑵化学清理  将焊件及焊丝在酸液中进行清洗,使焊件表面去净氧化物,呈银白色金属光泽为止,酸洗液的配方见表60。酸洗后在流动的清水中洗净,焊前再用丙酮或酒精擦净焊丝及焊件焊接区域的表面。

60  钛及钛合金的酸洗溶液配方

 

酸 洗 溶 液 配 方

        

1

2

盐酸250mg/L,氯化钠50g/L

量分数为20%的氢氟酸,质量分数为30%的硫酸

室温,酸洗1520min

溶液温度2530℃,酸洗510min

86  试述钛及钛合金钨极氩弧焊的焊接工艺。

⑴局部保护  钛及钛合金焊接时,不仅要保护焊缝区和熔池区,并且对加热温度超过400的热影响区和焊缝背面也要进行保护,常用的局部保护方法见图12。保护效果以焊缝及热影响区表面颜色为标志见表61

 

61  焊缝和热影响区的表面颜色

焊缝级别

        

     

银白,淡黄

深黄

金紫

深蓝

银白,淡黄

深黄

金紫

深蓝

1

允许

不允许

不允许

不允许

允许

不允许

不允许

不允许

2

允许

允许

允许

3

允许

允许

 

⑵接头形式  钛及钛合金的接头形式及坡口尺寸见表62

⑶焊丝  焊丝牌号有TATC两大系列,通常采用同质材料,为改善接头塑性,可用比母材合金化程度稍低的焊丝,例如焊接TC4可以用TC3焊丝。

⑷焊接工艺参数  钛及钛合金手工钨极氩弧焊和自动钨极氩弧焊的焊接工艺参数,分别见表63、表64 

63  钛和钛合金手工钨极氩弧焊焊接工艺参数

焊件厚度

 (mm)

钨极直径

(mm)

焊丝直径

(mm)

焊道层数

焊接电流

(A)

氩气流量 (L/min)

喷嘴

保护罩

背面

0.5

1

2

1

1

2

1

1

1.6

1

1

1

2030

3040

6080

68

810

1014

1418

1620

2025

410

410

612

3

5

3

3

1.63.0

3

2

3

80110

100130

1115

1216

2530

2530

815

815

10

3

3

6

120150

1216

2530

815

 

64  钛和钛合金自动钨极氩弧焊焊接工艺参数

     

不 加 填 充 焊 丝

加 填 充 焊 丝

焊件厚度(mm

0.8

1.5

2.0

1.5

2.5

3.0

电极直径(mm

1.6

1.6

1.62.4

1.6

1.62.4

2.43.2

焊丝直径(mm

1.6

1.62.0

1.62.3

送丝速度(mm/min

55

55

50

电弧电压(V

10

10

12

10

12

12

焊接电流(A

2535

90100

190200

120130

200210

220230

焊接速度(mm/min

250

250

250

300

300

250

喷嘴内径(mm

1416

1416

1620

1416

1620

1620

氩气流量

L/min

焊枪

保护罩

衬垫

7

14

2

7

14

2

10

23

2.5

7

18

2.5

10

23

3

10

23

3

 

87  试述钛及钛合金熔化极氩弧焊的焊接工艺。

熔化极氩弧焊有较大的热功率,适用于320mm中厚板的焊接。这种方法具有焊接速度高、成本低、气孔倾向也比钨极氩弧焊少的优点。但主要缺点是飞溅较大,影响焊缝成形和区域保护。短路过渡适于较薄件焊接,喷射过渡适于较厚件焊接。由于熔化极焊接时填丝较多,故焊件的坡口角度较大,厚1525mm一般选用90°、Y形坡口。焊接工艺参数,见表65。

表65  钛和钛合金自动熔化极氩弧焊焊接工艺参数

焊件厚度

(mm)

焊丝直径

(mm)

送丝速度

(mm/min)

电弧电压

(V)

焊接电流

(A)

焊接速度

(mm/min)

喷嘴内径

(mm)

氩气流量

(L/min)

3.0

6.0

12.0

15.0

1.6

1.6

1.6

1.6

550650

750800

9501000

10001100

20

25

40

45

250260

300320

340360

350370

380

380

380

380

2025

2025

2025

2025

4045

4045

4045

4045

88  试述钛及钛合金埋弧焊的焊接工艺。

埋弧焊已成功地用于焊接中厚板的钛及钛合金焊件。由于钛及钛合金具有活泼的化学性能,所用焊剂除应具备一般焊剂所共同的性质外,还需具有特别良好的隔绝空气的保护作用,确保焊缝金属不发生氧化反应、不受氢的有害影响。因此,现有各种焊剂都不能使用。目前生产中使用成功的一种特殊焊剂成分(质量分数)为:   

CaF279.5%BaCl219%NaF1.5%。这是一种无氧焊剂,要用化学纯原料配制。其中CaF2为基本造渣剂,BaCl2用于稳弧,NaF含量不多,作用是细化晶粒。

焊接电源采用交、直流均可,但用直流反接时焊缝原成形较好,生产率也较高。

焊接接头反面的保护,可用于母材上切取的钛垫板,也可用紧贴背面的焊剂垫。工业纯钛埋弧焊的焊接工艺参数,见表66

66  工业纯钛埋弧焊焊接工艺参数

焊件厚度(mm

接头形式

焊丝直径(mm

焊接电流(A

电弧电压(V

焊接速度(m/h

1.51.8

2.02.5

2.53.0

3.05.0

5.08.0

8.012.0

对接

1.5

2.02.5

2.02.5

2.53.0

2.53.0

3.04.0

160180

190200

220250

250320

320400

-400580

3034

3234

3234

3436

3436

3436

6065

50

50

4550

4550

4045

2.03.0

搭接

2.02.5

250300

3034

4045

3.05.0

角接

2.53.0

250300

3034

4045

焊后除渣工作必须在焊缝金属冷至300以下时进行。

埋弧焊的主要缺点是成本较高,灵活性较差,工艺设备也较复杂。

89  试述钛及钛合金等离子弧焊的焊接工艺。

钛及钛合金等离子弧焊具有能量集中、单面焊双面成形、弧长变化对熔深程度影响小、无钨无杂、气孔少和接头性能好等优点,可用“小孔型”和“熔透型”两种方法进行焊接。“小孔型”一次焊透的适合厚度为2.515mm,“熔透型”适用于各种厚度,但一次焊透的厚度较小,厚度3mm以上需开坡口,填丝多层焊。为加强保护,可以使用氩弧焊拖罩,只是随厚度增加和焊速提高,拖罩长度要适当加长。由于高温等离子焰流过小孔,为保证小孔的稳定,焊件背面不得使用垫板。15mm以上钛材焊接时可以开Y形或形坡口,钝边取68mm,用“小孔型”等离子弧焊封底,然后用埋弧焊、钨极氩弧焊或“熔透型”等离子弧焊填满坡口。由于氩弧焊封底时,钝边仅1mm左右,故用等离子弧焊封底可大大减少焊接层数、填丝量和角变形,并能提高生产率和降低焊接成本。

等离子弧焊的焊接工艺参数见表67

67  等离子弧焊的焊接工艺参数

焊件厚度

(mm)

喷嘴孔径

(mm)

电流强度

(A)

电弧电压

(V)

焊接速度

(m/min)

送丝速度

(m/min)

焊丝直径

(mm)

氩气流量(L/min)

离子气

保护气

拖罩

背面

0.2

0.4

1

3

6

8

10

0.8

0.8

1.5

3.5

3.5

3.5

3.5

5

6

35

150

160

172

250

 

 

18

24

30

30

25

7.5

7.5

12

23

18

18

9

 

 

 

60

68

72

46

 

 

 

1.5

1.5

1.5

1.5

0.25

0.25

0.5

4

7

7

7

10

10

12

15

20

20

20

 

 

15

20

25

25

25

2

2

2

6

15

15

15

90  试述镁及镁合金的焊接性。

⑴粗晶  镁的熔点仅为651,导热快,焊接时要用大功率热源,所以焊缝及热影响区金属易产生过热和晶粒长大。

⑵氧化和蒸发  镁的氧化性极强,在焊接高温下,易形成氧化镁(MgO),MgO熔点高达2500,且密度大(3.2g/cm3),在熔池中易形成细小片状的固态夹渣。在高温下,镁还容易和空气中的氮化合成镁的氮化物,使接头性能变坏。

镁的沸点不高,仅为1100,因此在电弧高温下很易蒸发。

⑶热应力  镁及镁合金的线膨胀系数约为钢的2倍(铝的1.2倍),所以焊接时产生较大的热应力,增加产生裂纹的倾向和加大焊件变形。

⑷热裂纹  镁容易和一些合金元素如CuAlNi等形成低熔点共晶(如Mg-Cu共晶熔点为480Mg-Al共晶熔点为430Mg-Ni共晶熔点为508)所以热裂纹倾向较大。

⑸气孔  氢在镁中的溶解度随着温度的降低而急剧减少,因此焊缝中易产生气孔。

91  试述镁及镁合金的焊前准备工作。

⑴选用焊丝  常用与母材化学成分相同的材料,但在焊接镁-锰系合金MB8时,为减少裂纹倾向,应选用MB3焊丝。

焊丝在使用前,表面必须清理,清理方法有机械法及化学法两种:机械法是用刀具或刷子去除表面氧化皮;化学法是将焊丝浸入到质量分数为20%25%的硝酸溶液中,浸蚀2min,然后在5090℃的热水中进行冲洗,再干燥。清理后的焊丝最好能在当天用完。

⑵清理工件表面  为了防止腐蚀,镁合金均需进行氧化处理,使其表面有一层铬酸盐填充的氧化膜,这层氧化膜是焊接时的重大障碍,焊前必须彻底清除,清理方法有机械法和化学法两种。机械法是用刮刀或ф0.15~ф0.25mm直径的不锈钢丝刷从正、反面将焊缝区2530mm内杂物及氧化膜除掉。板厚小于1mm时,焊口背面的氧化膜可不必清除,以防止产生烧穿、塌陷等现象。化学法包括表面脱脂、碱浸蚀和进行中和处理等工序,见表68

68  焊件焊前的化学处理

序号

工作内容

槽液成分(g/L

工作温度(℃)

处理时间(min

1

脱脂

NaOH     1025

Na3PO4   4060

Na2SiO3  20  30

6090

515将零件在槽液中抖动

2

在流动热水中洗

 

5090

45

3

在流动冷水中洗

 

室温

23

4

碱腐蚀

NaOH    350450

MB8,7080

MB3,6065

23

56

5

在流动热水中洗

 

5090

23

6

在流动冷水中洗

 

室温

23

7

在铬酸中和处理

CrO3    150250

SO4     0.4

室温

510或将零件上的锈除尽为止

8

在流动冷水中洗

 

 

23

9

在流动热水中洗

 

5090

13

10

用干燥热风吹干

 

5090

吹干为止

92  试述镁及镁合金钨极氩弧焊的焊接工艺。

⑴焊接电源  采用交流电源。

⑵坡口形式及尺寸  见表69

 

⑶焊接工艺参数  变形镁合金的手工钨极氩弧焊、自动钨极氩弧焊的焊接工艺参数及铸造镁合金的氩弧焊焊接工艺参数,分别见表70、表71、表72

70  变形镁合金的手工钨极氩弧焊工艺参数

焊件厚度

(mm)

接头形式

钨极直径

(mm)

焊丝直径

(mm)

焊接电流

(A)

喷嘴孔径

(mm)

氩气流量

 (L/min)

焊接

层数

11.5

1.53.0

35

6

18

12

20

I形坡口对接

同上

同上

V形坡口对接

同上

同上

V形坡口对接

2

3

34

4

5

5

6

2

23

34

4

4

5

5

6080

80120

120160

140180

160250

220260

240280

10

10

12

14

16

18

18

1012

1214

1618

1618

1820

2022

2022

1

1

2

2

2

3

4

 

71  变形镁合金的自动钨极氩弧焊工艺参数

焊件厚度

(mm)

接头形式

焊丝直径

(mm)

氩气流量

 (L/min)

焊接电流

(A)

送丝速度

 (m/h)

焊接速度

 (m/h)

  

2

3

5

6

10

12

I形坡口对接开I形坡口对接

I形坡口对接

I形坡口对接

V形坡口对接

V形坡口对接

2

3

3

4

4

4

810

1214

1618

1820

2022

2225

75110

150180

220250

250280

280320

300340

5060

4555

8090

7080

8090

90100

2224

1921

1820

1315

1112

911

反面用垫板的单面单层焊接

 

72  铸造镁合金氩弧焊工艺参数

焊件厚度

(mm)

焊接电流

(A)

钨极直径

(mm)

喷嘴孔径

(mm)

焊丝直径

(mm)

Ar氩气流量

 (L/min)

氩气压力

 (MPa)

缺陷深度

(mm)

焊接层数

5

60100

23

810

35

79

0.20.3

5

1

5.110

90130

34

810

35

79

0.20.3

5

5.110

1

13

10.120

100150

35

811

35

811

0.20.3

5

5.110

10.120

1

13

25

20.130

120180

46

913

56

1013

0.20.3

5

5.110

10.120

20.130

1

13

25

38

30.1

150250

56

1014

56

1015

0.20.3

5

5.110

10.120

20.130

30

1

13

25

38

6以上

 

⑷施焊技术  板厚5mm以下时采用左焊法, 大于5mm时采用右焊法。 焊接水平位置对接焊缝时,焊枪轴线与已焊过的焊缝成70°~90°。焊枪与焊丝轴线所在的平面与焊件表面垂直,焊丝应贴近焊件表面送进,焊丝与焊件间的夹角为5°~15°。焊丝端部不得浸入熔池,防止在熔池内残留氧化膜,焊丝应作前后不大的往复运动,不作横向摆动,这样可借助于焊丝端头对熔池的搅拌作用,破坏熔池表面的氧化膜并便于控制熔池高度。

焊接时应尽量压低电弧(2mm左右),以充分发挥电弧的阴极破碎作用,并使熔池受到搅拌便于气体逸出熔池。焊接速度应尽可能地快些,以减少焊件过热,防止烧穿。

93  试述镁及镁合金气焊的焊接工艺。

镁及镁合金的气焊主要用于铸件的焊补。

⑴气焊熔剂  采用以氟化物为主的熔剂,其配方(质量分数)为:纯氟化锂365、纯氟化钙17%、纯氟化钡20%、纯氟化镁18%、纯氟化钠9%、水分不超过1%、杂质不超过1%