根據(jù)所含的合金元素,變形鋁及鋁合金可分為八大類(lèi)。
純鋁(1000 系列)不包含合金元素并且被認(rèn)為是熱處理不可強(qiáng)化的。由于它具有卓越的抗蝕性,最初用于化工容器和管道。由于它優(yōu)越的導(dǎo)電性能,這一系列也被用于電力及有軌電車(chē)上的導(dǎo)電軌條。很容易用1100 和4043 焊絲焊接。
鋁銅(2000 系列)加入銅獲得了較好的強(qiáng)度。這一系列是熱處理可強(qiáng)化的。主要用于飛機(jī)部件,鉚釘和標(biāo)準(zhǔn)件產(chǎn)品。由于它熱裂紋的敏感性大,多數(shù)2000 系列的合金都被認(rèn)為不適于電弧焊接。這些合金通常推薦用4000 系列焊絲焊接。如4043 和4145 都具有較低熔點(diǎn)因此減少了熱裂紋的可能性。這些合金僅被部分用于焊接應(yīng)用。
鋁錳(3000 系列)一般用于制造業(yè)和建筑業(yè)的熱處理不可強(qiáng)化的鋁合金。由于強(qiáng)度適中,用于地鐵、輕軌及汽車(chē)、集裝箱等行業(yè)的焊接,發(fā)展前途十分廣泛。
鋁硅(4000 系列)硅的加入降低了鋁的熔點(diǎn)并提高了流動(dòng)性。它主要用途是作為填充金屬。4000 系列具有很好的可焊性并被認(rèn)為是不可熱處理強(qiáng)化的合金。4047 因其流動(dòng)性好適合釬焊和氣焊,因此成為汽車(chē)換熱器選用的焊絲。
鋁鎂(5000 系列)鎂被添加到鋁中后,合金具有卓越的可焊性,具有焊接接頭強(qiáng)度接近母材強(qiáng)度并且不易產(chǎn)生熱裂紋。實(shí)際上,5000 系列是所有不可熱處理強(qiáng)化合金中強(qiáng)度最高的。由于它的良好的抗腐蝕性,被用于化學(xué)儲(chǔ)存容器和低溫壓力容器,還有建筑結(jié)構(gòu)設(shè)施、軌道交通車(chē)廂、汽車(chē)、傾卸卡車(chē)和橋梁。
鋁鎂硅(6000 系列)具有中等強(qiáng)度,是可熱處理強(qiáng)化的合金。常用于汽車(chē)、管道、軌道交通、建筑和擠壓設(shè)備。6000 系列在某種程度上易產(chǎn)生熱裂紋。但也可以通過(guò)選擇正確的填充合金來(lái)避免。考慮抗裂性
4043 是最常與這一系列合金結(jié)合的填充焊絲,若考慮焊后需要進(jìn)行變形加工則選用5356 或5183。
其它(8000 系列)鋁與其它元素(如,鋰)組合成的合金都?xì)w于這一系列。大多數(shù)的此類(lèi)合金不常用,但他們具有良好的硬度,主要用于飛機(jī)工業(yè)。對(duì)這些可熱處理強(qiáng)化的合金的填充焊材可選擇4000 系列焊絲。
適用于鋁及鋁合金的焊接方法很多,各種方法有其各自應(yīng)用場(chǎng)合。目前可用的焊接方法簡(jiǎn)述如下:
(1)氣焊氣焊是用氣體火焰(常用氧-乙炔焰)產(chǎn)生的熱使被連接的金屬表面逐漸熔化從而接合起來(lái)。由于熱功率較電弧焊低,熱量較分散,因此焊件變形大,生產(chǎn)率低,焊縫晶粒粗大,組織疏松。這種方法雖然設(shè)備簡(jiǎn)單方便,但只推薦用于焊接厚度不大且不重要的鋁結(jié)構(gòu)及薄板對(duì)接和鑄件補(bǔ)焊等。
(2)焊條電弧焊可用簡(jiǎn)單、便宜的便攜式設(shè)備進(jìn)行焊接。但是鋁電焊條的焊接工藝性很差,接頭質(zhì)量不高,僅在要求不嚴(yán)的場(chǎng)合和修復(fù)時(shí)有一些應(yīng)用。
(3)鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊(簡(jiǎn)稱(chēng)TIG 焊) 這種方法是在惰性氣體(氬、氦或氬氦混合氣體)保護(hù)下施焊,熱量比較集中,電弧燃燒穩(wěn)定,焊縫金屬致密,接頭的強(qiáng)度和塑性高,可獲得滿(mǎn)意的優(yōu)質(zhì)接頭,因而在鋁及鋁合金的焊接中獲得廣泛應(yīng)用。對(duì)于薄板、全位置焊接,20 世紀(jì)60 年代以來(lái)還發(fā)展了一種鎢極脈沖氬弧焊,其焊件變形小,接頭熱影響區(qū)窄,特別適用于鍛鋁、硬鋁等高強(qiáng)度鋁合金的焊接。
(4)熔化極惰性氣體保護(hù)電弧焊(簡(jiǎn)稱(chēng)MIG 焊) 由于焊絲為電極,可用比TIG 焊大得多的電流,焊接速度快,熱影響區(qū)小,生產(chǎn)效率比TIG 焊高,可焊接大厚件,工業(yè)上應(yīng)用很廣。MIG 焊也可以采用脈沖電源,采用脈沖電源平均焊接電流小,可用于薄板或全位置焊接。
(5)釬焊釬焊是利用比鋁及鋁合金母材熔點(diǎn)低的釬料填充接頭間隙實(shí)現(xiàn)連接的方法。在熔焊和電阻焊難適用的場(chǎng)合有較多的應(yīng)用。各種焊接方法對(duì)鋁及鋁合金的適應(yīng)性如表所示:
按焊接方法的不同,采用的焊接材料也不同。鎢極氬弧焊(TIG焊)和氣焊手工填充絲一般用切成一定長(zhǎng)度的直條焊絲,自動(dòng)填充絲時(shí)也可采用盤(pán)裝焊絲。而熔化極氬弧焊(MIG 焊)則采用盤(pán)裝或桶裝焊絲。手工電弧焊需選用電焊條。氣焊時(shí)還需配合使用粉末狀氣焊熔劑(又稱(chēng)焊粉)。