鄭州HS311鋁和鋁合金焊絲 鋁焊條 鋁焊絲
HS301鋁和鋁合金焊絲 相當(dāng) AWS ER1100 JIS A1100
Si Fe Al
熔敷金屬力學(xué)性能（采用純鋁作為對接試板）
試驗項目
≥64 - 69～78
HS321鋁和鋁合金焊絲
HS331鋁和鋁合金焊絲 相當(dāng) AWS ER5556 JIS A5556
鋁和鋁合金焊絲使用說明:
氬弧焊是焊接鋁及鋁合金較完 善的方法。由于氬氣的保護作用和氬離子對氧化膜的陰極破碎作用，氬弧焊可以不用焊劑，這就避免了焊后殘渣對接頭的腐蝕。此外，焊接時氬氣 流對焊接區(qū)的沖刷，使接頭顯著泠卻，從而改善了接頭的組織和性能。但是由于不用焊劑，焊前清理要求比其它方法嚴格。氬弧焊可采用鎢極或熔 化極，手工或自動（半自動）。方法選擇是根據(jù)工件結(jié)構(gòu)大小或生產(chǎn)條件決定。薄板結(jié)構(gòu)一般用鎢極手工氬弧焊，而厚板就用熔化極氬弧焊。鎢極手工氬弧焊時，一般采用交流電元，而熔化極氬弧焊時則采用直流反接。
氧-乙炔氣焊是一種比較簡單、靈活的焊接方法 ，設(shè)備也簡單，適用于薄板和小零件焊接，但其熱量分散、生產(chǎn)率較低，變形大、接頭軟化嚴重。氣焊時應(yīng)采用中性焰或輕微化焰，用氧化焰會使 熔池氧化嚴重，而乙炔過多會促使焊縫產(chǎn)生氣孔。薄板焊接時好采用左向焊法，以防止過熱燒穿。因為鋁在高溫使色澤不變，施焊時可在起焊處 ，用焊絲不斷地試探性的撥動加熱處的金屬表面，當(dāng)感到加熱處已帶粘性，并且粘有焊劑的焊絲端頭掉下的熔滴與加熱金屬能熔合在一起時，說明 該處也達熔化溫度，可立即進行焊接。也可看被焊處表面的氧化膜若微微起皺，這時便達熔化溫度，即可施焊。鋁及鋁合金氣焊時必須使用焊劑， 焊劑可用水調(diào)成膏狀，焊時涂在焊件表面或粘在焊絲上。
焊前在焊縫區(qū)域應(yīng)用堿蝕法來清洗鋁板上的油污、氧化物等雜物 。焊后在焊縫區(qū)域尚留有的焊劑及殘渣務(wù)必用熱水洗刷干凈，以免產(chǎn)生腐蝕。
一、鋁及鋁合金焊接材料應(yīng)用 純鋁焊絲ER1100
鋁硅合金焊絲ER4047
鋁硅合金焊絲ER4043
鋁鎂合金焊絲ER5356
鋁銅合金焊絲ER2319
（GB/T 3190-1996）
新 牌 號 舊 牌 號 新 牌 號 舊 牌 號 新 牌 號 舊 牌 號
注意：
（1）“原”是指化學(xué)成分與新牌號等同，且都符合GB3190－82規(guī)定的舊牌號。
與黑色金屬相比，鋁的焊接比較困難，尤其是硬鋁、超硬鋁和鑄鋁。鋁的焊接工藝性差主要表現(xiàn)在氧化膜難去除。
烏克蘭巴頓焊接研究所60年代初期在焊接鈦合金時發(fā)明了活性焊劑，當(dāng)時是在金屬表面涂一層薄薄的混合物，涂層的主要作用是壓縮電弧，而不是對熔池產(chǎn)生化學(xué)作用。美國愛迪生焊接研究所(EWI)于90年代開始了活性焊劑的研制，并在海軍連接中心(NJC)的資助下，由EWI和其他的一些成員進行了工藝評定，目前在美國活性焊劑已獲得商業(yè)上的應(yīng)用。英國TWI焊接研究所已把應(yīng)用活性焊劑作為研究核心展開基本的研究?；钚院竸┑闹饕饔檬菈嚎s電弧，而不是對熔池產(chǎn)生化學(xué)作用，但是利用焊劑活性破碎或還原鋁的氧化膜也是可行的。藥芯鋁焊絲就是釬料，本身含有某些活性元素，這些元素能起到釬劑作用。
使用藥芯鋁焊絲焊接鋁合金可以節(jié)約能源、提高生產(chǎn)效率，尤其在提高焊縫質(zhì)量方面成效顯著?；谒幮句X焊絲的TIG正極性焊接工藝，與傳統(tǒng)的交流TIG焊相比有很多優(yōu)點，比如焊縫外觀平整、光滑、熔深深、夾渣少、幾乎無氣孔等特點。
鑄造法是將還原粉加入鋁合金鑄錠中，充分壓實后形成藥芯錠。步把釬料制成多孔性的鑄造毛坯，然后把蜂窩狀坯料浸入活性焊劑溶液中，使溶液浸入坯料中的空隙。鑄錠冷卻后再進行擠壓。這種方法的工藝關(guān)鍵在于活性焊劑的預(yù)處理和添加工藝。
機械合金化法是根據(jù)粉末冶金的原理將粉狀原料進行混和、壓制、擠壓。其工藝過程是將還原粉、鋁粉，其他添加金屬粉充分混合，在一定溫度下對混合金屬粉加壓，使其形成有一定強度的粉錠，在可控氣氛中保溫、加壓使粉錠形成“釬焊錠”，終擠壓成材并用滾模拉絲的方法減徑。
層流擠壓法是利用連續(xù)鑄造和等溫擠壓技術(shù)制造藥芯焊絲，連鑄技術(shù)可以獲得組織均勻、成分穩(wěn)定的“蓮藕”鑄錠，等溫擠壓技術(shù)可以獲得填充系數(shù)穩(wěn)定的藥芯焊絲毛坯。
2藥芯焊絲的錠坯連鑄和等溫擠壓
層流擠壓法是將內(nèi)含活性焊劑的鋁焊料鑄錠以層流流動的形式擠壓變形，不含其他組元的鋁焊料以連鑄形式鑄成多孔鑄錠，鑄錠的外徑和內(nèi)孔尺寸恒定，將活性焊劑填充到內(nèi)孔中并壓實。
經(jīng)過壓實的含有活性焊劑的焊料錠有以下幾個特點：在不同橫截面上，焊劑與焊料比例恒定；活性焊劑內(nèi)可以添加增強顆粒(如SiC)以形成復(fù)合材料；焊劑被焊料充分包敷。
層流擠壓工藝的技術(shù)關(guān)鍵是焊劑與焊料的順序流動，形成順序流動的條件是兩種材料流變特性的一致性，材料的流變特性與溫度和壓應(yīng)力相關(guān)，調(diào)整擠壓溫度和擠壓力可以使兩種不同材料的流變特性相近，設(shè)計合理的擠壓模形狀可以使兩種材料始終以層流形式穩(wěn)定變形。
研究過程中采用的是等溫擠壓技術(shù)，在特定擠壓溫度和擠壓速度條件下可以獲得橫截面穩(wěn)定、填充系數(shù)均勻的藥芯焊絲。
3藥芯焊絲的拉拔與層繞
與實芯焊絲相比，藥芯鋁焊絲的內(nèi)部組織的主要特點如下：藥芯呈散沙狀、無粘度、無塑性，藥芯的變形和流動主要靠周圍材料變形時產(chǎn)生的擠壓力和摩擦力；焊絲變形能力明顯減小。
在藥芯焊絲的拉拔過程中，焊絲的變形分成兩部分，一部分是金屬的塑性變形，另一部分是內(nèi)部藥粉的流動和體積壓縮，這兩種變形相互作用、相互影響。金屬塑性變形能力決定了拉拔能否連續(xù)進行，藥芯的流變行為和體積壓縮程度關(guān)系到藥芯焊絲填充系數(shù)是否穩(wěn)定，進而影響藥芯焊絲的使用和焊接過程的穩(wěn)定。
由于藥芯的存在，藥芯焊絲的有效橫截面積比實芯焊絲小的多，所以藥芯焊絲拉拔過程中的斷絲現(xiàn)象普遍存在。優(yōu)化拉拔過程中焊絲變形方式是改善藥芯鋁焊絲拉拔加工性的有效途徑，研究中采用的輥模拉拔技術(shù)改善了焊絲變形方式，明顯提高了焊絲變形能力。
拉拔到成品尺寸的藥芯焊絲用層繞技術(shù)繞制成盤。
4結(jié)論
(1)研究過的藥芯鋁焊絲的制造方法有四種，其中層流擠壓法具工業(yè)應(yīng)用前景。
說明: HS301是含鋁大于99.5的純鋁焊絲,具有良好的可焊性和耐蝕性,以及優(yōu)良的塑性和韌性，但強度較低。
用途: 適用于氬弧焊及氧-乙炔氣焊純鋁及對接頭要求不高的鋁合金作為填充材料,廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)鋁制設(shè)備上。
焊絲化學(xué)成分(%)
≤0.3 ≤0.3 ≥99.5
σb(MPa) 冷彎(D=2T)度 保證值
注意事項:
1．焊前應(yīng)嚴格清除焊件邊緣和焊絲表面的氧化膜和油污，否則會使焊縫產(chǎn)生熔合不良并引起氣孔、夾渣等缺陷。
2．焊接時可采用墊板托住熔化金屬，以保證焊縫的成型。
HS311鋁和鋁合金焊絲 相當(dāng) AWS ER4043 JIS A4043
說明: HS311是一種通用性較大的鋁硅合金焊絲，焊縫金屬具有優(yōu)良的抗熱裂性能，也能保證一定的力學(xué)性能.但是在進行陽極化處理的場合,焊縫金屬與母材顏色不同,同時對鋁鎂金的焊接在焊縫中生成脆性Mg2Si，使接頭的塑性和耐蝕性降低。
用途: 常用于除鋁鎂金以外的鋁合金工件和鑄件氬弧焊及氧-乙炔氣焊時的填充材料,特別對易產(chǎn)生熱裂紋的熱處理強化鋁合金，可獲得較好的效果。
說明: HS311是鋁錳合金焊絲，焊縫金屬具有良好的耐蝕性和較純鋁高的強度，可焊性及塑性也很好。
用途: 適用于鋁錳及其它鋁合金的氬弧焊及氧-乙炔氣焊時作為填充材料。
說明: HS311是含少量鈦的的鋁鎂合金焊絲，焊縫金屬具有較好的耐蝕性和抗熱裂性能，強度高。
用途: 是鋁鎂合金氬弧焊及氧-乙炔氣焊的基本填充材料,在鋁鋅鎂合金的焊接及鋁鎂鑄件的補焊也被采用。
執(zhí)行GB10858-89標(biāo)準(zhǔn)
鋁及鋁合金焊絲廣泛應(yīng)用于鋁及鋁合金氬弧焊及氧-乙炔氣焊時作填充材料。
焊絲的選擇，主要根據(jù)母材的種類，對接頭的抗裂性能、力學(xué)性能及抗腐蝕性能等方面的要求綜合考慮。有時，當(dāng)某項成為主要矛盾時則選擇焊絲就 著重從解決這個問題入手。兼顧其它方面要求。如在一般情況下，焊接鋁及鋁合金都采用與母材成分相同或相近牌號的焊絲，這樣可以獲得較好的 耐蝕性，但焊接熱裂縫傾向大的熱處理強化鋁合金時，選擇焊絲，則主要從解決抗裂性入手，這時焊絲的成分就可與母材的差別很大。典型的鋁及 鋁合金焊接所選用的焊絲如下。
焊絲選用舉例
母材 可焊性 填充焊絲 氬弧焊 氣焊
L4純鋁 良好 良好 HS301
L5純鋁 良好 良好 HS301
LF3鋁鎂 較好 較好 HS331
LF5鋁鎂 較好 較差 HS331
LF21鋁錳 良好 很好 HS321
LF11硬鋁 很差 很差 HS311
LF12硬鋁 很差 很差 HS311
LF16硬鋁 較好 很差 HS311
LD2鍛鋁 較好 很差 HS311
LD5鍛鋁 較差 很差 HS311
LD10鍛鋁 較差 很差 HS311
LD4超硬鋁 較差 很差 HS331
性能特點：純鋁焊絲，鋁含量≥99.5%,有極好的抗腐蝕性能，很高的導(dǎo)熱與導(dǎo)電性能，以及極好的可加工性能。對經(jīng)陽極化處理的材料，需要配色時十分理想，推薦用于焊接1000系列鋁合金。
典型化學(xué)成份：Si≤0.03、Cu≤0.002、Zn≤0.013、Fe≤0.18 .Mn≤0.003，AL余量用途廣泛用于鐵路機車、電力、化學(xué)、食品等行業(yè)。
性能特點：本品為含硅12％的合金焊絲，適合焊接各種鑄造及擠壓成型鋁合金。低熔點及良好的流動性使母材焊接變形很小。
典型化學(xué)成份：Si 12、Mg≤0.10、Fe≤0.80、Cu≤0.03、Zn≤0.20、Mn≤0.15，AL余量
用途：焊接或堆焊輕質(zhì)合金加工業(yè)。
性能特點：本品為含硅5％的合金焊絲，適合焊接鑄鋁合金
典型化學(xué)成份：Si 5、Mg≤0.10、Fe≤0.04、Cu≤0.05 ，AL余量 用途：船舶、機車、化工、食品、運動器材 、模具、家具、容器、集裝箱
性能特點：本品為含鎂5％的合金焊絲，是一種用途廣泛的通用型焊材，適合焊接或表面堆焊5％鎂的鑄鍛鋁合金，強度高，可鍛性好，有良好的抗腐蝕性。本品也能為經(jīng)陽極化處理的焊 接提供良好的配色。
典型化學(xué)成份：Mg 5、Cr 0.10、（Fe＋Si）0.3、Cu≤0.05、Zn 0.05、Mn 0.15.Ti 0.1，AL余量
用途：自行車、鋁滑板車等運動器材，機車車廂、化工壓力容器、兵工生產(chǎn)、造船、航空等行業(yè)。
鋁鎂合金焊絲ER5183
性能特點：本品為含鎂3％的合金焊絲，適用于焊接或表面堆焊同等級的鋁合金材料。
典型化學(xué)成份：Mg 3.5,Cr 0.2,Fe 0.15,Cu≤0.05,Zn 0.10,Mn 0.05,Ti 0.1，AL余量
用途：化工壓力容器、核工業(yè)、造船、制冷行業(yè)、鍋爐.航空航天工業(yè)等
性能特點：本品為含銅5.8%-6.8%的合金焊絲，適用于焊接2219同等級的鋁合金材料。
典型化學(xué)成份：Cu5.8-6.8,Mg 0.2-0.4,Si0.2,Fe 0.3,V0.05-0.15,Zr0.1-0.2 , Zn 0.10, Mn0.2-0.4,Ti 0.1-0.2， AL余量
用途：核工業(yè)、艦船制造、航空航天工業(yè)、軍工裝備等
中 國 新 舊 合 金 牌 號 對 照 表
1A99 原LG5 2B12 原LY9 3003 －
1A97 原LG4 2A13 原LY13 3103 －
1A95 － 2A14 原LD10 3004 －
1A93 原LG3 2A16 原LY16 3005 －
1A90 原LG2 2B16 曾用Ly16-1 3105 －
1A85 原LG1 2A17 原LY17 4A01 原LT1
1080 － 2A20 曾用LY20 4A11 原LD11
1080A － 2A21 曾用214 4A13 原LT13
1070 － 2A25 曾用225 4A17 原LT17
1070A 代L1 2A49 曾用149 4004 －
1370 － 2A50 原LD5 4032 －
1060 代L2 2B50 原LD6 4043 －
1050 － 2A70 原LD7 4043A －
1050A 代L3 2B70 曾用LD7－1 4047 －
1A50 原LB2 2A80 原LD8 4047A －
1350 － 2A90 原LD9 5A01 曾用2101、LF15
1145 － 2004 － 5A02 原LF2
1035 代L4 2011 － 5A03 原LF3
1A30 原L4－1 2014 － 5A05 原LF5
1100 代LF5－1 2014A － 5B05 原LF10
1200 代L5 2214 － 5A06 原LF6
1235 － 2017 － 5B06 原LF14
2A01 原LY1 2017A － 5A12 原LF12
2A02 原LY2 2117 － 5A13 原LF13
2A04 原LY4 2218 － 5A30 曾用2103、LF16
2A06 原LY6 2618 － 5A33 原LF33
2A10 原LY10 2219 曾用LY19、147 5A41 原LT41
2A11 原LY11 2024 － 5A43 原LF43
2A12 原LY12 3A21 原LF21 5005 －
5019 － 6B02 原LD2－1 7A09 原LC9
5050 － 6A51 曾用651 7A10 原LC10
5251 － 6101 － 7A15 曾用LC15、157
5052 － 6101A － 7A19 曾用919、LC19
5154 － 6005 － 7A31 曾用183-1
5154A － 6005A － 7A33 曾用LB733
5454 － 6351 － 7A52 曾用LC52、5210
5554 － 6060 － 7003 原LC12
5754 － 6061 原LD30 7005 －
5056 原LF5－1 6063 原LD31 7020 －
5356 － 6063A － 7022 －
5456 － 6070 原LD2－2 7050 －
5082 － 6181 － 7075 －
5182 － 6082 － 7475 －
5083 原LF4 7A01 原LB1 8A06 原L6
5183 － 7A03 原LC3 8011 曾用LT98
5086 － 7A04 原LC4 8090 －
6A02 原LD2 7A05 曾用705 － －
（2）“代”是指與新牌號的化學(xué)成分相近似，且都符合GB3190－82規(guī)定的舊牌號。
（3）“曾用”是指已經(jīng)鑒定，工業(yè)生產(chǎn)時曾經(jīng)用過的牌號，但沒有收入GB3190－82
鋁及其合金在工業(yè)生產(chǎn)和社會生活中的應(yīng)用日益廣泛，由于比重小、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好、鑄造性和機械加工性優(yōu)良，鋁在現(xiàn)代工業(yè)材料中的重要作用不可替代。
還原劑與Al2O3反應(yīng)后的產(chǎn)物是AlCl3和AlxFy, AlCl3可以轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w蒸發(fā)掉，AlCl3蒸發(fā)過程中同時破碎Al2O3薄膜；AlxFy是復(fù)合鹽，流動性好，密度小于鋁，浮于焊縫表面和邊緣，色澤呈淺灰色。
1藥芯鋁焊絲的制造技術(shù)
藥芯鋁焊絲的制造技術(shù)可以借鑒鋼藥芯焊絲的制造方法，鋼藥芯焊絲的制造過程包含軋制、拔絲、后處理和層繞等幾個工序。無縫藥芯焊絲的原材料為成盤的鋼管，鋼管可以是無縫鋼管，也可以是焊接鋼管。
管狀焊條法制造藥芯焊絲是先把藥芯粉末混勻燒結(jié)成燒結(jié)焊劑形態(tài)，然后填入鋼管(16-25mm)中通過振動使藥芯填實，再經(jīng)軋、粗拔、退火、細拔、鍍銅、層繞等工序制出成品。研究過程中曾經(jīng)試驗過這種方法，將還原劑與合金粉裝入鋁管中，軋制-拉拔-擴散退火，終形成管狀焊條。其主要問題是生產(chǎn)效率低，藥粉填充系數(shù)不穩(wěn)定。
(2)連鑄技術(shù)可以獲得組織均勻、成分穩(wěn)定的“蓮藕”鑄錠，等溫擠壓技術(shù)可以獲得填充系數(shù)穩(wěn)定的藥芯焊絲毛坯。
(3)輥模拉拔保證了藥芯的均勻變形，超精刮技術(shù)保證了焊絲的清潔性，層繞技術(shù)保證了焊接過程中焊絲指向的穩(wěn)定性。
