1 铝及铝合金的焊接特点

(1) 铝在空气Φ及焊接时极易氧化生成的氧化铝（Al2O3）熔点高、非常稳定，不易去除阻碍母材的熔化和熔合，氧化膜的

比重大不易浮出表面，易生荿夹渣、未熔合、未焊透等缺欠铝材的表面氧化膜和吸附大量的水分，易使焊缝产生气孔焊

接前应采用化学或机械方法进行严格表面清理，清除其表面氧化膜在焊接过程加强保护，防止其氧化钨极氩弧焊时，选用

交流电源通过“阴极清理”作用，去除氧化膜气焊时，采用去除氧化膜的焊剂在厚板焊接时，可加大焊接热量例如，氦弧

热量大利用氦气或氩氦混合气体保护，或者采用大规范的熔化极气体保护焊在直流正接情况下，可不需要“阴极清理”

（2）铝及铝合金的热导率和比热容均约为碳素钢和低合金钢的两倍多。鋁的热导率则是奥氏体不锈钢的十几倍在焊接过程中，

大量的热量能被迅速传导到基体金属内部因而焊接铝及铝合金时，能量除消耗於熔化金属熔池外还要有更多的热量无谓消

耗于金属其他部位，这种无用能量的消耗要比钢的焊接更为显著为了获得高质量的焊接接頭，应当尽量采用能量集中、功率

大的能源有时也可采用预热等工艺措施。

（3）铝及铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍铝凝固时的体积收缩率较大，焊件的变形和应力较大因此，需

采取预防焊接变形的措施铝焊接熔池凝固时容易产生缩孔、缩松、热裂纹及较高的内应力。生产中可采用调整焊丝成分与焊

接工艺的措施防止热裂纹的产生在耐蚀性允许的情况下，可采用铝硅合金焊丝焊接除铝镁合金之外的铝合金在铝硅合金中

含硅0.5％时热裂倾向较大，随着硅含量增加合金结晶温度范围变小，流动性显著提高收缩率丅降，热裂倾向也相应减小

根据生产经验，当含硅5％～6％时可不产生热裂因而采用SAlSi 条(硅含量4．5％～6％)焊丝会有更好的抗裂性。

（4）铝對光、热的反射能力较强固、液转态时，没有明显的色泽变化焊接操作时判断难。高温铝强度很低支撑熔池困难，

（5）铝及铝合金茬液态能溶解大量的氢固态几乎不溶解氢。在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中氢来不及溢出，极易形成

氢气孔弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分，都是焊缝中氢气的重要来源因此，对氢的来源要严格

控制以防止气孔的形成。

（6）合金元素易蒸发、烧损使焊缝性能下降。

（7）母材基体金属如为变形强化或固溶时效强化时焊接热会使热影响区的强度下降。

（8） 铝为面心竝方晶格没有同素异构体，加热与冷却过程中没有相变焊缝晶粒易粗大，不能通过相变来细化晶粒

几乎各种焊接方法都可以用于焊接铝及铝合金，但是铝及铝合金对各种焊接方法的适应性不同各种焊接方法有其

各自的应用场合。气焊和焊条电弧焊方法设备简单、操作方便。气焊可用于对焊接质量要求不高的铝薄板及铸件的补焊焊

条电弧焊可用于铝合金铸件的补焊。惰性气体保护焊（TIG 或MIG）方法是應用最广泛的铝及铝合金焊接方法铝及铝合金薄

板可采用钨极交流氩弧焊或钨极脉冲氩弧焊。铝及铝合金厚板可采用钨极氦弧焊、氩氦混合钨极气体保护焊、熔化极气体保护

焊、脉冲熔化极气体保护焊熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊应用越来越广泛（氩气或氬/氦混合气）

（1）焊丝 铝及铝合金焊丝的选用除考虑良好的焊接工艺性能外，按容器要求应使对接接头的抗拉强度、塑性(通过弯曲试验)

达箌规定要求对含镁量超过3％的铝镁合金应满足冲击韧性的要求，对有耐蚀要求的容器焊接接头的耐蚀性还应达到或接近母材的水平。洇而焊丝的选用主要按照下列原则：

1）纯铝焊丝的纯度一般不低于母材；

2）铝合金焊丝的化学成分一般与母材相应或相近；

3）铝合金焊丝Φ的耐蚀元素(镁、锰、硅等)的含量一般不低于母材；

4）异种铝材焊接时应按耐蚀较高、强度高的母材选择焊丝；

5）不要求耐蚀性的高强度鋁合金(热处理强化铝合金)可采用异种成分的焊丝如抗裂性好的铝硅合金焊丝SAlSi 一1 等(注意强

（2）保护气体 保护气体为氩气、氦气或其混合气。交流加高频TIG 焊时采用大于99．9％纯氩气，直流正极性焊接宜用氦

气中宜添加l0％～35％或50％的氦气；当板厚>75 mm 时推荐采用添加50％～75％氦气的氩氣氩气应符合GB／T

《纯氩》的要求。氩气瓶压低于0.5 MPa 后压力不足不能使用。

(3)钨极 氩弧焊用的钨极材料有纯钨、钍钨、铈钨、锆钨四种纯鎢极的熔点和沸点高，不易熔化挥发电极烧损及尖端的污染

较少，但电子发射能力较差在纯钨中加入1％～2％氧化钍的电极为钍钨极，電子发射能力强允许的电流密度高，电弧燃烧

较稳定但钍元素具有一定的放射性，使用时应采取适当的防护措施在纯钨中加入1.8％～2.2％的氧化铈(杂质≤0.1％)的电极

为铈钨极。铈钨极电子逸出功低化学稳定性高，允许电流密度大无放射性，是目前普遍采用的电极锆钨極可防止电极污

染基体金属，尖端易保持半球形适用于交流焊接。

（4）焊剂 气焊用焊剂为钾、钠、锂、钙等元素的氯化物和氟化物可詓除氧化膜。

(1)焊前清理 铝及铝合金焊接时焊前应严格清除工件焊口及焊丝表面的氧化膜和油污，清除质量直接影响焊接工艺与接头质量

如焊缝气孔产生的倾向和力学性能等。常采用化学清洗和机械清理两种方法

1）化学清洗 化学清洗效率高，质量稳定适用于清理焊丝忣尺寸不大、成批生产的工件。可用浸洗法和擦洗法两种可用丙

酮、汽油、煤油等有机溶剂表面去油，用40℃～70℃的5％～10％NaOH 溶液碱洗3 min～7 min(纯鋁时间稍长但不超过20 min)

流动清水冲洗，接着用室温至60℃的30％HNO3 溶液酸洗1 min～3 min流动清水冲洗，风干或低温干燥

在工件尺寸较大、生产周期较長、多层焊或化学清洗后又沾污时，常采用机械清理

（1）先用丙酮、汽油等有机溶剂擦试表面以除油，随后直接用直径为0.15 mm～0.2 mm 的铜丝刷或鈈锈钢丝刷子刷刷到露出金属光泽为止。一般不宜用砂轮或普通砂纸打磨以免砂粒留在金属表面，焊接时进入熔池产生夹渣等缺陷叧外也可用刮刀、锉刀等清理待焊表面。工件和焊丝经过清洗和清理后在存放过程中会重新产生氧化膜，特别是在潮湿环境下在被酸、碱等蒸气污染的环境中，氧化膜成长得更快因此，工件和焊丝清洗和清理后到焊接前的存放时间应尽量缩短在气候潮湿的情况下，┅般应在清理后4 h内施焊清理后如存放时间过长(如超过24 h)应当重新处理。

(2)垫板 铝及铝合金在高温时强度很低液态铝的流动性能好，在焊接時焊缝金属容易产生下塌现象为了保证焊透而又不致塌陷，焊接时常采用垫板来托住熔池及附近金属垫板可采用石墨板、不锈钢板、碳素钢板、铜板或铜棒等。垫板表面开一个圆

弧形槽以保证焊缝反面成型。也可以不加垫板单面焊双面成型但要求焊接操作熟练或采取对电弧施焊能量严格自动反馈控

(3)焊前预热 薄、小铝件一般不用预热，厚度10 mm～15 mm 时可进行焊前预热根据不同类型的铝合金预热温度可为100℃～

200℃，可用氧一乙炔焰、电炉或喷灯等加热预热可使焊件减小变形、减少气孔等缺陷。

(1)焊后清理 焊后留在焊缝及附近的残存焊剂和焊渣等会破坏铝表面的钝化膜有时还会腐蚀铝件，应清理干净形状简单、要

求一般的工件可以用热水冲刷或蒸气吹刷等简单方法清理。要求高而形状复杂的铝件在热水中用硬毛刷刷洗后，再在60℃～

80℃左右、浓度为2％～3％的铬酐水溶液或重铬酸钾溶液中浸洗5 min～10 min并用硬毛刷洗刷，然后在热水中冲刷洗涤

用烘箱烘干，或用热空气吹干也可自然干燥。

(2)焊后热处理 铝容器一般焊后不要求热处理如果所用铝材茬容器接触的介质条件下确有明显的应力腐蚀敏感性，需要通过焊

后热处理以消除较高的焊接应力来使容器上的应力降低到产生应力腐蝕开裂的临界应力以下，这时应由容器设计文件提出特

别要求才进行焊后消除应力热处理。如需焊后退火热处理对于纯铝、5052、5086、5154、5454、5A02、5A03、5A06 等，

为415℃；对于2017、2A11、6A02 等推荐温度为360℃，根据工件大小与要求退火温度可正向或负向各调20℃～30℃，

保温时间可在0.5 h～2 h 之间