铝及铝合金手工钨极氩弧焊的操作要点

    手工钨极氩弧焊主要用于焊接薄板（厚度< 6mm）结构。由于氩气的保护作用和氩离子对氧化膜的阴极破碎作用，氩弧焊可以不用焊粉，从而避免了焊后残渣对接头的腐蚀，因此氩弧焊焊完后可以不用清理，接头形式也可以不受限制。另外，焊接时氩气流对焊接区域的冲刷能使焊接接头显著冷却，因此改善了接头的组织和性能，并减少了焊件变形。

    铝及铝合金手工钨极氩弧焊的焊接要点主要有以下方面：

   1)焊丝的选用。铝及铝合金焊丝可以分为同质焊丝和异质焊丝。一般选用与母材化学成分相同的焊丝，或者用从母材金属上切下的板条作为填充金属（即同质焊丝）。异质焊丝是为适应抗裂性的要求而研制的焊丝。常用的异质焊丝是SA14043，该焊丝液态时流动性好，凝固时的收缩率小，焊缝金属有较高的抗裂性，常用于焊接除铝镁合金外的其他铝合金。焊接铝镁合金时，应选用含镁量比母材金属高1%~2%（质量分数）的铝镁焊丝。焊补铝铸件的焊丝直径可粗些，一般为5~ 8mm。

    常用铝及铝合金焊丝的化学成分及性能见表10-33，铝及铝合金焊丝直径的选择见表10-34。

    表10-33    常用铝及铝合金焊丝的化学成分及性能

    表10-34    铝及铝合金焊丝直径的选择

   2)接头形式。铝及铝合金手工钨极氩弧焊的接头形式可参照表10-35选取。

    表10-35    铝及铝合金手工钨极氩弧焊接头形式

   3)焊前清理。由于铝及铝合金表面一般都覆盖着油污和氧化铝薄膜，它们阻碍着焊缝金属的熔合，导致焊缝产生气孔、夹渣以及未焊透等缺陷，并影响接头性能，也会恶化焊缝的成形，因此焊接之前必须严格清除焊接区（焊缝边缘的两边30~ 50mm范围内）和焊丝表面的油污及氧化膜等杂质。

    在去除油污后，用细钢丝刷（钢丝直径Φ≤0. 2mm）将焊接区域表面氧化膜刷净。对小焊件局部氧化的部分也可用刮刀清除，直至露出金属光泽为止。一般不采用砂轮、砂纸或喷砂等方法，因为砂粒留在金属表面，焊接时会产生夹渣等缺陷。清洗后的焊件及焊丝应保持清洁和干燥。在存放过程中，尤其是在潮湿的环境中，焊件和焊丝会很快被氧化，生成新的氧化膜，因此清洗后的焊件和焊丝存放不得超过24h，特别是在潮湿、污染的环境下不得超过4h，否则就必须重新进行清洗和清理。

   4)操作要领。铝及铝合金在手工氩弧焊时，一般采用交流电源，所用氩气的纯度不应低于99.9%（体积分数）；对厚度在20mm以下的铝及铝合金氩弧焊时都可以不预热。

    钨极不得黏上油脂和污秽。其直径的选用与材料厚度和电流大小有关，一般取1.5~8mm；头部应磨成圆锥形，以便电弧集中，燃烧稳定，但不要磨得太尖。各种直径的钨极所使用的电流值可参照表10-36选取。

    表10-36    交流氩弧焊焊接电流和钨极直径的关系

    图10-19所示为不同焊接电流在钨极上的电弧情形。电流过大，钨极头部熔化的熔滴落入焊缝造成夹钨（图10-19b）；电流过小，则电弧跳动而不稳定（图10-19c）。

    图10-19    钨极上的电弧

   a)电流合适b）电流过大c)电流过小

    氩弧焊时，钨极的外伸长度一般为5 mm，钨极应处于焊嘴中心，不得偏斜。引弧应采用高频引弧装置，引弧时应先在引弧板（石墨板或废铝板）上点燃电弧，待电弧燃烧稳定、钨极端部被加热到一定温度后，再将电弧移到焊接区。

    焊枪、焊丝和工件的相互位置要求既便于操作，又能良好地保护焊接熔池。焊丝的倾角越小越好，只要不妨碍加焊丝就行，如果倾角过大，容易扰乱电弧及气流的稳定。铝及铝合金氩弧焊的焊枪、焊丝和工件的相互位置如图10-20所示。

    图10-20    铝及铝合金氩弧焊的焊枪、焊丝和工件的相互位置

   a)平对接b）平角接

    氩弧焊时，钨极不要直接接触熔池，以免形成钨夹渣。焊丝不要进入弧柱区，否则焊丝容易与钨极接触而使钨极氧化，焊丝熔滴易飞溅，并破坏电弧的稳定性；但焊丝也不能离焊枪太远，否则不但不能预热焊丝，而且容易卷入空气，降低熔化区的热量。因此焊丝必须放在弧柱周围的火焰层内熔化。至于送入焊丝的快慢，可以由熔池温度及流动情况来定。如果加入的填充金属流动性不好，熔池温度不够高，则焊缝质量难以保证。焊接时，焊丝不能拉出到氩气保护范围以外，以免氧化。焊枪的运动速度要均匀，保持电弧长度不变。氩弧焊时，控制熔池的熔化温度是获得高质量焊缝的关键之一，这可由增加或降低焊接速度、拉长或压低电弧来实现。

    在焊接中断或结束时，应特别注意防止产生弧坑、裂纹或缩孔，可在收弧处的熔池里多加些填充金属，然后使电弧慢慢离开，也可采用引出板把电弧引到板上再熄灭电弧。继续焊时，应在弧坑前面20~ 30mm的焊缝上引弧，使弧坑得到充分的再熔化。断弧后，不能立即关闭氩气，必须等电极呈暗红色后再关闭氩气，一般为5～15s，以保证收口质量并防止钨极氧化。

    表10-37给出了铝及铝合金手工钨极氩弧焊的焊接规范。

    表10-37    铝及铝合金手工钨极氩弧焊的焊接规范

    注：表中电弧电压均为15V。