研究与应用：10.8.4铝及其合金的气焊技术

气焊是铝及其合金常用的焊接方式之一。不同种类的铝合金，其焊接性是不同的，如冷硬铝和热处理强化铝合金气焊时，其焊接接头强度将低于母材，会给焊接生产造成一定的困难。表10-40给出了常见铝及其合金的相对焊接性。

表10-40 铝及其合金的相对焊接性

铝及其合金的气焊工艺及其操作要点主要有以下方面的内容：

1.操作准备

（1）焊前清理 焊前清理是保证铝及其合金焊接质量的重要措施，因此应严格清除焊接处及焊丝表面的氧化层和油污。实际生产中常采用化学清洗或机械清理两种方法。

1）化学清洗。化学清洗效率高、质量稳定，适用于清洗焊丝及尺寸不大、成批生产的焊件。常用的清洗剂及清洗工艺是用汽油等有机溶剂浸泡或擦拭除油，再用热水清洗，接着在50～60℃的氢氧化钠（NaOH）溶液（浓度为30%左右）中清洗，然后用热水或冷水清洗，最后用30%的硝酸溶液中和出光处理，再用清水冲洗。

2）机械清理。对于尺寸较大的工件常用机械清理。清理方法是先用有机溶剂（汽油、丙酮）或松香擦拭表面以除油，随后直接用细不锈钢丝刷刷除氧化层，直至露出金属光泽为止。冲洗工作与焊接时间不能相隔太长，最多不超过两天，否则必须重新清洗。

（2）准备垫板 为保证焊件在焊接过程中既可焊透，又不致塌陷烧穿，在焊接时可用垫板来托住熔化金属。垫板材料可用不锈钢或碳钢等，垫板表面应开一圆弧形槽，以保证焊缝反面成形。

（3）坡口及接头形式 厚度为3～5mm的铝板一般不需要开坡口，在接头处留1mm左右的间隙即可；板厚为5～8mm时，可开单面U形坡口，坡口角度为60°～70°，钝边≤1.5mm时，其间隙为3mm左右；板厚＞8mm时，可以开X形坡口或V形坡口，坡口角度为60°～70°，钝边≤2.5mm时，其间隙<3mm。

1）焊接接头的形式。铝及其合金焊接接头的形式如图10-21所示。

图10-21 铝及其合金焊接接头的形式

a）卷边对接 b）直边对接 c）开坡口对接 d）搭接 e）T字接 f）角接 g）端接

2）薄铝板的接头形式。薄铝板（板厚为3～5mm）的接头形式如图10-22所示。

图10-22 薄铝板的接头形式

对于简单的对接焊缝，可以留成斜角形间隙，如图10-23所示。间隙a₂=a₁+（0.01～0.02）l，a₁约为1mm。

（4）焊丝及焊丝直径的选择 铝及其合金的焊丝型号、牌号及用途见表6-5，也可以用母材的切条。铝及其合金焊丝直径的选择见表10-41。

（5）熔剂的选择 气焊铝及其合金用气焊熔剂为气剂401（CJ401）。

（6）焊炬、焊嘴的选择 气焊铝及其合金时，焊炬型号和焊嘴的号码应根据焊件的厚度来选择。铝及其合金气焊时的焊炬、焊嘴的选择见表10-42。(www.xing528.com)

图10-23 斜角形间隙

表10-41 铝及其合金焊丝直径的选择（单位：mm）

表10-42 铝及其合金气焊时的焊炬、焊嘴的选择

（7）气焊火焰的选择 气焊火焰应采用中性焰或轻微碳化焰，过大的碳化焰会引起气孔及焊缝组织的疏松，绝不允许使用氧化焰。

（8）预热 气焊薄小焊件时，一般不要预热；当焊接厚度>5mm及结构复杂的焊件时，为减少焊接变形及避免裂纹，可以预热，但预热温度一般不得超过250℃。预热的方法可采用火焰或电炉加热。

（9）定位焊和起焊点的选择 为了固定焊件的相对位置和防止变形，需对焊件进行定位焊。铝及其合金定位焊点间距可参照表10-43。在定位焊时，应采用比焊接时稍大的火焰，并快速进行施焊，以减少热变形。定位焊时，火焰与焊缝的夹角为50°左右。

表10-43 铝及其合金定位焊点间距（单位：mm）

2.操作要点

1）气焊铝及其合金薄板时，焊嘴倾角为30°～45°，焊丝倾角为40°～50°；焊厚板时，焊嘴倾角应为50°左右，焊丝倾角为40°～50°。起焊时，由于工件温度较低，一开始不易焊透，所以焊嘴的倾角比上述规定应大些；焊接终了时，由于工件已被加热到较高的温度，为保证焊缝成形，焊嘴倾角比上述规定要小些。一般应避免焊嘴倾角过大，以免吹不开熔渣，造成夹渣缺陷。

2）当焊件厚度<5mm时，一般采用左向焊法，以避免熔池过热、烧穿和防止晶粒长大；焊件厚度＞5mm时，可采用右向焊法，以便于观察熔池的温度和流动情况。在焊接时，整条焊缝应尽可能一次焊完，如果中断，应在焊缝上重叠约20mm处开始起焊，以保证焊透。在焊接结束或中断时，火焰应慢慢离开熔池，并要添加一些焊丝，以保证焊接质量。焊接非封闭的焊缝时，为避免起焊处出现裂纹，可以从距端头约30mm处开始焊接，并焊到头，然后再向相反方向焊到另一头，而在接头处应重叠20～30mm。

3）由于铝在高温时颜色不变，为掌握好金属开始熔化的时间及起焊时机，可用焊丝试探性地拨动加热处的金属表面，若感到加热处已带粘性，并且焊丝端头落下的熔化金属与加热处金属能熔合在一起，则说明该处已达熔化温度，这时应立即进行焊接。还可以采用铝受热表面光亮的银白色逐渐变暗，并随温度升高最后变成暗淡的银灰色时为起焊时机，若被焊处表面的氧化铝薄膜微微起皱，则说明加热处接近熔点，这时便可开始加热焊丝。当火焰下面的氧化铝薄膜和基体金属出现波动现象时，说明已达到熔点，这时即可施焊。

4）焊接时，焊嘴一边前进，一边上下跳动。当焊嘴运动到下方时，火焰加热母材使其熔化，并利用火焰吹力形成熔池；当焊嘴运动到上方时，火焰加热焊丝使其端部熔化，形成熔滴，这样，焊丝与坡口处的母材周期性地受热、熔化，从而形成焊缝。送丝时，焊丝末端应插入熔池前部，并随即将焊丝向熔池外拖出，但应特别注意，拖出时应使焊丝端部仍在火焰范围内，以避免氧化。依靠上述添加焊丝的机械作用，既能有效地搅动熔化金属，使杂质浮出，又能破坏熔池表面的氧化膜，使熔滴金属很好地与熔池金属熔合。

5）当需要将两种厚度或熔点不同的铝合金材料焊在一起时，一般应将火焰指向厚度大的和熔点高的材料，焊接前应将厚度大的材料先用焊炬预热到一定温度后再施焊。如果是薄铝板单向焊，焊接前在焊件的背面均匀地刷上一层熔剂，则有助于获得背面成形良好的焊缝。

3.焊后处理

焊后残留在焊缝表面及边缘附近的焊渣和熔剂能与金属起化学反应，引起腐蚀，因此焊后必须进行清洗。

在60～80℃的热水中，用毛刷刷洗焊缝的正反面及其周围。重要焊件在刷洗后，还应放入60～80℃、2%～3%（质量分数）的铬酐水溶液中浸洗5～10min，然后再用热水冲洗，并干燥。焊后清洗完成后，观察表面焊件有无白色附着物，或把2%（质量分数）的硝酸银溶液滴在焊缝上，若没有出现白色沉淀物（即AgCl），则说明焊件已清洗干净。