鋁合金類(lèi)別
通常以四位數(shù)字標(biāo)明：位數(shù)字： 合金成分
1000系列：材料含99%以上之純鋁
2000系列：銅(Copper)為主要之成分---易熱處理以提高強(qiáng)度， 但提高了腐蝕性
3000系列：錳(Manganese)為主要之成分----增加硬度
4000系列：硅(Silicon)為主要之成分-----為焊條之理想材料
5000系列：鎂(Magnesium)為主要之成分-----提高強(qiáng)度及抗腐蝕
6000系列：鎂與硅為主要之成分-----以硅化鎂存在，可熱處理提高強(qiáng)度及易加工
7000系列：鋅(Zinc)為主要之成分-----經(jīng)熱處理提高強(qiáng)度，為所有鋁合金中強(qiáng)度高

五系
5000系列鋁合金代表5052、5005、5083、5A05系列。5000系列鋁棒屬于較常用的合金鋁板系列，主要元素為鎂，含鎂量在3-5%之間。又可以稱(chēng)為鋁鎂合金。主要特點(diǎn)為密度低，抗拉強(qiáng)度高，延伸率高。在相同面積下鋁鎂合金的重量低于其他系列.在常規(guī)工業(yè)中應(yīng)用也較為廣泛。在我國(guó)5000系列鋁板屬于較為成熟的鋁板系列之一。
鋁的特性
a)優(yōu)點(diǎn)
鋁及鋁合金是目前應(yīng)用廣泛之飛機(jī)制造材料。
重量輕，差不多是同體積銅或鋼的1/3重量。
防腐蝕能力強(qiáng)。
可反射能—可見(jiàn)光、熱、電磁波。
導(dǎo)電及導(dǎo)熱能力強(qiáng)，且又是非鐵磁性。
容易接合(焊接、鉚接或膠合)
外觀及表面易處理
機(jī)械性質(zhì)良好，經(jīng)加工處理后強(qiáng)度高、延展性高
存量多

b)缺點(diǎn)

當(dāng)溫度升高超過(guò)200℃，強(qiáng)度大幅減弱
當(dāng)溫度下降時(shí)傾向脆性材料

鋁合金焊接保護(hù)措施
1、焊前用化學(xué)+機(jī)械的方法清除工件坡口及周?chē)糠趾秃附z表面的氧化物，順序是先化學(xué)清洗，后機(jī)械打磨；
2、焊接過(guò)程中要采用合格的保護(hù)氣體進(jìn)行保護(hù)；
3、在氣焊時(shí)，采用熔劑，在焊接過(guò)程中不斷用焊絲挑破熔池表面的氧化膜。
焊接難點(diǎn)
（1）極易氧化。在空氣中，鋁容易同氧化合，生成致密的三氧化二鋁薄膜（厚度約0．1－0．2μm），熔點(diǎn)高（約2050℃），遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鋁及鋁合金的熔點(diǎn)（約600℃左右）。氧化鋁的密度3．95－4．10g/cm3，約為鋁的1．4倍，氧化鋁薄膜的表面易吸附水分，焊接時(shí)，它阻礙基本金屬的熔合，極易形成氣孔、夾渣、未熔合等缺陷，引起焊縫性能下降。
（2）易產(chǎn)生氣孔。鋁和鋁合金焊接時(shí)產(chǎn)生氣孔的主要原因是氫，由于液態(tài)鋁可溶解大量的氫，而固態(tài)鋁幾乎不溶解氫，因此當(dāng)熔池溫度快速冷卻與凝固時(shí)，氫來(lái)不及逸出，容易在焊縫中聚集形成氣孔。氫氣孔難于完全避免，氫的來(lái)源很多，有電弧焊氣氛中的氫，鋁板、焊絲表面氧化膜吸附空氣中的水分等。實(shí)踐，即使氬氣按GB/T4842標(biāo)準(zhǔn)要求，純度達(dá)到99．99% 以上，但當(dāng)水分含量達(dá)到20ppm時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)大量的致密氣孔，當(dāng)空氣相對(duì)濕度超過(guò)80%時(shí)，如果不采取加熱等措施，焊縫就會(huì)明顯出現(xiàn)氣孔。同時(shí)，采用小電流慢速焊，加大焊縫冷卻時(shí)間，并利用焊絲電弧進(jìn)行熔池?cái)噭?dòng)，可以較好的幫助氣體排出熔池。
（3）焊縫變形和形成裂紋傾向大。鋁的線膨脹系數(shù)和結(jié)晶收縮率約比鋼大兩倍，易產(chǎn)生較大的焊接變形的內(nèi)應(yīng)力，對(duì)剛性較大的結(jié)構(gòu)將促使熱裂紋的產(chǎn)生。
（4）鋁的導(dǎo)熱系數(shù)大（純鋁0．538卡/Cm．s．℃）。約為鋼的4倍，因此，焊接鋁和鋁合金時(shí)，比焊鋼要消耗更多的熱量。
（5）合金元素的蒸發(fā)的燒損。鋁合金中含有低沸點(diǎn)的元素（如鎂、鋅、錳等），在高溫電弧作用下，極易蒸發(fā)燒損，從而改變焊縫金屬的化學(xué)成分，使焊縫性能下降。
（6）高溫強(qiáng)度和塑性低。高溫時(shí)鋁的強(qiáng)度和塑性很低，破壞了焊縫金屬的成形，有時(shí)還容易造成焊縫金屬塌落和焊穿現(xiàn)象。
（7）無(wú)色彩變化。鋁及鋁合金從固態(tài)轉(zhuǎn)為液態(tài)時(shí)，無(wú)明顯的顏色變化，使操作者難以掌握加熱溫度

合　金
典　型　用　途

2014
應(yīng)用于要求高強(qiáng)度與硬度（包括高溫）的場(chǎng)合。飛機(jī)重型、鍛件、厚板和擠壓材料，車(chē)輪與結(jié)構(gòu)元件，多級(jí)火箭級(jí)燃料槽與航天器零件，卡車(chē)構(gòu)架與懸掛系統(tǒng)零件

2019
是個(gè)獲得工業(yè)應(yīng)用的2XXX系合金，目前的應(yīng)用范圍較窄，主要為鉚釘、通用機(jī)械零件、結(jié)構(gòu)與運(yùn)輸工具結(jié)構(gòu)件，螺旋槳與配件

2024
飛機(jī)結(jié)構(gòu)、鉚釘、構(gòu)件、卡車(chē)輪轂、螺旋槳元件及其他種種結(jié)構(gòu)件

2048
航空航天器結(jié)構(gòu)件與兵器結(jié)構(gòu)零件

2124
航空航天器結(jié)構(gòu)件

2218
飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)活塞，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸頭，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)葉輪和壓縮機(jī)環(huán)

2219
航天火箭焊接氧化劑槽，超音速飛機(jī)蒙皮與結(jié)構(gòu)零件，工作溫度為-270~300攝氏度。焊接性好，斷裂韌性高，T8狀態(tài)有很高的抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂能力

2618
模鍛件與自由鍛件?；钊秃娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)零件

2A02
工作溫度200~300攝氏度的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的軸向壓氣機(jī)葉片

2A06
工作溫度150~250攝氏度的飛機(jī)結(jié)構(gòu)及工作溫度125~250攝氏度的結(jié)構(gòu)鉚釘

2A10
強(qiáng)度比2A01合金的高，用于制造工作溫度小于等于100攝氏度的結(jié)構(gòu)鉚釘

2A11
飛機(jī)的中等強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)件、螺旋槳葉片、交通運(yùn)輸工具與建筑結(jié)構(gòu)件。的中等強(qiáng)度的螺栓與鉚釘

2A12
蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、鉚釘?shù)龋ㄖc交通運(yùn)輸工具結(jié)構(gòu)件

2A14
形狀復(fù)雜的自由鍛件與模鍛件

2A16
工作溫度250~300攝氏度的航天零件，在室溫及高溫下工作的焊接容器與氣密座艙

2A17
工作溫度225~250攝氏底的零件

2A50
形狀復(fù)雜的中等強(qiáng)度零件

2A60
發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)輪、導(dǎo)風(fēng)輪、風(fēng)扇、葉輪等

2A70
飛機(jī)蒙皮，發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、導(dǎo)風(fēng)輪、等

2A80
航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)葉片、葉輪、活塞、漲圈及其他工作溫度高的零件

2A90
航空發(fā)動(dòng)機(jī)活塞

3A21
飛機(jī)油箱、油路導(dǎo)管、鉚釘線材等；建筑材料與食品等工業(yè)裝備等

5052
此合金有良好的成形加工性能、抗蝕性、可燭性、疲勞強(qiáng)度與中等的靜態(tài)強(qiáng)度，用于制造飛機(jī)油箱、油管，以及交通車(chē)輛、船舶的鈑金件，儀表、街燈支架與鉚釘、五金制品等

5056
鎂合金與電纜護(hù)套鉚釘、拉鏈、釘子等；包鋁的線材廣泛用于加工農(nóng)業(yè)捕蟲(chóng)器罩，以及需要有高抗蝕性的其他場(chǎng)合

5083
用于需要有高的抗蝕性、良好的可焊性和中等強(qiáng)度的場(chǎng)合，諸如艦艇、汽車(chē)和飛機(jī)板焊接件；需嚴(yán)格防火的壓力容器、致冷裝置、電視塔、鉆探設(shè)備、交通運(yùn)輸設(shè)備、元件、裝甲等

5086
用于需要有高的抗蝕性、良好的可焊性和中等強(qiáng)度的場(chǎng)合，例如艦艇、汽車(chē)、飛機(jī)、低溫設(shè)備、電視塔、鉆井裝置、運(yùn)輸設(shè)備、零部件與甲板等

5A02
飛機(jī)油箱與導(dǎo)管，焊絲，鉚釘，船舶結(jié)構(gòu)件

5A03
中等強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)，冷沖壓零件，焊接容器，焊絲，可用來(lái)代替5A02合金

5A05
焊接結(jié)構(gòu)件，飛機(jī)蒙皮骨架

5A06
焊接結(jié)構(gòu)，冷模鍛零件，焊拉容器受力零件，飛機(jī)蒙皮骨部件

6005
擠壓型材與管材，用于要求強(qiáng)高大于6063合金的結(jié)構(gòu)件，如梯子、電視天線等

6009
汽車(chē)車(chē)身板

6010
薄板：汽車(chē)車(chē)身

6061
要求有一定強(qiáng)度、可焊性與抗蝕性高的各種工業(yè)結(jié)構(gòu)性，如制造卡車(chē)、塔式建筑、船舶、電車(chē)、家具、機(jī)械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材

6A02
飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零件，形狀復(fù)雜的鍛件與模鍛件

7049
用于鍛造靜態(tài)強(qiáng)度與7079-T6合金的相同而又要求有高的抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂勇力的零件，如飛機(jī)與零件——起落架液壓缸和擠壓件。零件的疲勞性能大致與7075-T6合金的相等，而韌性稍高

7050
飛機(jī)結(jié)構(gòu)件用中厚板、擠壓件、自由鍛件與模鍛件。制造這類(lèi)零件對(duì)合金的要求是：抗剝落腐蝕、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂能力、斷裂韌性與抗疲勞性能都高

7075
用于制造飛機(jī)結(jié)構(gòu)及 他要求強(qiáng)度高、抗腐蝕性能強(qiáng)的高應(yīng)力結(jié)構(gòu)件、模具制造

7175
用于鍛造用的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)性。T736材料有良好的綜合性能，即強(qiáng)度、抗剝落腐蝕與抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂性能、斷裂韌性、疲勞強(qiáng)度都高

7178
供制造航空航天器的要求抗壓屈服強(qiáng)度高的零部件

7475
機(jī)身用的包鋁的與未包鋁的板材，機(jī)翼骨架、桁條等。其他既要有高的強(qiáng)度又要有高的斷裂韌性的零部件

7A04
飛機(jī)蒙皮、螺釘、以及受力構(gòu)件如大梁桁條、隔框、翼肋、起落架等




焊后處理
(1)焊后清理 焊后留在焊縫及四周的殘存焊劑和焊渣等會(huì)破壞鋁表面的鈍化膜，有時(shí)還會(huì)腐蝕鋁件，應(yīng)清理干凈。外形簡(jiǎn)單、要求一般的工件可以用熱水沖洗或蒸氣吹刷等簡(jiǎn)單方法清理。要求高而外形復(fù)雜的鋁件，在熱水中用硬毛刷洗擦后，再在60℃～80℃左右、濃度為2％～3％的鉻酐水溶液或溶液中浸洗5 min～10 min，并用硬毛洗擦刷，然后在熱水中沖洗擦滌，用烘箱烘干，或用熱空氣吹干，也可自然干燥。
(2)焊后熱處理 鋁容器一般焊后不要求熱處理。假如所用鋁材在容器接觸的介質(zhì)條件下確有明顯的應(yīng)力腐蝕敏感性，需要通過(guò)焊后熱處理以消除較高的焊接應(yīng)力，來(lái)使容器上的應(yīng)力降低到產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的臨界應(yīng)力以下，這時(shí)應(yīng)由容器設(shè)計(jì)文件提出特別要求，才進(jìn)行焊后消除應(yīng)力熱處理。如需焊后退火熱處理，對(duì)于純鋁、5052、5086、5154、5454、5A02、5A03、5A06等，推薦溫度為345℃；對(duì)于2014、2024、3003、3004、5056、5083、5456、6061、6063、2A12、2A24、3A21等，推薦溫度為415℃；對(duì)于2019、2A11、6A02等，推薦溫度為360℃，根據(jù)工件大小與要求，退火溫度可正向或負(fù)向各調(diào)20℃～30℃，保溫時(shí)間可在0.5 h～2 h之間。

焊前預(yù)備
(1)焊前清理 鋁及鋁合金焊接時(shí)，焊前應(yīng)嚴(yán)格清除工件焊口及焊絲表面的氧化膜和油污，清除質(zhì)量直接影響焊接工藝與接頭質(zhì)量，如焊縫氣孔產(chǎn)生的傾向和力學(xué)性能等。常采用化學(xué)清洗和機(jī)械清理兩種方法。
1）化學(xué)清洗 化學(xué)清洗，質(zhì)量穩(wěn)定，適用于清理焊絲及尺寸不大、成批生產(chǎn)的工件?？捎媒捶ê筒料捶▋煞N?？捎?、汽油、煤油等表面往油，用40℃～70℃的5％～10％NaOH溶液堿洗3 min～7 min(純鋁時(shí)間稍長(zhǎng)但不超過(guò)20 min)，活動(dòng)凈水沖洗，接著用室溫至60℃的30％HNO3溶液酸洗1 min～3 min，活動(dòng)凈水沖洗，風(fēng)干或低溫干燥。
2）機(jī)械清理 在工件尺寸較大、生產(chǎn)周期較長(zhǎng)、多層焊或化學(xué)清洗后又沾污時(shí)，常采用機(jī)械清理。先用、汽油等擦試表面以除油，隨后直接用直徑為0.15 mm～0.2 mm的銅絲刷或不銹鋼絲刷子刷，刷到露出金屬光澤為止。一般不宜用砂輪或普通砂紙打磨，以免砂粒留在金屬表面，焊接時(shí)進(jìn)進(jìn)熔池產(chǎn)生夾渣等缺陷。另外也可用刮刀、銼刀等清理待焊表面。
工件和焊絲經(jīng)過(guò)清洗和清理后，在存放過(guò)程中會(huì)重新產(chǎn)生氧化膜，特別是在濕潤(rùn)環(huán)境下，在被酸、堿等蒸氣污染的環(huán)境中，氧化膜成長(zhǎng)得更快。因此，工件和焊絲清洗和清理后到焊接前的存放時(shí)間應(yīng)盡量縮短，在天氣濕潤(rùn)的情況下，一般應(yīng)在清理后4 h內(nèi)施焊。清理后如存放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)(如超過(guò)24 h)應(yīng)當(dāng)重新處理。
(2)墊板 鋁及鋁合金在高溫時(shí)強(qiáng)度很低，液態(tài)鋁的活動(dòng)性能好，在焊接時(shí)焊縫金屬輕易產(chǎn)生下塌現(xiàn)象。為了焊透而又不致塌陷，焊接時(shí)常采用墊板來(lái)托住熔池及四周金屬。墊板可采用石墨板、不銹鋼板、碳素鋼板、銅板或銅棒等。墊板表面開(kāi)一個(gè)圓弧形槽，以焊縫成型。也可以不加墊板單面焊雙面成型，但要求焊接操縱熟練或采取對(duì)電弧施焊能量嚴(yán)格自動(dòng)反饋控制等工藝措施。
(3)焊前預(yù)熱 薄、小鋁件一般不用預(yù)熱，厚度10 mm～15 mm時(shí)可進(jìn)行焊前預(yù)熱，根據(jù)不同類(lèi)型的鋁合金預(yù)熱溫度可為100℃～200℃，可用氧一乙炔焰、電爐或噴燈等加熱。預(yù)熱可使焊件減小變形、減少氣孔等缺陷。

基本的鋁合金知識(shí)和MIG 焊技巧
鋁合金越來(lái)越多的用于機(jī)械制造行業(yè). 隨之而來(lái)的是對(duì)鋁合金焊接的要求也越來(lái)越高。目前國(guó)外MIG 焊鋁的技術(shù)工藝日趨成熟, 主要用于全焊接鋁合金游輪、火車(chē)及汽車(chē)箱體、摩托車(chē)架、壓力容器、軌道交通、工作平臺(tái)及飛機(jī)等。


這里僅介紹基本的鋁合金知識(shí)和MIG焊技巧 (所有材料牌號(hào)參照AWS 標(biāo)準(zhǔn))。


1.鋁合金分類(lèi)及對(duì)應(yīng)焊材


1.1. 純鋁 (1xxx 系列), 可焊性很好, 對(duì)應(yīng)焊材: ER1100 、 ER4043
1.2. 鋁銅合金 (2xxx 系列), 可焊性較差, 對(duì)應(yīng)焊材: ER4043、ER4015、ER2319
1.3. 鋁錳合金 (3xxx 系列), 可焊性很好, 對(duì)應(yīng)焊材: ER4043、ER5356
1.4. 鋁硅合金 (4xxx 系列), 一般用于制造焊絲 (4043、4047)
1.5. 鋁鎂合金 (5xxx 系列), 高強(qiáng)度, 可焊性很好, 對(duì)應(yīng)焊絲: ER5356、ER5183 等
1.6. 鋁鎂硅合金 (6xxx 系列), 應(yīng)用廣, 可焊性好, 對(duì)應(yīng)焊絲: ER5xxx、ER4xxx
1.7. 鋁鋅合金 (7xxx 系列), 高強(qiáng)度, 用于飛機(jī)制造業(yè), 可焊性很差易裂, 對(duì)應(yīng)焊絲: ER5356 (7005 和7039 母材)
1.8. 其它鋁合金 (8xxx 系列), 可焊性很差


2.鋁合金MIG 焊對(duì)焊接設(shè)備的要求


2.1. 直流CV 焊接電源或脈沖電源
2.2. 送絲機(jī)構(gòu)及推拉式焊槍
2.3. 鋁焊接用導(dǎo)電嘴 (孔徑比碳鋼用稍大)
2.4. 連接電纜
2.5. Ar 及流量計(jì) (也有Ar+He 混合氣)


3.焊前準(zhǔn)備工作 (非常重要)


3.1. 清理工件待焊處油污 (擦拭)
3.2. 用不銹鋼絲刷或砂輪去除待焊處氧化膜 (至少20毫米范圍)
3.3. 如用水冷焊槍, 確保無(wú)漏水
3.4. 確保焊絲處于干凈無(wú)損壞狀態(tài)
3.5. 確保送絲輪, 送絲軟管處于良好狀態(tài)


4. 焊接參數(shù) (僅供參考)


4.1. 根據(jù)不同的材料和板厚選用不同型號(hào)的焊絲和直徑


4.2. 常用焊接規(guī)范:
4.2.1. 0.8 毫米焊絲 (板厚小于3毫米): WFS: 12-15m/min, I=70-130A, U=17-21V，焊速=600-1125mm/min
4.2.1. 0.9 毫米焊絲 (板厚小于5毫米): WFS: 10-12m/min, I=145-175A, U=20-22V，焊速=600-1125mm/min
4.2.3. 1.0 毫米焊絲 (板厚大于5毫米): WFS: 8-12m/min, I=150-200A, U=22-24.5V，焊速=600-1125mm/min
4.2.4.1.2 毫米焊絲 (板厚大于5毫米): WFS: 7.5-10m/min, I=190-220A, U=22-26V，焊速=600-800mm/min
4.2.5. 1.6 毫米焊絲 (板厚大于5毫米): WFS: 5-8m/min, I=240-330A, U=24-30V，焊速=400-800mm/min


4.3. 注:
4.3.1. 角焊比對(duì)接焊規(guī)范稍大, 立焊和仰焊規(guī)范比上述稍小
4.3.2. ER4043 (ER4XXX) 焊絲取下限值, ER5356 (ER5XXX) 取上限值
4.3.3. 保護(hù)氣流量: 10-20L/MIN, 仰焊時(shí)多一些, 用粗焊絲時(shí)多一些
4.3.4. 焊絲干伸長(zhǎng)度: 12-15mm
4.3.5. 過(guò)渡方式: 噴射過(guò)渡 (Spray arc transfer)
4.3.6. 極性: DC+ (直流反接)


5. 操作技巧


5.1. 半自動(dòng)焊時(shí)總是左焊法 (右焊時(shí)焊縫成型很差, 表面發(fā)黑, 易產(chǎn)生未熔合缺陷),收弧時(shí)回焊接10 毫米左右以消除弧坑裂紋
5.2. 立焊時(shí)總是立向上焊
5.3. 自動(dòng)焊時(shí)焊槍與焊縫軸線在行走方向 (無(wú)論左右) 成95-100度角。


總之, MIG 焊鋁合金比焊一般鋼材難一些, 但是如果準(zhǔn)備充分, 材料設(shè)備匹配, 操作方法得當(dāng), 就可以得到很好的效果。