铝合金焊前预热和焊后火焰调修.doc

第六章 铝合金焊前预热和焊后火焰调修第一节 焊前预热由于铝合金的导热率高，当环境温度较低或材料厚度较大时，为保证焊接质量，一般焊接之前要对焊接区域进行预热，常用的预热方法采用火焰加热通常预热到90℃即足以保证开始焊接处有足够的熔深，因而不必要在起弧后重新调节电流一般铝合金预热温度很少超过150℃，因为在较高温度下某些铝合金的性能和热处理状态会受到不利的影响含4.0%-5.5%镁的铝镁合金（5083、5086和5756）的预热温度一般不应超过90℃，否则会降低其抗应力腐蚀开裂的性能对于可热处理的合金，预热温度高会扩大软化区范围使 用 AlZnMg 合 金 ， 预 热 要 尽 快 横 跨 200 °C – 300 °C 的 危 险 温 度 范 围 ！ 在 此 区 间预 热 时 间 越 长 ， 强 度 损 失 越 大 温 度 保 持 时 间 太 长 会 导 致 粗 晶 结 构 ， 造 成 晶 间 腐 蚀 抗 力 下降 ， 因 此 不 要 输 入 太 多 的 热 量 晶 界 对 金 属 晶 间 滑 移 起 自 然 阻 碍 作 用 ， 如 果 金 属 变 的 很 热 ，那 么 结 晶 粒 度 就 会 变 大 ， 晶 粒 间 的 表 面 变 小 ， 滑 面 移 动 障 碍 物 缺 乏 ， 金 属 就 会 失 去 它 的 强度 。

预 热 时 间 和 预 热 温 度 对 强 度 影 响 如 下 ：一、预热时间预 热 对 不 同 的 铝 合 金 影 响 有 很 大 的 差 异 ， 对 时 效 硬 化 铝 合 金 ， 预 热 过 大 会 使 强 度明 显 下 降 ， 有 些 铝 合 金 强 度 下 降 后 ， 自 恢 复 能 力 很 强 ， 如 AlZnMg 合 金 在 加 热 强 度 损 失后 ， 能 够 在 30 天 左 右 很 快 恢 复 到 基 体 强 度 ， 但 有 些 铝 合 金 ， 强 度 下 降 后 不 可 恢 复 预热 时 间 对 铝 合 金 强 度 的 影 响 也 很 大 ， 预 热 时 间 越 长 ， 越 容 易 造 成 下 降 的 强 度 不 可 恢 复 ，因 此 ， 生 产 中 ， 要 严 格 控 制 预 热 时 间 ， 一 般 采 用 快 速 加 热 的 热 源 来 避 免 预 热 时 间 过 长 ，在加热温度不变的前提下，预 热 时 间 对 AlZnMg 合 金 强 度 影 响 如 下 ：预热 2 min，再冷却到室温的强度值为 350 MPa预热 6 min，再冷却到室温的强度值为 320 MPa预热 10 min，再冷却到室温的强度值为 280 MPa二、预热温度对 于 AlZnMg 合 金 ， 当 材 料 加 热 到 150 °C 时 ， 材 料 强 度 变 为 室 温 强 度 的 80%， 当 加 热 到200°C 时 ， 材 料 强 度 是 室 温 强 度 的 60% ， 当 加 热 到 400 °C 时 ， 材 料 强 度 只 为 室 温 强 度 的10%。

因 此 ， 不 能 过 分 预 热 金 属 材 料 加 热 温 度 的 控 制 主 要 采 用 测 温 笔 和 点 式 温 度 测 量 计 ，测 温 笔 有 各 种 温 度 范 围 ， 根 据 加 热 范 围 取 不 同 型 号 ， 在 使 用 时 ， 当 材 料 加 热 到 合 适 温 度 ， 用笔 往 工 件 上 画 痕 迹 ， 如 果 痕 迹 迅 速 融 化 ， 表 明 工 件 已 经 达 到 了 预 定 加 热 温 度 ， 如 果 温 度 没 到 ，笔 是 坚 硬 的 ， 在 工 件 表 面 不 留 任 何 痕 迹 ,预 热 温 度 对 材 料 强 度 的 影 响 见 图 6-1图 6-1 预 热 温 度 对 材 料 抗 拉 强 度 影 响预 热 温 度 要 严 格 控 制 ， 一 般 用 点 式 测 温 计 测 量 当 用 点 式 测 温 计 时 ， 仪 器 反 应 需 要 一 定时 间 ， 待 温 度 稳 定 后 再 读 取 数 值 ， 用 点 式 温 度 计 时 ， 要 注 意 测 量 时 间 和 加 热 撤 离 时 间 间 隔 预热要确保不会由于预热时间过长或可燃气体中含有过量氧气，而导致焊边上的氧化物层越积越厚，表 6-1 是推荐值。

表6-1 铝合金预热温度和时间指导值材 料 材 料 厚 度 范 围 ，单 位 （ mm）最 大 预 热 温 度单 位 °C最 大 预 热 时 间单 位 secTIG MIG AlMgSi 0.5 5 - 12 8-20180 60 AlMgSi 1 >12 >20 200 30 AlMgSi 0.7 5-12 8-20 220 20 >12 >20 250 10 AlZn4.5Mg 4 -12 8-16 140 30 >12 >16 160 20 AlMg 4.5Mn 6 - 12 >128-16 >16200 2201020 将 用 于 钢 材 预 热 的 焊 炬 类 型 用 于 铝 合 金 材 料 预 热 ， 要 使 用 次 一 号 的 焊 炬 规 格 ,表 6-2说 明了 焊 炬 和 预 热 厚 度 的 关 系 表 6-2 焊 炬 和 预 热 厚 度 关 系 表预 热 焊 炬 的 类 型 氧 气 消 耗 量 ， 单 位L/h工 件 厚 度 ， 单 位 （ mm）2号 160 <15 4号 500 <15 5号 800 <15 6号 1250 <15 8号 2500 <40 10号 4000 <40 图 6-2 示 意 了 加 热 焊 矩 和 加 热 的 方 式 。

焊 炬 加 热 要 采 用 中 性 火 焰 ， 过 多 的 氧 气 会 使 铝 合 金 表 面 氧 化 膜 变 厚 ， 加 热 火 焰 要 采 用集 中 性 火 苗 ， 过 于 分 散 会 使 加 热 时 间 变 长 图 6-2 焊 矩 和 加 热 方 式三、预热温度对 6006AT6 铝合金材料强度影响的试验研究车 辆 工 业 所 使 用 的 铝 合 金 型 材 ， 大 部 分 都 是 6005AT6铝 合 金 ， 由 于 该 铝 合 金 是 时效 硬 化 型 铝 合 金 ， 热 强 度 损 失 作 用 明 显 在 热 作 用 下 ， 铝 合 金 可 能 出 现 强 度 下 降 、 晶间 开 裂 等 等 问 题 ， 尤 其 材 料 在 焊 接 热 循 环 作 用 下 ， 在 热 影 响 区 更 容 易 出 现 该 类 问 题 ，对 此 ， 要 求 材 料 在 一 定 温 度 下 ， 具 有 保 持 一 定 强 度 和 晶 间 抗 裂 能 力 以 下 是 辽 宁 总 旺铝 厂 针 对 车 辆 型 材 所 进 行 的 试 验 研 究 ， 从 试 验 结 果 看 ， 过 高 的 预 热 温 度 和 过 长 的 预 热时 间 ， 对 材 料 强 度 均 会 造 成 很 大 影 响 ， 以 下 是 一 部 分 试 验 结 果 ， 从 试 验 结 果 读 者 应 该清 晰 预 热 对 材 料 强 度 的 影 响 ：1、 预热温度对6005A铝合金性能的影响（ 1） 6005AT6铝 合 金 母 材 室 温 条 件 下 的 强 度 分 析在 型 材 材 料 上 ， 分 别 在 其 纵 向 、 熔 合 口 横 向 截 取 试 验 试 样 ， 取 样 满 足 标 准 ， 在 标 准设 备 上 做 拉 深 、 弯 曲 等 试 验 ， 表 6-3是 母 材 正 常 条 件 下 的 强 度 试 验 数 值 ， 该 试 验 值 要 满 足标 准 。

表 6-3 母 材 正 常 条 件 下 的 强 度 试 验 数 值 表屈服强度（Mpa）抗拉强度（Mpa） 延伸率实测值试样号 单件 平均 值 单件 平均 值 单件 平均 值01251-1 280 315 16母材纵向 01251-2 280 280 315 315 17 16.501252-1 290 320 10.5挤压焊缝横 向01252-2 2852873153171110.75（2 ） 母 材 经 过 200度 、 1min预 热 后 ， 再 冷 至 室 温 ， 材 料 强 度 的 变 化 材 料 200度 预 热 ， 基 本 在 调 质 处 理 的 范 围 内 ， 对 材 料 的 各 项 指 标 均 影 响 均 不 大 ， 因 此 ，在 此 温 度 范 围 内 ， 预 热 的 时 间 同 样 也 影 响 不 大 ， 表 6-4是 200度 预 热 、 再 冷 却 到 室 温 的强 度 值 表 6-4 母 材 经 过 200度 、 1min预 热 、 冷 却 到 室 温 后 进 行 强 度 试 验 的 结 果屈服强度（Mpa） 抗拉强度（Mpa） 延伸率实测值试样号 单件 平均值 单件 平均值 单件平均值01212-1 265 295 15.5母材纵向 01212-2 275 270 305 300 14 14.7501211-1 275 300 9挤压焊缝横向 01211-2 270272.530030099（ 3） 母 材 经 过 300度 、 1min预 热 后 ， 再 冷 至 室 温 材 料 强 度 的 变 化 。

材 料 经 过 300度 预 热 后 ， 会 发 生 组 织 变 化 和 晶 粒 大 小 变 化 ， 材 料 强 度 虽 然 在 正 常 室 温下 进 行 检 测 ， 强 度 的 损 失 仍 然 不 可 避 免 ， 表 6-5是 经 过 300度 预 热 后 ， 再 冷 却 到 室 温 后的 强 度 试 验 值 表 6-5 母 材 经 过 300度 、 1min预 热 、 冷 却 到 室 温 后 进 行 强 度 试 验 的 结 果屈服强度（ Mpa） 抗拉强度（Mpa） 延伸率实测值试样号单件 平均值 单件 平均 值 单件 平均值01312-1 124 184 17.5母材纵向 01312-2 151 137.5 205 194.5 16.5 1701311-1 160 171 24挤压焊缝横向 01311-2 160160210190.51720.5（ 4） 材 料 经 过 400度 、 预 热 1min， 再 冷 却 室 温 的 强 度 变 化材 料 预 热 400度 以 上 ， 晶 间 和 晶 粒 均 会 发 生 变 化 ， 进 而 影 响 材 料 强 度 ， 表 6-6是 材 料 400度 、 预 热 1min再 冷 却 到 室 温 下 的 工 况 强 度 试 验 值 。

表 6-6 母 材 经 过 400度 、 1min预 热 、 冷 却 到 室 温 后 进 行 强 度 试 验 的 结 果屈服强度（Mpa） 抗拉强度（Mpa） 延伸率实测值试样号单件 平均值 单件 平均值 单件 平均值01412-1 59 143 28.5母材纵向01412-2 5858.514114226.527.5挤压焊缝横向01411-1 54 55 143 144 28.5 28.2501411-256 145 28三、 预热时间对6005AT6铝合金强度的影响第二节 焊后火焰调修一、火焰加热的位置粗略估计铝合金是否加热是否到位的一个简单方法就是观察材料的白热颜色的变化，如果材料不显示白颜色，或者显现的不够清楚，那么在实践中可以使用各种范围的测温笔来估计火焰的温度焊接变形调修需要火焰加热，加热位置原则上只能在焊缝位置，由于焊缝位置的填充金属没有经过时效强化，因此二次在焊缝位置加热对接头强度影响不大图 6-3 示意了焊后加热的操作模式图 6-3 焊后调修操作模式二、火焰加热的温度焊后在焊缝位置加热应该采用集中性火焰，快速加热焊缝，焊缝加热越快、温度越高，焊接变形调修量越明显，加热温度的控制以不损伤母材为止，加热温度没有必要象母材预热那样有严格限制，但不能将热量大范围扩散，也。