Soldagem e Processamento de Liga de Alumínio Produção de Componentes de Liga de Alumínio Corte a Laser de Liga de Alumínio Máquina de Processamento por Corte em Água e Gravação
Soldagem de Liga [1]Refere-se ao processo de soldagem de materiais de liga de alumínio. A liga de alumínio tem alta resistência e baixo peso. O principal processo de soldagem é a soldagem TIG manual (não-Soldagem de gás inerte de metal)、soldagem TIG automática e soldagem MIG (soldagem a arco com arame e gás), seus materiais base, arames de solda, gases de proteção e equipamentos de soldagem.
Soldagem de Liga de Alumínio
Nome estrangeiro Soldagem de liga de alumínio
Função: Soldagem
Manual de Soldagem TIG Manual, Soldagem TIG Automática, MIG
Características do material: alta resistência e leveza
Engenharia Metalúrgica de Campo
Introdução
Alumínio e ligas de alumínioEle ocupa uma posição central entre os diversos materiais utilizados na tecnologia de engenharia moderna. Sua produção global anual fica em segundo lugar apenas atrás do aço e ocupa a posição de destaque entre os metais não ferrosos [1].. Se a liga de alumínio primeiro marcou presença na indústria da aviação, então nas últimas décadas, além da indústria da aviação, ela tem sido amplamente aplicada em aeroespacial, automotiva, construção naval, pontes, fabricação mecânica, engenharia elétrica, indústria química e equipamentos criogênicos para fabricar vários componentes, tanques de combustível, recipientes resistentes à corrosão e fios, etc. Atualmente, o mais amplamente utilizado em estruturas soldadas de liga de alumínio éLiga de alumínio à prova de ferrugem,Agora mesmoLiga de alumínio-magnésioeLiga de alumínio-manganês。
Soldagem de liga de alumínio refere-se ao processo de soldagem de materiais de liga de alumínio. Ligas de alumínio têm alta resistência e são leves. O principal processo de soldagem é a soldagem MIG manual(Soldagem de gás inerte de metal)e soldagem MIG automática, seu material base, arame de solda, gás de proteção, equipamento de soldagem [2]。
Métodos de Soldagem de Liga de Alumínio
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1.Soldagem com gás inerte de tungstênio
A soldagem TIG (Gás Inerte de Tungstênio) é usada principalmente para ligas de alumínio e é um método de soldagem relativamente bom. No entanto, o equipamento de soldagem TIG é relativamente complexo e não é adequado para operação em condições ao ar livre.
2、Soldagem por pontos de resistência, soldagem por costura
Este método de soldagem pode ser usado para soldar chapas finas de liga de alumínio com espessura inferior a 5 mm. No entanto, o equipamento utilizado durante a soldagem é relativamente complexo, a corrente de soldagem é grande e a produtividade é relativamente alta, tornando-o particularmente adequado para a produção em massa de peças e componentes.
3.Soldagem TIG Pulsada
A soldagem TIG pulsada pode melhorar significativamente a estabilidade durante o processo de soldagem. Os parâmetros podem ser ajustados para controlar a potência do arco e a formação do cordão de solda. Isso resulta em deformação mínima da peça de trabalho e uma pequena zona afetada pelo calor, tornando-a particularmente adequada para aplicações como soldagem de chapas finas e soldagem em todas as posições, bem como para soldagem de materiais com alta sensibilidade ao calor, como alumínio forjado, alumínio duro e alumínio ultraduro [1].。
4.Soldagem por Fricção e Ponto
A soldagem por fricção e mistura é, antes de tudo, cada vez mais amplamente aplicada no campo de estruturas de metal leve, como ligas de alumínio e ligas de magnésio. A característica deste método é que a temperatura de soldagem está abaixo do ponto de fusão do material, o que pode evitar defeitos como trincas e poros causados pela soldagem por fusão.
Materiais Ambientais
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1. Requisitos para a produção, ambiente de armazenamento e uso de materiais auxiliares na soldagem de ligas de alumínio
(1)Requisitos de temperatura e umidade para produção e armazenamento
O ambiente de produção e armazenamento para liga de alumínio deve ser à prova de poeira, à prova d'água e seco. A temperatura ambiente é geralmente controlada acima de 5 ℃, e a umidade é controlada abaixo de 70%. Devem ser feitos esforços para garantir que a umidade no ambiente de soldagem não seja muito alta, pois a umidade excessiva aumentará significativamente a probabilidade de porosidade na solda, afetando assim a qualidade da soldagem. O fluxo de ar forte pode causar proteção de gás insuficiente, levando à porosidade de soldagem. Pode ser definidoparabrisapara evitar a influência de correntes de ar na sala [2]。
(2) Requisitos para o uso de arame de soldagem e mangueira de fornecimento de gás
Deve-se prestar atenção ao uso de consumíveis de soldagem: O arame de soldagem de alumínio deve ser armazenado separadamente dos consumíveis de soldagem de aço, e seu prazo de validade não deve exceder 1 ano. Após a conclusão da soldagem, o arame de soldagem deve ser removido da máquina de solda e selado para evitar contaminação. Mangueiras de fornecimento de gás feitas de materiais diferentes têm diferentes resistências à entrada de umidade, e o efeito da mangueira de fornecimento de gás é mais pronunciado, especialmente quando a pressão do fornecimento de gás é alta. Recomenda-se o uso de mangueiras de Teflon para o fornecimento de gás.
2. Seleção de vestuário de trabalho
Ao soldar liga de alumínio, é bom escolher gabaritos com contato pontual para reduzir a área de contato entre o gabarito e a peça de trabalho. Se o gabarito tiver contato superficial com a peça de trabalho, ele removerá rapidamente o calor da peça de trabalho, acelerará a solidificação da poça de solda e será prejudicial à remoção da porosidade da solda. A pressão do sistema hidráulico do gabarito deve ser bem controlada em 9-9,5 MPa.
Se a pressão for muito baixa, o propósito pré-definido de anti-deformação não poderá ser alcançado. No entanto, se a pressão for muito alta, aumentará a restrição da estrutura de liga de alumínio. Devido ao grande coeficiente de expansão térmica e à baixa plasticidade em alta temperatura da liga de alumínio, é propenso a ocorrer um estresse térmico significativo durante a soldagem, o que pode causar trincas na estrutura de liga de alumínio.
Seleção de Arame de Solda
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1. Seleção do Arame de Solda
Para os materiais base 600, 6082 e 5083, a classe de arame de solda selecionada é 5087/ AlMg4.5MnZr. O arame de solda 5087 não só possui boa resistência à trinca e excelente resistência à porosidade, mas também possui propriedades de resistência muito boas. Quanto à seleção das especificações do arame de solda, deve-se dar preferência às especificações de diâmetro maior. Para a mesma quantidade de metal de enchimento de solda, ou seja, o mesmo peso de arame, os arames de diâmetro maior têm uma área superficial muito menor em comparação com os arames de diâmetro menor. Portanto, os arames de diâmetro maior têm menos contaminação superficial, o que significa uma área oxidada menor, facilitando o atendimento aos requisitos de qualidade da soldagem. Além disso, o processo de alimentação do arame é mais fácil de operar com arames de diâmetro maior. Para materiais base com espessuras de chapa inferiores a 8 mm, geralmente se usa um arame de 1,2 mm de diâmetro. Para materiais base com espessuras de chapa de 8 mm e acima, usa-se um arame de 1,6 mm de diâmetro.Máquina de solda automáticaUsando arame de solda de 1,6 mm de diâmetro.
2. Seleção do gás de proteção
Soldagem de liga de alumínio
As características do Ar são arco estável e fácil ignição do arco. Para metais base com espessura de 8 mm ou menos, o Ar é geralmente usado para soldagem. Para metais base com espessura de 8 mm ou mais e soldas com altos requisitos de porosidade, a mistura Ar70% + He30% é usada para soldagem. As características do hélio são: condutividade térmica 9 vezes maior que a do argônio, velocidade de soldagem mais rápida, porosidade reduzida e aumento da penetração. O status de penetração do Ar e da mistura Ar70% + He30% durante a soldagem de chapas espessas. A escolha da vazão de gás não é quanto maior, melhor. A vazão excessiva causará turbulência, levando à proteção insuficiente da poça de fusão, reação entre o ar e o metal depositado, o que alterará a estrutura da solda, reduzirá o desempenho e aumentará a tendência à porosidade de soldagem.
Preparação antes da soldagem
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1. Tratamento do chanfro
Para soldas de topo com espessura de chapa inferior a 3 mm, o chanfro não é necessário. Um rebaixo traseiro de -0,5 a 1 mm é suficiente. Isso facilita a expulsão de gases e evita um canal de raiz. O efeito do rebaixo traseiro na solda. O ângulo de chanfro para chapas espessas de liga de alumínio é geralmente maior do que para chapas de aço. Chanfros unilaterais geralmente usam um ângulo de 55°, enquanto chanfros bilaterais usam um ângulo de 35° em cada lado. Isso melhora a acessibilidade da solda e reduz a probabilidade de defeitos de falta de fusão.
Soldagem de liga de alumínio
Para juntas HV ou HY em juntas T de chapa espessa, é necessário preencher a raiz e, em seguida, adicionar uma solda de filete de modo que o tamanho total da solda S não seja menor que a espessura da chapa T. Requisitos de soldagem para juntas T de chapa espessa.
2. Trabalho de limpeza antes da soldagem
A soldagem de ligas de alumínio requer um trabalho de preparação limpo; caso contrário, sua resistência à corrosão diminuirá e a porosidade tende a ocorrer. Os hábitos de soldagem de ligas de alumínio devem ser distintos dos de soldagem de aço. Ferramentas que foram usadas para soldar aço são estritamente proibidas de serem usadas ao soldar ligas de alumínio. Limpe a película de óxido e outras impurezas na área da junta de solda, usando uma escova de aço inoxidável ou limpeza com acetona, o máximo possível. A retificação com disco abrasivo não pode ser usada, pois usar um disco abrasivo para retificar apenas fundirá a película de óxido na superfície do material de soldagem e não a removerá. Além disso, se um disco abrasivo duro for usado, as impurezas contidas nele entrarão na junta de solda, levando a trincas a quente. Adicionalmente, como a película de Al2O3 se regenera e se acumula novamente em um tempo muito curto, para minimizar a influência da película de óxido na junta de solda, a soldagem deve ser realizada imediatamente após a conclusão da limpeza.
3. Controle da temperatura de pré-aquecimento e da temperatura entre camadas
Ao soldar chapas espessas com espessura superior a 8 mm, o pré-aquecimento é sempre necessário. A temperatura de pré-aquecimento deve ser controlada entre 80 ℃ e 120 ℃, e a temperatura entre passes deve ser controlada entre 60 ℃ e 100 ℃. Se a temperatura de pré-aquecimento for muito alta, além de criar um ambiente de trabalho hostil, também pode afetar as propriedades da liga da liga de alumínio, levando a fenômenos como amolecimento da junta e aparência ruim do cordão de solda. A temperatura excessiva entre passes também aumentará a probabilidade de trincas a quente na solda de alumínio.
4. Seleção racional de parâmetros padrão
As propriedades físicas e químicas das ligas de alumínio e do aço são muito diferentes, portanto, os parâmetros do procedimento de soldagem devem ser testados e determinados com base nas características de soldagem da liga de alumínio.
(1) Corrente de soldagem alta
A condutividade térmica da liga de alumínio em si é alta (cerca de 4 vezes a do aço), por isso dissipa o calor rapidamente. Portanto, na mesma velocidade de soldagem, a entrada de calor necessária para soldar liga de alumínio é de 2 a 4 vezes maior do que a necessária para soldar aço. Se a entrada de calor for insuficiente, problemas como penetração insuficiente ou falta de fusão podem ocorrer facilmente, especialmente no início da solda.
(2) A velocidade de alimentação do arame deve ser aumentada apropriadamente
A velocidade de alimentação do arame está intimamente relacionada e é combinada com parâmetros de especificação, como corrente e tensão. Quando a corrente de soldagem é aumentada, a velocidade de alimentação do arame também deve ser aumentada correspondentemente.
(3) Seleção da Velocidade de Soldagem
Para soldas em chapas finas, para evitar o superaquecimento, geralmente se usa uma corrente de soldagem menor e uma velocidade de soldagem mais rápida; para soldas em chapas grossas, para garantir a fusão completa da solda e a saída suficiente dos gases da solda, usa-se uma corrente de soldagem maior e uma velocidade de soldagem mais lenta.
(4) Seleção do ângulo da tocha de solda
Na direção da soldagem, o ângulo da tocha de soldagem é geralmente controlado em cerca de 90°. Ângulos excessivos e insuficientes podem causar defeitos de soldagem. Um ângulo excessivo da tocha de soldagem pode levar à proteção inadequada com gás e à formação de porosidade; um ângulo insuficiente também pode fazer com que o alumínio fundido atinja a frente do arco, impedindo que o arco atue diretamente na junta de solda e resultando em falta de fusão [2]。
Limpeza pós-soldagem
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1. Esfregue cuidadosamente a junta de solda com uma escova rígida em água quente.
2. Coloque as peças soldadas em uma solução aquosa de trióxido de cromo com temperatura de 60-80°C e fração mássica de 2%-3% ouDicromato de potássioMergulhe na solução por cerca de 5-10 minutos e esfregue cuidadosamente com uma escova de cerdas rígidas. Alternativamente, mergulhe as peças soldadas em uma solução de ácido nítrico a 10% a 15-20°C por 10-20 minutos.
3. Enxágue e lave as peças soldadas em água quente.
4. Seque as peças soldadas com ar quente ou em um forno de secagem a 100°C [2]。
Salvaguarda
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1. Antes da soldagem, remova os óxidos da chanfradura da peça de trabalho e áreas adjacentes, e da superfície do arame de solda, utilizando métodos mecânicos ou químicos;
2. Use gás de proteção qualificado para proteção durante o processo de soldagem;
3. Durante a soldagem a gás, utiliza-se fluxo, e a película de óxido na superfície da poça de fusão é continuamente rompida com o arame de solda durante o processo de soldagem.
Escopo da Indústria
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1、A conexão de tubos de cobre-alumínio na indústria de refrigeração, cobre e ar condicionadogalvanizadoSoldagem heterogênea de tubos, tubos de aço inoxidável e tubos de alumínio.
2. Soldagem de terminais cobre-alumínio, condutores cobre-alumínio e barramentos condutores cobre-alumínio na indústria de subestações.
3. Soldagem de tubos do dissipador de calor, motores e barramentos na indústria eletrônica e elétrica.
4、Também usado para torneiras, conectores de acoplamento, porcas correspondentes, etc. na produção e na vida diária.
Padrão industrial
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1、《Procedimentos de Avaliação de Tecnologia de Soldagem》DL/T868-2004;
2、《Especificação de Técnica de Inspeção Radiográfica para Juntas Soldadas de Tubulações de Aço para Pressão》DL/T821-2002;
3、《Código para Soldagem de Vasos de Pressão de Aço》JB/T4709-2000;
4、《Especificação Técnica para Construção e Aceitação de Energia》(Capítulo de Soldagem para Usinas Termelétricas)DL5007-92;
5、《Tipos e Dimensões Básicas de Juntas Soldadas》GB985-986-80;
6、《Código para Aceitação da Qualidade de Construção de Engenharia de Estrutura de Aço》GB50205-2001。
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