拖车制造行业铝材焊接最佳实践

越来越多的焊接组件采用铝合金材料制造。虽然这种合金具有很多有趣的特性，但其在运输行业应用的不断增加主要归因于它的重量轻的特点。

很多经验丰富的焊接专业人士错误地认为铝合金比钢更难以焊接。这种看法很大程度上是因为焊接操作人员用焊接钢材的习惯和经验看待这种材料。

本文将分析拖车制造行业焊接铝材时的常见问题，以及如何纠正或避免这些问题。

了解所使用的合金

几乎所有1XXX、3XXX、4XXX、5XXX和6XXX系列合金均可使用GTAW或GMAW工艺进行焊接。  

2XXX和7XXX系列的大多数铝合金均不可焊接。2XXX系列仅有的可焊合金是2219和2519；7XXX系列仅有的可焊合金是7003、7004、7005和7039。

特别要注意的是2024和7075。它们强度高且应用广泛，但是不能进行焊接。  

焊接“不可焊”合金或错误使用填充金属会导致在焊接过程中发生开裂，或在将来使用过程中焊缝提前失效。

在焊接之前，在施焊前，应确认合金使用正确且与填充金属相匹配。

使用合适的填充合金

拖车行业最常见的应用是将5XXX铝镁板材材合金（诸如5052、5154、5444或5083）之一与其自身焊接，或者将6XXX挤压合金与上述5XXX合金进行焊接。

进行5XXX合金同种材料焊接时，若待焊金属为5154或5454时，正确匹配的填充金属为5554；若待焊金属为5052，则匹配填充金属为4043、5554或5356，但5356和5554更常用一些。为了避免可能发生的填充合金混淆，尽可能在车间内使用一种填充合金。对于强度较高的5083焊接，建议使用5556或5183。5356与5083的强度不太相配。4043不用于焊接5XXX合金，但是镁含量较低的5052除外。

对于6XXX挤压合金（如6061-T6）与5XXX板材的焊接，推荐填充合金为5356或5554。虽然4043也可使用，但由于其应用有限，在拖车行业中并不常见，并且容易在车间内造成混乱。在这种应用中使用具有较高强度5183或5556作为填充合金完全没有优势。某些供应商会试图销售此类合金，但其除了成本较高外没有任何优势。

正确储存焊丝

将铝焊丝存放在清洁干燥的环境中，最好使用原包装。在这种条件下，焊丝使用寿命可长达数年。

要防止焊丝受潮，应在相对湿度较低的条件下储存。要做到这一点，最简单的方法就是把焊丝用原来的包装包好，然后放在带有60瓦照明灯泡的封闭金属柜内保存。灯泡热量会让柜内温度上升大约10°F，由此可以降低相对湿度。  

已部分使用的焊丝卷应放回原包装内保存，且不可在无遮蔽情况下在焊接设备上隔夜放置。或者也可将焊丝盘放在塑料罩内保存，直到用完为止。

将焊丝存放在空调环境可能会出现问题。焊丝相对温度较低，在炎热潮湿天气打开可能会导致潮湿空气凝结成水附着在焊丝上。

如果不得不将焊丝存放在空调房间，则以未开封状态带入车间，并将其静置到温度回升为止。

焊前预热

普遍认为，无论GTAW还是GMAW的所有铝焊缝都不需要预热。事实上，选用合适的设备很少需要预热。而且，过度预热会严重降低机械性能。

作为热处理的最后一步的时效处理是在华氏325-400温度下进行的。如果将可热处理的合金预热到时效处理温度或更高温度，将会破坏合金的机械性能。

这并不是说所有预热都不好。比如，如果湿度非常高，预热至华氏200度以驱除湿气是可以接受的。

零件的充分清理

焊接之前的铝材清理包括两个独立的不同作业。

制造过程中使用的所有机油、润滑剂、机加工冷却剂或其他碳氢化合物均须清除。这些碳氢化合物如果不清除，就会进入焊接电弧内部并释放氢气，从而导致焊接气孔产生。去除碳氢化合物主有以下两种。最常用的方法是使用浸有诸如丙酮、甲苯、丁酮或化油器清理剂等优质脱脂溶剂的清洁抹布将焊缝擦拭干净。乙醇不是很好的脱脂剂，不可用来清洗铝材。另一种方法不太常见，就是将铝浸入含有弱碱性溶液的槽池中，进行冲洗和烘干。、

任何明显的氧化物均要清除掉。通常这一过程利用手动或电动不锈钢丝刷完成。如果材料一直在室外存储且已经形成了厚重的灰色氧化物，那么可能需要使用砂轮或磨盘除去氧化物。

合适的设备

在每次使用之前，焊工均应检查焊接设备确定是否设置符合铝材要求。如果设备常常用于焊接其他材料，这一检查就非常必要。尤其是：

· 确保焊丝盘制动器没有设置过紧。张力过大会导致发生送丝问题。制动器的松紧程度应足以确保停止送丝时不会自由转动。

· 确保选择正确的送丝轮，主要包括是否是铝焊专用送丝轮以及送丝凹槽直径是否正确。如果使用钢制焊丝用的V型槽送丝轮则会导致铝焊丝变形，最终导致送丝困难。

· 将张力设定到足以确保焊丝不会在送丝驱动轮上打滑即可。张力过大将导致填充焊丝发生变形。

· 确保使用塑料导向管进行焊丝的导入和导出。使用适用于钢制焊丝的送丝部件会导致送丝问题。

· 确保焊枪送丝管采用的是铝材适用的塑料材料。使用适用于钢焊丝的送丝管会导致软质铝焊丝发生表面刮擦，从而造成送丝管堵塞。

· 确保导电嘴规格与铝焊丝适配。有些人觉得使用较大规格的导电嘴是个不错的主意 - 比如使用1/16英寸导电嘴馈送3/64英寸焊丝。千万不要这样做。导电嘴的规格既要能够自由穿过焊丝又要保持足够紧密，以便在导电嘴与焊丝之间导电良好。导电嘴过大则导电不良，导致导电嘴烧损。

适当的保护气体流量

GMAW的氩气保护气体流量至少应为35 SCFH，GTAW气体流量至少应为25 SCFH。如果使用大直径喷嘴，则流量还应在此基础上增加。

清理之后要始终保持清洁

部件清理装配完毕之后应立即进行焊接，或者至少要尽快焊接。车间内的污垢、油、水蒸汽等均可能会再次附着在经过预处理的材料上，造成焊缝污染。

清理、装配完毕之后，不要让零部件在无保护情况下隔夜或隔周末放置。如果零件在焊前不得不放置一段时间，可以用棕色牛皮纸包裹待焊区域，并用胶带固定。

横向摆动和纵向摆动

尽管所有人都知道横向摆动焊接会产生过量的热输入,因此不宜使用，但是在拖车行业中纵向摆动或“往复式”摆动焊接方法却非常普遍。只要摆动的幅度适宜，纵向摆动这种技术倒是不错的选择。

· 纵向摆动的目的是使焊缝呈现出鱼鳞纹。这种技术的主要优点在于可获得类似GTAW焊缝的明显等间距焊缝波纹。这似乎成为拖车行业的一项要求。

· 只要摆动幅度能够得到控制，摆动焊接就可以接受。摆动幅度应当控制在1/8英寸到3/16英寸（3毫米到4毫米）之间。如果摆动幅度过大，则在每个波纹之间就会产生凹坑，从而减小焊喉尺寸，这是不能接受的。

· 摆动仅仅是为了美观；不会改善熔深或表面清理效果。

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