铝合金焊丝的分类和型号
铝焊丝按化学成分分为铝、铝铜、铝锰、铝硅、铝镁等5类。
根据GB10858-2008《铝及铝合金焊丝》的规定焊丝型号由三部分组成。第一部分用字母“ER”表示焊丝，“SAL”表示铝及铝合金焊丝:第二部分用四位数字表示焊丝型号;第三部分为可选部分，表示化学成分代号。完整的焊丝型号示例:SAL4043(Alsi5)第二部分表示型号的四位数字，以“1”开头，是纯铝焊丝，例如:1070、1100;以“2”开头，为铝铜焊丝，例如:2319;以“4”开头，为铝硅焊丝，举例:4043、4047;以“5”开头，为铝镁焊丝，举例5356、5183等;这四种为常见。
问题一：什么是铝焊丝？
铝焊丝是用于铝合金焊接的一种填充金属材料。
它通常呈盘状或直条状，在焊接过程中作为电极和填充材料熔化，与母材共同形成焊缝。
由于铝及其合金具有独特的物理和化学性质（如导热性强、熔点低、易氧化），因此铝焊丝在成分、制造工艺和储存要求上都与普通钢焊丝有显著区别。
正确选择和使用铝焊丝是获得高质量铝合金焊缝的关键。
问题二：铝焊丝的主要种类有哪些，如何选择？
铝焊丝的种类繁多，通常根据其合金成分进行分类，以适应不同牌号的铝合金母材焊接。
常见的铝焊丝型号包括：
1. 1xxx系列（纯铝）：如1070、1100，主要用于焊接纯铝或对强度要求不高的纯铝合金，具有优异的耐腐蚀性和导电性。
2. 4xxx系列（铝硅合金）：如4043、4047，是应用最广泛的铝焊丝之一。
- 4043铝焊丝含有5%左右的硅，熔点较低，流动性好，焊接时不易产生热裂纹，适用于焊接6xxx系列（如6061、6063）铝合金，以及部分1xxx、3xxx、5xxx系列。
- 4047铝焊丝硅含量更高（约12%），流动性更好，主要用于薄板焊接和钎焊。
3. 5xxx系列（铝镁合金）：如5356、5183、5087，含有不同比例的镁，具有较高的强度和良好的韧性、耐腐蚀性。
- 5356铝焊丝含有5%左右的镁，适用于焊接5xxx系列（如5083、5086）以及部分6xxx系列铝合金，特别适用于海洋环境。
- 5183和5087镁含量更高，强度和韧性更优，常用于高强度结构件和低温应用。
如何选择：
选择铝焊丝时，最关键的原则是“等强匹配”和“化学成分相似”。
您需要根据待焊接的铝合金母材牌号，查阅相应的焊接规范或生产商推荐，选择与母材强度、耐腐蚀性、颜色匹配且不易产生焊接缺陷的焊丝。
对于不同牌号铝合金的异种焊接，通常会选择硅含量较高的焊丝（如4043）来提高焊缝的抗裂性。
问题三：铝焊丝主要适用于哪些焊接方法？
铝焊丝主要适用于两种主流的气体保护焊方法：
1. MIG焊（熔化极气体保护焊）：
- 也称为GMAW（Gas Metal Arc Welding），是一种高效的半自动或全自动焊接方法。
- 在MIG焊铝时，铝焊丝作为连续送进的电极，通过电弧在保护气体（通常是纯氩气或氩氦混合气）的保护下熔化，形成焊缝。
- MIG焊适用于中厚板的焊接，具有熔敷效率高、生产率高、易于实现自动化等优点，广泛应用于船舶、汽车、轨道交通等领域。
2. TIG焊（钨极惰性气体保护焊）：
- 也称为GTAW（Gas Tungsten Arc Welding），是一种非熔化极气体保护焊方法。
- 在TIG焊铝时，使用非消耗性的钨电极产生电弧，并由操作者手动或自动送进铝焊丝作为填充材料。
- TIG焊特别适合焊接薄板、要求焊缝质量高、外观美观的场合，如航空航天、精密仪器、艺术品等，它能提供更精确的热量控制和更好的焊缝成形。
问题四：铝合金焊接前，对铝焊丝和母材有哪些特殊要求？
由于铝的特殊性质，铝合金焊接前对焊丝和母材的准备至关重要，直接影响焊缝质量。
1. 铝焊丝的储存和保护：
- 铝焊丝表面极易氧化，暴露在空气中会迅速形成一层致密的氧化膜。
- 储存时必须放置在干燥、通风的环境中，远离潮湿和腐蚀性气体。
- 未开封的焊丝应保存在原包装内，开封后应尽快使用，未用完的焊丝应密封保存，避免长时间暴露。
- 焊丝取出后，应避免手直接接触，以免沾染油污和汗渍。
2. 母材的表面清理：
- 除油污：在焊接前必须彻底清除母材表面的油污、油漆、指纹等有机物，可使用丙酮、酒精等溶剂擦拭。
- 去除氧化膜：铝表面氧化膜的熔点高达2060℃，远高于铝本身的熔点（约660℃），如果不去除，会严重影响焊接熔合，导致夹渣、未熔合等缺陷。
- 去除氧化膜的方法包括：机械清理（如钢丝刷、砂轮打磨，必须使用不锈钢工具，且仅限焊缝两侧20-30mm范围）、化学清洗（如酸洗、碱洗，需专业操作）。
- 清理后应立即焊接，或在短时间内焊接，防止氧化膜重新生成。
问题五：铝合金焊接过程中常见的缺陷及预防措施？
铝合金焊接由于其材料特性，较易出现一些特有的焊接缺陷，但通过适当的焊接工艺和预防措施可以有效避免。
1. 气孔：
- 原因：氢是导致铝焊缝气孔的主要原因，可能来源于母材、焊丝表面的水分或油污，保护气体不纯，或焊接参数不当（如焊接速度过快）。
- 预防：彻底清理母材和焊丝，确保干燥；使用高纯度氩气或其他惰性保护气体；调整合适的焊接参数，确保气体保护充分。
2. 热裂纹：
- 原因：铝合金在凝固过程中收缩量大，且存在低熔点共晶相，在拉应力作用下易产生热裂纹，尤其是在接头约束度大或焊丝选择不当（与母材匹配性差）时。
- 预防：选择合适的铝焊丝型号（如含硅焊丝4043，提高抗裂性）；优化坡口设计和装配间隙；控制焊接线能量和预热温度，降低焊接应力。
3. 未熔合、未焊透：
- 原因：焊接电流不足、焊接速度过快、坡口清理不彻底、氧化膜未去除干净等。
- 预防：增加焊接电流，降低焊接速度；彻底去除氧化膜；优化坡口角度和间隙，确保熔深。
4. 塌陷、烧穿：
- 原因：焊接电流过大、焊接速度过慢、铝合金导热性强导致热量快速积累，特别是薄板焊接。
- 预防：降低焊接电流，提高焊接速度；采用脉冲焊接；背面设置铜垫板帮助散热。
