铝及铝合金的碳弧焊

八、铝及铝合金的碳弧焊

碳弧焊热量集中，生产率比气焊高，变形量也小于气焊。接头的力学性能与气焊基本相同，但是，碳弧焊的劳动条件较差。碳弧焊所用的焊丝、焊剂、接头形式与气焊基本相同。

1．铝及铝合金碳弧焊的工艺特点

碳弧焊一般采用直流正接。电弧稳定，便于操作，反接时，电弧燃烧不稳定，碳棒也会因为受高热而剧烈烧损。

碳弧焊一般采用碳或石墨作为电极，碳和石墨具有良好的导电性和较高的熔点(为3800～4200℃)。碳电极比石墨电极的电阻大2～3倍，含灰量也大得多。因此，石墨电极的允许电流密度为200～600A/cm²，而碳电极的允许电流密度为100～200A/cm²。电极的断面形状一般是圆形、方形或扁形。电极尖端的角度一般为45°～70°。角度小时电极消耗较快，但可以增加电弧稳定性。夹电极时，在工作方便的前提下，电极伸出导电部分越短越好。如果伸出过长，会加速电极的氧化损耗。

由于铝的比热大、导热快，因而碳弧焊时要求用大电流和较高的电弧电压。实践证明，铝接头在高速焊接时能获得良好的质量，而使用大电流是解决这个问题的关键。

2．铝母线的碳弧焊

铝母线的碳弧焊一般不需要定位焊，而是用夹具夹紧。用有圆弧形槽的石墨块作垫板(槽的深度不超过3mm，宽度不超过20mm)，这样可以得到美观、坚固的焊缝。在两端各装一块石墨板作挡板和引弧、收弧板。石墨板不能有水分，以免在焊接时产生水蒸气，影响焊接质量。

碳弧焊铝母线时，焊丝成分与母材相同，把糊状熔剂涂在焊丝上，干燥后即可使用。厚度在30mm以下的铝母线对接焊时可以不开坡口，但要留有一定的间隙。其间隙与板厚的关系见表5－92。也可以开60°V形坡口(对边为板厚的1/3)。

表5－92　不开坡口对接焊间隙

当铝板的厚度为5～10mm时，其焊接参数为:焊接电流250～400A，焊丝直径8～10mm，碳棒倾角为80°～85°，弧长为20～25mm。引弧后开始加热焊缝始端，电弧不要吹向棱角部分，否则会把棱角烧掉。当铝液有下塌的趋势时立即填加焊丝。在熔剂的作用下，熔化的接头熔合在一起，并流在石墨垫的圆弧槽内，形成焊缝。一般焊丝与焊件成45°角。焊接时，一面熔化焊丝，使熔滴进入熔池，不要将熔滴落在坡口边缘，以免影响成形;一面用焊丝端头挑破熔池上的氧化膜，迅速前进。收弧时，要适当填加一些焊丝，电弧在石墨挡板上熄灭，有利于填满弧坑。

当铝板的厚度大于30mm时，一般要采用双面焊。焊接过程中要保证焊缝温度不要过高，以免产生裂纹。如果发现焊缝温度过高，要停顿一下，等温度降到400℃以下时再继续焊接。焊接电流是碳弧焊的一个重要因素，表5－93为碳弧焊焊接铝母线时参考的电极尺寸及电流。

表5－93　碳弧焊焊接电流的选择

续表