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药芯铝焊丝的制造技术

铝及其合金在工业生产和社会生活中的应用日益广泛,由于比重小、导电导热性好、铸造性和机械加工性优良,铝在现代工业材料中的重要作用不可替代。与黑色金属相比,铝的焊接比较困难。铝的焊接工艺性差主要表现在氧化膜难去除。

二十世纪六十年代初期,乌克兰巴顿电焊研究所在焊接钛合金时发明了活性焊剂。在钛合金和不锈钢的氩弧焊中,活性焊剂的主要作用是压缩电弧,而不是对熔池产生化学作用,但是在铝的焊接中,可以利用焊剂活性的还原和蒸发作用破碎和还原铝的氧化膜。药芯铝焊丝就是基于这种原理提出的,在药芯铝焊丝中,焊丝本身含有某些活性元素,这些元素能起到焊剂作用。

还原剂与Al2O3反应后的产物是AlCl3和AlxFy ,AlCl3可以转变为气体蒸发掉,AlCl3蒸发过程中同时破碎Al2O3 薄膜;AlxFy是复合盐,流动性好,密度小于铝,浮于焊缝表面和边缘,色泽呈浅灰色。

使用药芯铝焊丝焊接铝合金可以节约能源、提高生产效率,尤其在提高焊缝质量方面成效显著。基于药芯铝焊丝的TIG正极性焊接工艺,与传统的交流TIG焊相比有很多优点,比如焊缝外观平整、光滑、熔深深、夹渣少、几乎无气孔等特点。

药芯铝焊丝的几种制造技术

药芯铝焊丝的制造可以借鉴钢药芯焊丝的制造方法,钢药芯焊丝的制造过程包含轧制、拔丝、后处理和层绕等几道工序。

用粉末冶金的原理进行机械合金化的制造工艺是将还原粉、铝粉、其他添加金属粉充分混合,在一定温度下对混合金属粉加压,使其形成有一定强度的粉锭,在可控气氛中保温、加压使粉锭形成“钎焊锭”,最终挤压成材并用滚模拉丝的方法减径。图1是Al-10Si型药芯铝焊丝的金相照片,细小的椭圆或圆形黑点是初晶硅,大面积的黑斑是活化剂,其余是铝硅固溶体。

无缝药芯焊丝的原材料为成盘的钢管。管状焊条法制造药芯焊丝是先把药芯粉末混匀,烧结成烧结焊剂形态,然后填入钢管(φ16~25mm)中通过振动使药芯填实,再经轧制、粗拔、退火、细拔、镀铜、层绕等工序制出成品。研究过程中曾经试验过这种方法,将还原剂与合金粉装入铝管中,轧制—拉拔—扩散退火,最终形成管状焊条。其主要问题是生产效率低,药粉填充系数不稳定。

铸造挤压法是将还原粉加入铝合金铸锭中,充分压实后形成药芯锭。第一步把钎料制成多孔性的铸造毛坯,然后把蜂窝状坯料浸入活性焊剂溶液中,使溶液浸入坯料中的空隙,铸锭冷却后再进行挤压。这种方法的工艺关键在于活性焊剂的预处理和添加工艺。

层流挤压法是利用连续铸锭和等温挤压技术制造药芯焊丝。连铸技术可以获得组织均匀、成分稳定的 “莲藕”铸锭,等温挤压技术可以获得填充系数稳定的药芯焊丝毛坯。<