【国家标准(GB)】 铝及铝合金弧焊推荐工艺

ICS 25.160.10
中华人民共和国国家标准　
GB/T22086--2008
铝及铝合金弧焊推荐工艺
Recommendations for welding of aluminium and aluminim alloys(ISO/TR 17671-4 :2002, Welding—Recommendations for welding of metallicmaterials--Part 4:Arc welding of aluminium and aluminium alloys,MOD)2008-06-26发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2009-01-01实施
GB/T22086-—2008
本标准修改采用ISO/TR17671-4：2002《焊接金属材料焊接推荐工艺第4部分：铝及铝合金的弧焊》(英文版）。
本标准根据ISO/TR17671-4：2002重新起草。本标准与ISO/TR17671-4：2002相比，技术内容修改如下：
增加了附录A（资料性附录），用于说明铝及铝合金合金母材的类组划分，并将原标准附录A改为附录B,附录B改为附录C。
为了便于使用，本部分做了下列编辑性修改：删除了国际标准的前言；
将标准名称改为“铝及铝合金弧焊推荐工艺”：对ISO/TR17671-4:2002中引用的其他国际标准，有被等同采用为我国标准的用我国标准代替对应的国际标准，未被等同采用为我国标准的直接引用国际标准；-删除了规范性引用文件中的欧洲铝及铝合金母材标准。本标准附录A、附录B、附录C为资料性附录。本标准由全国焊接标准化技术委员会提出并归口。本标准起草单位：长春轨道客车股份有限公司。本标准主要起草人：宫文彪、王炎金、刘俊峰、陈永刚、砌力、王俊玖。I
1范围
铝及铝合金弧焊推荐工艺
本标准规定了铝及铝合金弧焊的推荐方法及工艺。本标准适用于铝及铝合金材料的焊接。2规范性引用文件
GB/T22086—2008
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T985.3铝及铝合金气体保护焊的推荐坡口（GB/T985.3--2008，ISO9692-3：2000，MOD）GB/T5185焊接及相关工艺方法代号（GB/T5185—2005，ISO4063：1998，IDT）GB/T6417.1金属熔化焊接头缺欠分类及说明（GB/T6417.1-2005，ISO6520-1:1998，IDT）GB/T16672—1996焊缝工作位置倾角和转角的定义（idtISO6947：1993）GB/T18591—2001焊接预热温度、道间温度及预热维持温度的测量指南（ISO13916：1996，IDT)
GB/T22087
铝及铝合金弧焊接头
缺欠质量分级指南（GB/T22087--2008，ISO10042：2005，焊接金属材料分类体系指南
ISO/TR15608
3母材
3.1概述
用于焊接的铝及铝合金母材应符合附录A的要求，此外，还应结合具体焊接条件，对母材规定特殊要求（包括化学成分、力学性能、表面光洁要求等）。焊接永久性或临时性附加物（如加工工艺梁/定位板、引弧板和收弧板等）应与母材相匹配。3.2储存及保管
为防止腐蚀或污染，铝及铝合金储存时应避免与碳钢、铜等材料接触，并做清晰的标记。4影响焊接结构及构件性能的因素附录B列出了因焊接可能产生的不利因素，这些因素仅限于一般的铝及铝合金冶金技术方面，同时也列出了其形成原因及解决措施。在焊接结构的设计过程中，应考焊接对热影响区和焊缝性能的影响，热影响区和焊缝的力学性能一般低于母材。
在操作时，更应注意避免出现任何设计以外的热影响区，诸如临时附件的焊接、电弧擦伤等。5弧焊方法
焊接铝及铝合金时，可以采用如下焊接方法（焊接方法代号参见GB/T5185)：-131熔化极情性气体保护焊（MIG)；—141钨极情性气体保护焊(TIG)；-15等离子弧焊。
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也可考采用其他焊接方法（如激光焊、激光-MIG复合焊、冷丝焊等）。6焊接材料
6.1填充金属
填充金属(焊条或焊丝等)应与母材相匹配，参见附录C。填充金属应按相关标准或供应商推荐要求，储存在原包装内，置于在各种气候下能保持干燥的环境中。
在车间和生产现场拆开包装但未使用完的焊接材料应作标识，并作适当包装，妥善保管，以免混用、受潮或污染。
6.2保护气体
铝及铝合金焊接通常采用氩气作为保护气体，也可以采用氨气、氮氩混合气体、氨氩氮混合气体保护以改善熔深、提高焊接速度、减少焊接缺欠。保护气体应按照气体标准或相关的规程选择使用。7设备
铝及铝合金焊接所采用的设备应定期维护保养，确保其处于正常的状态。焊接回路部分的导线规格应大于或等于引出部分的导线规格。8接头形式
8.1通则
铝及铝合金焊接的推荐坡口参见GB/T985.3，坡口间隙过大可能导致缺欠产生（诸如烧穿、变形等），因此，应尽量采用最小的间隙。8.2对接接头
8.2.1通则
对接接头包括板对接、管对接和管-板对接要求焊透（包括T型接头在内）的接头。8.2.2完全熔透
8.2.2.1单面焊
可采用如下方法焊接：
a）不带衬垫；
b）带临时衬垫；
c）带永久衬垫；
d）其他合适的方法。
8.2.2.2双面焊
可采用如下方法焊接：
a）第一面焊完后，再焊第二面；b)
两面交替焊接，最后以两面对称的顺序完成焊接，这种方法变形量最小：c）先在背面施焊打底焊焊道（相当于衬垫），然后在正面清根，焊接；d）其他合适的方法。
8.2.3部分熔透
8.2.3.1单面焊
可采用如下方法焊接：
a）焊至规定的熔深，但不焊透至另一面；b）其他合适的方法。
8.2.3.2双面焊
可采用如下方法焊接：
a）从一面焊至要求的熔深，然后从另一面焊至要求的熔深；GB/T22086—2008
b）从两面进行部分焊接，再以对称的次序焊至要求的熔深，这种方法变形量最小；c）从一面焊至要求的熔深，然后从另一面焊接密封焊道来完成焊接过程；d）其他合适的方法。
8.3角焊缝
连接面的根部间隙要尽可能的小。9衬垫材料
9.1永久衬垫材料
永久衬垫的材料型号参见附录A。9.2临时村垫材料
临时衬垫可采用不锈钢、铜或陶瓷材料。但应注意防止铜或其他材料粘着或衬垫过热。采用不锈钢做衬垫时，仅考虑采用奥氏体不锈钢。10支管连接
10.1通则
这种类型的接头一般用在圆形(或椭圆形)管的完全熔透焊缝和/或非完全熔透焊缝。所有的这些管连接的细节内容(例如：接头形式、构件之间的角度、坡口角、根部间隙等)应合理安排，以便采用合适的焊接工艺。
10.2对接接头
由于支管连接的特点，支管接头通常为不同几何形状的单面坡口，坡口形状取决于主管和支管的尺寸及组对角度。是否采用衬垫应按工艺选择，焊接骑座式支管接头时，应考虑保证整个支管上的焊缝厚度（或者设计图样规定的尺寸）；焊接插入式（或穿透式)支管接头时，应保证焊缝厚度不小于主管壁厚。10.3角接接头
支管连接处应该采用角焊缝，以使得整个接头尺寸满足设计要求。主管和支管的连接面尽量紧密结合、减少间隙，以免出现诸如烧穿和气孔过多等有害现象。11清根
对于完全熔透的双面对接焊，打底焊的背面焊缝需要清根。清根推荐采用铣、刨等机械加工方法。加工时应采用非油质性润滑剂。如果采用打磨方法，砂轮应该为铝合金的专用类型。清根后应保证待焊部位清洁，无缺欠。12焊接坡口
坡口应采用机械方法，或采用激光、等离子、水射流或其他合适的方法加工。当切割对相邻区域的性能产生有害影响时，应去除切割后的受损材料。切割之后首先应检查并确认切割面无裂纹。
为了避免对焊缝的不利影响，坡口表面和边缘应适合焊接工艺要求。坡口应当无裂纹、划痕，且干燥、无氧化、油污、油脂、油漆及水分等。在组对和焊接之前，坡口的熔化面及临近区域表面应该去油污和氧化层。为了避免再次污染及氧化，清理与焊接的间隔时间应尽可能短。使用溶剂或其他方法去除油污后应采用机械方法去除表面的氧化层。去油污的化学试剂也可能会3
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去除原始的表面氧化层。
13焊接位置
焊接铝及铝合金时，尽量采用PA、PB焊接位置，但因条件限制也可采用PC、PD、PE和PF位置。焊接位置参见GB/T16672。
14错边
应按照GB/T22087的相应质量等级控制错边，必要时，可确定更严格的限值要求。15预热温度及道间温度
表1推荐了各类铝合金的焊接预热温度及道间温度。此外，预热时间也应做适当控制，以免产生不利影响。
表1推荐的预热温度和道间温度
非热处理强化铝合金
1x××
3×××
5×××
AISi铸件
AIMg铸件
热处理强化铝合金
6××x
AISiMg铸件
AISiCu铸件
7×××
预热温度/℃
≤120
《120*
≤100*
道间温度/℃
≤120
≤100
注1；表中温度值仅为指南。这些数值可以经合同双方协商修改，并在焊接工艺规程中说明。注2：Mg>3.5%的合金组22.4(5×××)和合金组23.2(7×××），在某些使用环境下会出现相析出，这些析出会增加剥落腐蚀和应力腐蚀裂纹敏感性，a延长加热时间会导致加工硬化铝合金发生局部退火，也会使可热处理强化铝合金产生过时效。预热温度和道间温度的测量应参照GB/T18591—2001的有关规定。16其他要求
16.1焊道间的清理
每一焊道表面在施焊下一焊道之前，应使用不锈钢丝刷(或采用其他机械方法）清理。16.2检查
焊缝在被检之前，建议不要在其上画粉笔、涂漆或做其他类似的处理。16.3质量等级及不符合项纠正
焊接缺欠的验收等级应按照GB/T22087（或者产品设计规范）的要求确定。缺陷的修复及不符合项的纠正应按照有关程序进行，并保持其可追溯性。4
附录A
（资料性附录）
铝及铝合金母材的分类说明
根据ISO/TR15608的铝及铝合金分类见表A.1。表A.1铝及铝合金母材的分类
杂质(或合金含量)≤1%的纯铝
非热处理强化铝合金
铝锰合金
Mg≤1.5%的铝镁合金
1.5%Mg>3.5%的铝镁合金
热处理强化铝合金
Al-Mg-Si合金
Al-Zn-Mg合金
Cu<1%的AI-Si合金
主要成分
Cu<1%,5%Cu<1%,5%注：21、22、23一般为锻件，24、25、26为铸件。GB/T22086—2008
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附录B
（资料性附录）
缺欠的产生及防止
虽然通过选择正确的工艺和焊接材料，可以比较容易地焊接多数铝及铝合金，但是在某些环境下，还可能出现某些缺欠。缺欠的出现可能是由于焊接材料的选取、焊接工艺参数的选择或者是母材/焊接材料结合的冶金效果造成。因而，可以通过选择合适的焊接参数或焊接材料减少或消除这些缺欠。表B.1给出了铝合金焊接常见的典型缺欠、产生原因及其防止措施。在安全要求较高的动载结构中，特别需要防止产生这些缺欠。
就焊缝质量而言，设计不足对焊缝的正常使用会带来不利影响。这些不利影响可能包括由于材料厚度不均勾导致的应力集中、由于接头过密和接近产生较高的残余应力。对于加工硬化铝合金或可热处理强化铝合金而言，进行设计计算时，应该考虑焊接热影响区力学性能下降这一因素。但是，在焊接过程中还是应注意避免热输入过高导致热影响区软化区范围扩大。保持焊枪和工件间正确的角度和距离也可以防止一些有害缺欠。送丝装置使用的材料应该与焊丝相匹配以避免污染和损坏焊丝。铝合金焊接使用的焊枪、电缆和导线，体积大且不容易在狭窄空间内操作，焊接结构设计人员就要考虑给焊枪和焊工足够的空间来进行所有接头的焊接。在某些场合，只能采用合适的坡口（带永久衬垫或临时衬垫)进行单面焊。表B.1缺欠的产生及防止
例如：
线状气孔(2014)或团状
气孔群（2013）
主要原因
有污迹的焊丝。
焊丝表面潮湿。
焊缝区有油污。
连接表面潮湿。
焊丝/或母材含氢量过高。
接头间隙过小。
不合适的焊接位置PC、PD、PE、PG。气体析出时间太短。
由于冷却水或气体供应系统泄漏，造成保护气体不纯。
由于湿气侵人，造成保护气体不纯。不合适的软管质量。
保护气流速太大或太小产生非层流气流。电弧电压太高。
焊枪角度太小
防止措施
改善焊丝清洁度，存储于工作区域露点以上的清洁环境中。
焊接前清洁和干燥焊缝区，如：预热、焊前确保材料处于室温。
如有必要，联系焊丝或母材的供应商或生产商解决。
改善焊接间隙，促进气体从熔池逸出。焊接位置尽可能采用PA、PB。
提高热输人量或预热.改变焊缝前处理工艺。
消除泄漏现象。
气体按相关标准或技术要求确定采用。确保软管质量，更换损坏的软管，软管应尽量短，尽可能采用铝合金专用软管。采用合适的气体流量，避免紊流和空气卷人。
改善峰值电弧电压。
使用正确的焊枪角度
氧化夹杂物（303)
裂纹（100）
凝固裂纹
例：热裂纹（104)）
例：液化裂纹
金属夹杂（304）
钨夹杂(3041)
铜夹杂(3042)
表B.1(续)
主要原因
由于焊接中断或不充足的保护气流，使氧侵人电弧或熔池内导致氧化物形成。焊缝区或前一道焊缝清理不彻底。预热火焰含过多氧气。
TIG焊添丝揉作不正确
焊缝中存在低熔点共晶体。
内应力。
HAZ晶界析出的低熔点共晶体
钨夹杂（TIG：141和等离子弧焊：15)是由于焊接电流过高或在焊接过程中钨极接触到了熔池
铜夹杂（MIG：131)：由于焊嘴过热或熔断。来自铜制衬垫
注：缺欠代号参见GB/T6417.1。GB/T22086—2008
防止措施
见气孔部分要求。
采用合适的气体流量，避免空气进人。确保焊缝区域和前一道焊缝的清洁度。改善电弧条件。
可采用中性火焰。
不要将焊丝从保护气中移出
选择能确保焊接性能的填充材料。使用收弧板，将收弧结束于工件之外，或收孤时采用适当的操作措施填满弧坑。选择合适的焊接顺序可降低内应力和变形。降低热输入和层间温度。
通过采用单道焊焊接技术降低裂纹敏感性。降低内应力。
选择适合的焊丝（例如：4×××系列）根据钨极的类型和直径选择合适的焊接电流。
不要将钨极侵人到熔池中
选择适合的焊炬和焊嘴。
采用短弧焊接。
如果必要，可用不锈钢、铝合金或陶瓷代替铜作为熔池村垫
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C.1填充金属
附录C
（资料性附录）免费标准下载网bzxz
焊接材料的选择建议
选择焊丝通常基于以下几方面因素：与母材的化学成分相兼容，例如：焊接裂纹倾向；焊缝力学性能要求(需要将焊接热影响区和焊缝金属性能统一计算）；焊接部件或构件的后续处理，例如表面处理，阳极氧化和装饰抛光；焊缝要求的抗腐蚀能力；
最佳焊接性。
最终的选择将根据产品实际需要，在上述几方面做综合平衡。表C.1提供了各类铝及铝合金焊丝的相关信息。表C.2推荐了若干条件下铝及铝合金焊丝的选择建议。
铝及铝合金焊丝
1×××
3×××
4x××
5×××
SAL1450
SAL1080A
SAL3103
SAL4043A
SAL4046
SAL4047A
SAL4018
SAL5249
SAL5754
SAL5556A
SAL5183
SAL5087
SAL5356
化学成分代号
AlSioMg
AISi12(A)
AISi7Mg
AIMg2Mn0.8Zr
AIMg5.2Mn
A1Mg4.5Mn0.7(A)
AIMg4.5MnZr
AIMg5Cr(A)
Ti通过晶界强化降低了焊缝金属的裂纹倾向4XXX类焊丝在阳极氧化或暴露于空气中时会变成暗灰色，其强度会随Si的增加而提高。该种焊丝焊接后的焊缝颜色和铸造铝合金母材不搭配。这种合金专门应用在预防由于高稀释及高收缩而形成的凝固裂纹
当良好抗腐蚀性和颜色匹配是重要要求时，焊丝的Mg含量必须和母材搭配。
当焊缝金属的高届服点和高断裂强度是重要要求时，应使用含Mg量为4.5%~5%的焊丝。Cr和Zr通过晶界强化降低了焊缝金属的裂纹倾向。Zr降低热裂倾向
或5或
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