铝及铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍,在焊接过程中,因为铝合金凝固时的体积收缩率较大,工件的变形和应力较大,所以铝合金焊接变形的控制要比碳素钢结构难度大。因此,采取焊接变形的预防措施很重要。
铝合金工件的焊接变形的基本形式有纵向与横向收缩变形、弯曲变形、角变形、波浪变形和扭曲变形等几种,如图2-13所示。上述几种类型的变形,在焊接结构生产中往往并不是单独出现的,而是同时出现并相互影响的。
铝合金焊接变形的影响因素与铝合金的焊缝尺寸、焊接热输入、焊缝位置、坡口形式有关。焊缝尺寸增加,变形也随之加大。但过小的焊缝尺寸,将降低结构的承载能力,并使接头的冷却速度加快,容易产生裂纹、未熔合等缺欠和热影响区硬度增高的现象。因此,应在满足结构的承载能力和保证焊接质量的前提下,根据板的厚度来选取焊接工艺可能的最小焊缝尺寸。焊接热输入越大,焊后残余变形也越大。
图2-13 铝合金工件焊接变形的基本形式
1)对接板的焊接反变形设置,一般在角变形的相反方向将焊接试板预制一定角度,如图2-14所示。
图2-14 对接板预制反变形
2)由于铝合金壳体的焊接变形较难控制,在壳体上焊接容易造成塌陷,因此在焊接前可以将壳体焊缝周边的壳壁向外顶出,然后进行焊接,焊后表面平整,如图2-15所示。
图2-15 铝合金壳体预制反变形
忌焊前不预制反变形。焊接后焊缝周围位置将出现凹陷,且变形无法调校,不能满足工艺要求。