6.2 焊前清理
钨极氩弧焊(GTAW),对焊接接头的污染非常敏感,所以焊前对母材的坡口及两侧附近,以及焊丝表面,必须彻底地清理干净。表面不允许有油污、水分、灰尘、镀层和氧化膜等。清理的方法要因材料而异,主要有机械清理法和化学清理法或两种方法组合使用。
6.2.1 机械清理法
机械清理法较简单、灵活,只要认真清理,效果较好。这种方法主要是采用磨削和砂轮打磨。如果是不锈钢材料,可用砂布打磨;铝及铝合金可用钢丝刷子、电动钢丝轮和刮(铣)刀。钢丝轮(刷)应采用直径小于0.15mm的不锈钢丝或直径小于0.10mm的铜丝。普通钢丝容易生锈,会污染已经清理过的部位。钢丝轮的直径以150mm为宜。刮刀有电动或气动两种,用来清理铝合金是行之有效方法,而采用锉刀则不容易彻底清除。
清理前,必须先将表面的油污和灰尘去除,否则达不到理想的效果,机械清理后要用丙酮去除油污。
机械清理多用于母材和层间的清理。
6.2.2 化学清理法
化学清理法有酸洗和碱洗两种。主要用于有色金属的焊丝和较小的工件。这种方法对大工件不太方便。酸浸洗表面法只适用于轻度氧化的工件。
清洗后的焊丝应戴着洁净无油的手套取用。清洗过的焊丝和工件,应在8h内焊接和使用完,否则会产生新的氧化膜,需要重新进行清理才可使用。
(1)铝及铝合金的化学清理
采用钨极氩弧焊,焊接铝及铝合金时,对焊件及焊丝的表面清洗,直接影响接头质量和焊接过程的顺利进行。铝镁合金的清洗更为严格,这是因为铝镁合金在焊接过程中对气孔敏感性更强。
化学清理的进行过程如下。
①用汽油、丙酮或四氯化碳去除油污灰尘或用清洗液(工业磷酸三钠40~50g、碳酸钠40~50g、水玻璃20~30g、水1L)在60~70℃浸洗5~8min,再用50~60℃的热水和冷水分别冲洗各2min。
②用烧碱去除氧化膜。将除去油污、灰尘的焊件、焊丝,浸在10%~15%的氢氧化钠溶液中,温度为60~70℃,浸后会产生大量的气泡,并形成一层灰黑色薄膜,时间不要过长,否则会产生表面麻点。然后用净水(最好用温水)把碱液冲掉。
③进入光化工序。光化,就是将经过碱液浸洗的焊件、焊丝浸入30%~50%的硝酸溶液中,黑色薄膜与硝酸迅速反应,使焊件、焊丝表面呈金黄色。光化后用水(最好是50℃左右)冲洗干净,洗后焊丝呈乳白色,表面光滑。
④清洗后干燥,吹干或晒干均可,但最高温度不宜超过100℃。
铝及铝合金化学清洗工序见表6-1。
表6-1 铝及铝合金化学清洗工序
(2)镁合金的化学清洗
镁合金的化学清洗按表6-2进行,也可采用20%~25%硝酸水溶液进行表面腐蚀1~2min,然后用70~90℃的热水冲洗,再进行干燥或吹干。
表6-2 镁合金的化学清洗工序
(3)钛及钛合金的化学清洗
钛表面的氧化物可在熔融的盐浴中或由喷砂来脱除,然后酸洗清理。酸洗液配方为:20%~47%HCl、2%~4%HF、热水(余量)27~71℃,浸洗10~20min。
钛表面也可在室温下酸洗10min,然后用清水冲净、烘干,使用时再用丙酮或酒精清理。酸洗液配方:30mL HCl、50mL HNO3和30g NaF配制成1000mL水溶液;或(2%~4%)HF+(30%~40%)HNO3+余量的水。
(4)锆及锆合金的化学清洗
锆及锆合金除用辅助工具及多层焊中的层间清理外,母材与焊丝等要求按表6-3进行清洗。
表6-3 锆及锆合金的化学清洗方法
(5)镍基合金及不锈钢的酸洗钝化
清理镍基合金和铬镍奥氏体不锈钢时,采用酸洗法[(5%~20%)HNO3+(0.5%~2%)HF溶于水中,5~30min,54~71℃],以去掉喷砂残留物和其他污染杂物。除此之外,还可以按表6-4选择其中的一种酸洗液处理。
表6-4 酸洗液配方(质量分数)
为清除表面氧化皮、锈斑、焊缝及附近的污物,获得清洁光亮的表面,从而有利于钝化薄膜的形成,提高耐蚀性能,所以应进行酸洗钝化处理。
酸洗钝化处理液的配方及处理时间见表6-5。
表6-5 酸洗钝化处理液的配方及处理时间
酸洗钝化处理的工序流程为:去油清洗干净(必要时可用碱洗溶液去油)→酸洗(小件可浸入酸液中,大件可擦洗)→冷水冲洗→中和→冷水冲洗→干燥。
(6)结构钢的酸洗
钢结构酸洗时的酸洗液配方:HCl50%+水50%,酸洗至露出金属光泽,接着在铬酸中除污并在冷水中冲洗。
结构钢的表面轻度锈蚀,可用机械法清理,必要时,再用丙酮擦洗,并用热风去除湿气。
(7)化学-机械联合清理法
这种化学-机械联合清理法,主要是针对一些大型工件,在化学清洗方法不能清洗彻底时,所以尚需用机械方法再清理一次焊接坡口边缘。运用时可参照上述过程进行。