铝及其合金的焊接PPT通用课件

1、非热处理强化铝合金可通过加工硬化、固溶强化提高力学性能，特点是强度中等、塑性及耐蚀性好，又称防锈铝，焊接性良好，是焊接结构中应用最广的铝合金。热处理强化铝合金是通过固溶、淬火、时效等工艺提高力学性能。经热处理后可显著提高抗拉强度，但焊接性较差，熔焊时产生焊接裂纹的倾向较大，焊接接头的力学性能下降。热处理强化铝合金包括硬铝、超硬铝、锻铝等。铝合金分类示意图分类合金名称合金系性能特点牌号示例变形铝合金非热处理强化铝合金防锈铝Al-Mn抗蚀性、压力加工性与焊接性良好，但强度较低3A21Al-Mg5A05变形铝合金热处理强化铝合金硬铝Al-Cu-Mg力学性能高2A11超硬铝Al-Cu-Mg-Zn强度最

2、高7A04锻铝Al-Mg-Si-Cu锻造性能好，耐热性能好6A02Al-Cu-Mg-Fe-Ni2A70铸造铝合金铝硅合金Al-Si铸造性能好，不能热处理强化，力学性能低ZL102特殊铝硅合金Al-Si-Mg铸造性能良好，可热处理强化，力学性能较低ZL101Al-Si-CuZL107铝铜铸造合金Al-Cu耐热性能好，铸造性能与抗蚀性差ZL201铝镁铸造合金Al-Mg力学性能好，抗蚀性好ZL301铝合金的分类旧标准：新标准：按铝合金加入合金元素种类分类：铝合金的牌号5.2 铝及铝合金的焊接性熔合不良：铝及其合金的化学活性很强，表面极易形成难熔氧化膜（Al2O3熔点约为2050, MgO熔点约为25

3、00），加之铝及其合金导热性强，焊接时易造成不熔合现象。夹杂物：由于氧化膜密度（Al2O3密度约为4g/cm3, MgO密度约为3.58g/cm3）与铝（2.7g/cm3）的密度接近，也易成为焊缝金属的夹杂物。气孔：氧化膜（特别是有MgO存在的不很致密的氧化膜）可吸收较多水分而成为焊缝气孔的重要原因之一。翘曲变形：铝及其合金的线膨胀系数大，焊接时容易产生翘曲变形。焊接方法焊接性及适用范围说明工业纯铝铝锰合金铝镁合金铝铜合金适用厚度/mm1070110030033004508350565052545420142024推荐可用TIG焊（手工、自动）好好好好很差1-100.9-25填丝或不填丝，厚板

4、需预热，交流电源MIG焊（手工、自动）好好好好差84焊丝为电极，厚板需预热和保温，直流反接脉冲MIG焊（手工、自动）好好好好差21.6-8适用于薄板焊接气焊好好很差差很差0.5-100.3-25适用于薄板焊接焊条电弧焊尚好尚好很差差很差3-8-直流反接，需预热、操作性差电阻焊（点焊、缝焊）尚好尚好好好尚好0.7-30.1-4需要电流大等离子弧焊好好好好差1-10-焊缝晶粒小，抗气孔性能好电子束焊好好好好尚好3753焊接质量好，适用于厚件铝合金的相对焊接性1、焊缝中的气孔 铝及其合金熔焊时最常见的缺陷是焊缝气孔，特别是对于纯铝和防锈铝的焊接。1）铝及其合金熔焊时形成气孔原因 氢是铝及其合金熔焊时

5、产生气孔的主要原因，氢的来源是弧柱气氛中的水分、焊接材料以及母材所吸附的水分，其中焊丝及母材表面氧化膜的吸附水分对焊缝气孔的产生有重要的影响。弧柱气氛中水分的影响 平衡条件下氢的溶解度沿图中的实线变化，凝固点时可从0.69ml/100g突降到0.036ml/100g，相差约20倍(在钢中只相差不到2倍)，这是氢易使铝焊缝产生气孔的重要原因之一。铝的导热性很强，在同样的工艺条件下，铝熔合区的冷却速度为高强钢焊接时的4-7倍，不利于气泡浮出，更易于促使形成气孔。 同样焊接条件下，纯铝焊缝产生气孔的倾向要大些。在同样的气氛条件下，MIG焊时，焊缝气孔倾向比TIG焊时大。氧化膜中水分的影响 在正常的焊

6、接条件下，对于气氛中的水分已严格限制，这时，焊丝或工件氧化膜中所吸附的水分将是生成焊缝气孔的主要原因。2）防止焊缝气孔的途径思路：第一、限制氢熔入熔融金属，或者是减少氢的来源，或者减少氢同熔融金属大额作用时间；第二、尽量促使氢自熔池逸出，即在熔池凝固之前使氢以气泡形式及时排出。减少氢的来源使用的焊接材料(包括保护气休、焊丝、焊条等)要严格限制含水量，使用前需干燥处理；焊前处理；正反面全面保护，配以坡口刮削是有效防止气孔的措施。控制焊接参数2、焊接热裂纹 铝及其合金焊接时，常见的热裂纹主要是焊缝凝固裂纹和近缝区液化裂纹。1）铝合金焊接热裂纹的特点易熔共晶的存在，是铝合金焊缝产生凝固裂纹的重要原因

7、之一。铝合金的线膨胀系数比钢约大1倍，在拘束条件下焊接时易产生较大的焊接应力，也是促使铝合金具有较大裂纹倾向的原因之一。2）防止焊接热裂纹的途径 合理确定焊缝的合金成分，并配合适当的焊接工艺进行控制。合金成分的影响WSi=5%的Al-Si合金焊丝4A01具有“愈合”作用。焊丝成分的影响4043、5356、X5180、4145焊接参数的影响 热能集中的焊接方法，可防止形成方向性强的粗大柱状晶，因而可以改善抗裂性。 小焊接电流，可减少熔池过热，也有利于改善抗裂性。 提高焊接速度，促使增大焊接接头的应变速度，增大热裂的倾向。 因此，增大焊接速度和焊接电流，都促使增大裂纹倾向。大部分铝合金的裂纹倾向都

8、比较大，所以，即使是采用合理的焊丝，在熔合比大时，裂纹倾向也必然增大。因此，增大焊接电流是不利的，而且应避免断续焊接。3、焊接接头的等强性 非时效强化铝合金(如A1-Mg合金)，在退火状态下焊接时，接头与母材是等强的；在冷作硬化状态下焊接时，接头强度低于母材。表明在冷作状态下焊接时接头有软化现象。 时效强化铝合金，无论是退火状态下还是时效状态下焊接，焊后不经热处理，接头强度均低于母材。特别是在时效状态下焊接的硬铝，即使焊后经人工时效处理，接头强度系数(即接头强度与母材强度之比的百分数)也未超过60%。1）非时效强化铝合金HAZ的软化 主要发生在焊前经冷作硬化的合金上。经冷作硬化的铝合金，热影响

9、区峰值温度超过再结晶温度(200-300)的区域时就产生明显的软化现象。接头的软化主要取决于加热的峰值温度，而冷却速度的影响不很明显。由于软化后的硬度实际已低到退火状态的硬度水平，因此，焊前冷作硬化程度越高，焊后软化的程度越大。板件越薄，这种影响越显著。2）时效强化铝合金HAZ的软化4、焊接接头的耐蚀性 铝合金焊接接头的耐蚀性一般低于母材，热处理强化铝合金(如硬铝)接头的耐蚀性降低尤其明显。接头组织越不均匀，越易降低耐蚀性。焊缝金属的纯度和致密性也是影响接头耐蚀性的因素。防止措施：1、改善接头组织成分的不均匀性2、消除焊接应力3、采取保护措施5.3 铝及铝合金的焊接工艺1、焊接方法 具有较好的冷热加工性能和焊接性，常规熔焊方法可用，TIG、MIG。气焊和焊条电弧焊用于修复。2、焊接材料 同质焊