《兵器制造异种材料焊接工艺》课件-钢和铝的焊接

钢与有色金属的焊接钢与铝的焊接钢与铜的焊接钢与镍的焊接钢与钛的焊接钢与铝的焊接接头冶金过程分析01填充材料的选择02焊接方法的选择03焊接工艺制定04目录/Contents钢与铝的焊接接头冶金过程分析钢与铝的焊接接头冶金过程分析焊接是一个多学科相互交叉的专业，因此想了解焊接过程，必须先了解焊接材料的特点。

需要了解铝及其合金的分类、钢与铝及铝合金组合的熔焊焊接性。钢与铝的焊接接头冶金过程分析是取决于两种材料的熔焊特点，以此为基础进行填充材料的选择，可降低、甚至是必免焊接缺陷出现的概率。钢与铝的焊接接头冶金过程分析铝/铝合金的分类：1A99、1A90、1A85变形铝及铝合金、铸造铝合金纯铝铝合金按材料方式分：按合金化分：2xxx系（铝-铜）、3xxx系（铝-锰）、4xxx系（铝-硅）、5xxx系（铝-镁）、6xxx(铝-镁-硅)、7xxx（铝-锌-镁-铜）、8xxx按强化方式分：热处理不可强化铝及铝合金（变形强化）、热处理强化铝合金（热处理强化、形变强化）。钢与铝的焊接接头冶金过程分析铝/铝合金的分类：

塑、韧性较好、易于冷加工。纯铝铝合金耐腐蚀、具有一定的强度、硬度、塑、韧性一般、不易于冷加工。钢与铝的焊接接头冶金过程分析

钢与铝/铝合金焊接特点在钢与铝的实际焊接生产中，铝及铝合金多以工业纯铝、防锈铝为对象，而钢则是以低碳钢、低合金钢及奥氏体不锈钢为对象，进行组合搭配焊接。钢与铝进行焊接时，不必考虑二者的力学性能差异，这是由于铝及铝合金无论热处理强度还是冷作强化，熔焊过程中热影响区都会“软化”，供应状态的力学性能被大幅度破坏。钢与铝的焊接接头冶金过程分析钢与铝及铝合金组合的熔焊焊接性Fe、Al形成金属间化合物及固溶体：金属间化合物FeAl、FeAl2、FeAl3、Fe2Al、Fe3Al、Fe2Al5固溶体与钢中Mn、Cr、Ni形成固溶体注意：焊接接头强度硬度提高、塑性韧性下降，当铁中的铝质量分数为5%以上时，焊接接头脆性较大，严重影响其焊接性。钢与铝及铝合金组合的熔焊焊接性Fe、Al物理性能差异:熔点碳钢（1500℃）、工业纯铝（658℃）热导率碳钢（77.5/(W/(mK))）、工业纯铝（217.7/(W/(mK))）线膨胀系数碳钢（11.76×10-6/K）、工业纯铝（24×10-6/K）钢与铝的焊接接头冶金过程分析钢与铝的焊接接头冶金过程分析热裂纹

气孔（氢气孔）焊接接头软化合金元素烧损钢与铝的焊接接头冶金过程分析钢与铝及铝合金组合的熔焊焊接性铁与铝的主要焊接缺陷：热裂纹线膨胀系数差异：铝及铝合金比钢大1倍。体积收缩率：铝及铝合金比钢大2倍。共晶物Al+FeAl3。钢与铝的焊接接头冶金过程分析钢与铝及铝合金组合的熔焊焊接性铁与铝的主要焊接缺陷：

气孔（氢气孔）氢的溶解度：0.65mL/100g（熔融Al）、0.034mL/100g（凝固Al），10.1mL/100g（熔融Fe）、0.6mL/100g（凝固Fe）。冷却速度：铝是钢的4-7倍。钢与铝的焊接接头冶金过程分析钢与铝及铝合金组合的熔焊焊接性铁与铝的主要焊接缺陷：焊接接头软化热影响区：强化效果损失，软化强度降至退火状态95%，甚至为供应态的40~50%。Mn、Zn低熔点合金元素挥发。合金元素烧损钢与铝焊接填充材料的选择钢与铝焊接填充材料的选择钢与镍焊接如何选用填充材料？取决于两种材料的熔焊特点，以此为基础进行填充材料的选择，可降低、甚至是必免焊接缺陷出现的概率。钢与铝焊接填充材料的选择钢/铝及铝合金焊接填充材料选择原则：钢/铝熔焊特点钢与铝熔点相差较大，材料无法同步熔化；液态铝和液态钢无法相互润湿；铝加热后极易形成氧化膜，因此两者金属很难互溶。钢与铝焊接填充材料的选择钢/铝及铝合金焊接填充材料选择原则：材料选择原则对于钢与铝/铝合金焊接采用过渡金属Zn、或者选用与Al熔点相近或相同、与钢可以互溶的的材料。

例如：碳钢与工业纯铝焊接：SAl-2、SAl-3

不锈钢与防锈铝焊接：5456（LF11）钢与铝的焊接方法钢/镍焊接方法选择原则钢与镍的焊接方法两种材料的熔焊特点，以此为基础进行焊接方法的选择，目的也是为了降低、甚至是必免焊接缺陷出现的概率。钢/铝熔焊特点钢与铝/铝合金物理性能差较大，优先考虑铝/铝合金侧的焊接特点。材料选择原则

TIG焊、电子束焊、激光-MIG焊。TIG焊接电弧-激光复合焊TIG焊接钢与铝/铝合金焊接的特点热源稳定且集中，熔池保护效果好，阴极破碎的作用，不易出现关键合金元素烧损。钢与铝的焊接方法TIG焊接电弧-激光复合焊电弧-激光复合焊接钢与铝/铝合金焊接的特点热源稳定且集中，熔池保护效果好，焊接效率高，但是设备成本较高。

钢与铝的焊接方法钢与铝的焊接工艺制定钢与铝的焊接工艺制定钢/铝及铝合金接头形式3.0mm5mm0.5~1.0mm1.5mm70°40°钢与铝的焊接工艺制定

钢/铝及铝合金操作技术焊前用砂纸对铝板表面进行打磨以去除氧化膜，并用丙酮清洗。TIG电弧沿铝一侧表面移动，铝焊丝沿钢一侧移动，使液态铝流至钢的坡口面，并且注意镀锌层的蒸发。焊后缓冷，避免接头两侧产生较大的残余应力。钢与铝及铝合金TIG焊接参数钢与铝的焊接工艺制定材料厚度/mm焊丝渡层接头形式焊接参数牌号直径/mm电弧电压焊接电流氩气流量