有色金属焊接.ppt

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1、§6铝和铝合金的焊接一、概述1、铝的性能特点密度小;导电及导热性能好;抗大气腐蚀性好;塑性高;强度低;无磁性;无打击火花;加工工艺性好等。2、纯铝的分类高纯铝L01～04工业高纯铝L0、L00工业纯铝L1～53、铝合金的分类Cu、Mg和Mn能提高强度，Ti能细化晶粒，Mg能防止海水的腐蚀，Ni能提高耐热性。铝合金的分类形变铝合金铸造铝合金不能热处理强化铝合金能热处理强化铝合金（合金元素及加工工艺性）4、常用的铝合金（1）形变铝合金(deformationaluminumalloy)A、防锈铝合金(LF):Al–Mn通过固溶强化提高铝合金的强度和抗蚀性(比纯铝好)。例如:LF21。Al–Mg通

2、过固溶强化提高铝合金的强度和抗蚀性(比纯铝轻)。例如:LF2、LF6等。按化学成分和性能特点，分为防锈铝、硬铝、超硬铝和锻铝。不能热处理强化。飞机翼梁(腹板为硬铝合金)B、硬铝合金(LY)Al–Cu–Mg通过时效强化提铝合金强度,但耐蚀性不高。LY1、LY11、LY12。C、超硬铝合金(LC)Al–Zn–Mg–Cu通过时效强化和形成的强化相,使铝合金达到最高的硬度和强度。但耐蚀性较差。LC4、LC9。飞机主起落架D、锻铝合金(LD):Al–Mg–Si–Cu具有良好的热塑性,通过固溶处理和人工时效来提高铝合金的力学性能。LD5、LD6、LD10。压气机叶片制造形状复杂的大型锻件，如内燃机的活塞

3、、汽缸等。2、铸造铝合金(castaluminumalloy)铸造铝–硅合金铸造铝–铜合金铸造铝–镁合金铸造铝–锌合金二、铝和铝合金的焊接性1、容易氧化铝的化学性质活泼，与氧的亲和力很强，在空气中极易与氧结合生成致密的氧化铝（Al2O3）膜，氧化膜对焊接过程造成以下影响：熔点高达2050℃（而铝只有600℃），易形成未熔合；密度大（Al2O3为3.965g/cm3），约为铝的1.4倍，易形成夹渣；氧化铝膜存在于熔池表面时，影响电弧的稳定燃烧，阻碍焊接过程的正常进行；氧化膜对水分有很高的吸附能力，在焊接时会促使焊缝中生成气孔。预防：严格清理焊件表面的氧化物；对熔池及高温区金属应进行有效保护，防

4、止在焊接过程中的再氧化。2、焊接时耗能大铝合金的熔点虽低，但其比热容高（约是钢的2倍），热导率大（约是钢的3倍），线膨胀系数大（约是铁的2倍）。因此，焊接铝及铝合金比焊接钢要消耗更多的热量，为防止变形，必须采用能量集中、功率密度大的热源，有时还需采用预热等工艺措施。3、气孔倾向性大氢是铝在熔焊时产生气孔的主要原因。氢的来源：（1）弧柱气氛中的水分、焊材及母材所吸附的水分；（2）表面氧化膜对水分的吸附能力很强（特别是组织疏松的MgO膜）。氢气孔易产生的原因：（1）氢在液态和固态铝中的溶解度相差很大（近20倍），高温下溶入的大量气体，在焊后冷却凝固过程中由于溶解度的变化要析出大量气体。（2）铝和

5、铝合金的导热能力强，焊后冷却速度快，不利于气体的析出；（3）铝和铝合金的密度小，气泡上浮速度慢。防止产生气孔的途径：（1）减少氢的来源：烘干焊接材料；焊前清理氧化膜等；（2）控制焊接参数：即通过焊接参数的调整影响熔池高温存在时间，从而影响氢溶入时间和析出时间来控制气孔产生。TIG焊：小热输入---减少熔池存在时间---减少氢的溶入同时未保证根部熔透，需用大电流，所以应：I大，V大；MIG焊：水分主要来自氧化膜---增大熔池存在时间---气泡析出，所以应：I大，V小，必要时预热。（3）改变弧柱气氛性质。如氩弧焊中，Ar中加入少量CO2或O2，是氢发生氧化从而减小氢的分压。4、焊接热裂纹倾向大纯

6、铝和非热处理强化铝合金（如Al-Mn、Al-Mg合金等），一般是不容易产生裂纹的。而硬铝及大部分热处理强化铝合金，产生裂纹的倾向较大。原因：（1）铝及铝合金的线膨胀系数大，在接头中容易形成较大的拘束应力。（2）铝合金大多数属于共晶型合金，其凝固结晶过程是在一定温度区间进行的；其热裂纹倾向与结晶温度区间的大小有直接关系。控制措施：（1）调整焊缝成分，如高强铝合金（硬铝、超硬铝）焊接时，常采用含硅量wSi＝5％的A1-Si焊丝（SAlSi5）。它能形成足够数量的低熔点共晶，流动性好，可填充液态金属收缩时产生的空隙，起到“愈合”作用。（2）采用合理的焊接方法及工艺，如应用加热和冷却速度都比较快的焊

7、接方法（如MIG焊），有利于减小热裂纹的产生。5、焊接接头的力学性能下降（1）非热处理强化铝合金的软化在退火状态下焊接，不出现软化，在冷做硬化状态下焊接，加热温度超过一定温度时，将发生再结晶软化，导致接头强度降低，原因：A、焊接HAZ晶粒变粗；B、接头局部冷作硬化效果减退或消失。可通过采用热量集中的焊接方法和焊后冷态敲击接头进行预防。（2）热处理强化铝合金的软化无论在退火状态还是时效状态下焊接，焊后不热处理，