金属材料焊接教学课件作者王现荣8.ppt

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1、第8章有色金属的焊接8.1铝及铝合金的焊接8.2铜及铜合金的焊接8.3钛及钛合金的焊接返回8.1铝及铝合金的焊接8.1.1铝及铝合金的类型及性能特点1.铝及铝合金的分类工业纯铝:铝的质量分数为99.0%~99.7%，还含有少量的Fe和Si及其他杂质。铝合金:工业纯铝的强度较低，不能用来制造承受载荷很大的结构，所以使用受到限制。在纯铝中加入少量合金元素，能大大改善铝的各项性能，例如Cu，Si和Mn能提高强度，Ti能细化晶粒、Mg能防止海水腐蚀、Ni能提高耐热性等，因此在工业上大量使用的是铝合金。下一页

2、返回8.1铝及铝合金的焊接按合金化系列，铝及其合金分为工业纯铝(1xxx系)、铝铜合金(2xxx系)、铝锰合金(3xxx系)、铝硅合金(4xxx系)、铝镁合金(5xxx系)、铝镁硅合金(6xxx系)、铝锌镁铜合金(7xxx系)。按热处理方式，铝合金分为非热处理强化铝合金和热处理强化铝合金。前者只能变形强化，后者既能变形强化，也可热处理强化按成形方法不同，分为变形铝及铝合金、铸造铝合金。铝合金的分类见表8-1。上一页下一页返回8.1铝及铝合金的焊接非热处理强化铝合金又称防锈铝，主要是Al-Mn和Al-

3、Mg系合金，防锈铝可通过加工硬化、固溶强化来提高力学性能，特点是强度中等、塑性及耐蚀性好，焊接性良好。热处理强化铝合金是通过固溶、淬火、时效等工艺措施提高力学性能，经热处理后可显著提高抗拉强度，但焊接性较差，熔焊时易产生焊接裂纹，焊接接头力学性能下降。2.铝及其合金的牌号及性能纯铝牌号以国际四位数字体系表达，如1A(B)xx，其中第一位为1，第二位为英文大写字母A,B或其他字母(有时也用数字)，第三、四位为阿拉伯数字，表示铝的最低质量分数中小数点后面的两位数字。上一页下一页返回8.1铝及铝合金的焊接

4、如果第二位为A，则表示原始纯铝，如果第二位为B，则表示原始纯铝的改型情况，即与原始纯铝相比，元素含量略有改变;如果第二位是数字，则表示杂质极限含量的控制情况，0表示无特殊控制，1~9表示对一种或几种杂质有特殊控制。例如1A99表示铝的质量分数为99.99%的原始纯铝，1B99表示铝的质量分数为99.99%的改型纯铝;1070表示杂质极限含量无特殊控制、铝的质量分数为99.70%的纯铝;1235表示对两种杂质极限含量有特殊控制、铝的质量分数为99.35%的纯铝。可以看出，纯铝牌号中最后两位数字越大，纯

5、度越高。常用的纯铝牌号有1A99、1A97、1A93、1A90、1A85、1A70、1060、1050、1035、1200。上一页下一页返回8.1铝及铝合金的焊接8.1.2铝及铝合金的焊接性铝及其合金具有与其他金属不同的物理特性，见表8-2，因此铝及其合金的焊接工艺特点也与其他金属有很大的差别。一、易氧化铝与氧的亲和力很强，在空气中与氧极易结合生成一层致密的Al2O3氧化膜，厚度为0.1~0.2μm，熔点为2050℃，熔点远远超过铝的熔点，密度是铝的1.4倍，对水分的吸附能力很强，在焊接过程中易产生

6、气孔和夹杂，存在于熔池表面时会影响电弧的稳定性，阻碍焊接过程的正常进行。上一页下一页返回8.1铝及铝合金的焊接因而，铝及铝合金焊前应严格清理焊件及焊丝表面的氧化膜，并对熔池及高温区金属进行保护，防止在焊接过程中熔池及高温区金属的氧化。二、能耗大由于铝合金的导热率很大，焊接过程中散热很快，大量的热能被传到基体金属内部，熔化铝及铝合金要消耗更多的能量。因而焊接时，为了保证接头处熔合良好，应采用能量集中、功率大的焊接热源，必要时采取预热等措施。上一页下一页返回8.1铝及铝合金的焊接三、容易产生气孔1.产生

7、气孔的原因铝及铝合金本身不含碳，液态铝又不溶解氮，焊接时不会产生一氧化碳气孔和氮气孔。因此，铝及铝合金焊接时的气孔主要是氢气孔，氢的来源有两方面:一是弧柱气氛中的水分;二是焊丝及母材表面氧化膜吸附的水分，而后者对焊缝气孔的影响更为重要。在焊接高温条件下，铝及铝合金的液态熔池很容易吸收气体，焊后冷却凝固过程中来不及析出，而积聚在焊缝中形成气孔。由图8-1可以看出，在平衡条件下，氢在液相中的溶解度为0.69mL/100g，而在固相下的溶解度仅为0.036mL/100g，结晶前后其溶解度相差约20倍。上一

8、页下一页返回8.1铝及铝合金的焊接2.防止焊缝产生气孔的措施铝及铝合金焊缝气孔均是氢气孔，防止气孔的主要措施一是减少氢的来源，减少氢与液态金属作用的时间;二是尽量促使氢自熔池中逸出。(1)减少氢来源焊接时使用的焊接材料要严格控制含水量，使用前需进行干燥处理。焊丝和母材表面的氧化膜和油污必须彻底清理干净。氢弧焊时，氢气中的含水量应小于0.08%,氢气管路也要保持干燥。(2)控制焊接参数焊接参数(焊接电流、电弧电压、焊接速度等)主要是影响熔池的存在时间，进而影响氢向熔池的