常用有色金属的焊接课件.ppt

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1、第7章常用有色金属的焊接铝及铝合金常用有色金属铜及铜合金钛及钛合金7.1铝及铝合金的焊接知识目标：1.了解铝及铝合金的性能特点和应用；2.熟悉铝及铝合金的焊接性；3.掌握铝及铝合金的焊接工艺。能力目标：能够根据铝及铝合金的实际条件正确分析他们的焊接性，并可以制定相应的焊接工艺。7.1.1铝及铝合金的分类、成分及性能铝及铝合金的分类变形铝合金铸造铝合金工业纯铝1000系热处理强化铝合金非热处理强化铝合金Al-Mg-Si锻铝4000系或6000系防锈铝3000或5000系硬铝2000系Al-Cu-Mg超硬铝7000系Al-Zn-Mg-Cu新型铝合

2、金Al-Li系合金铝硅系合金铝镁系合金Al-Cu-Mg-Si铝铜系合金铝锌系合金Al-Mn合金Al-Mg合金表7-1铝合金分类表7-2常用铝及铝合金的力学性能7.1.2铝及铝合金的焊接性铝及铝合金的焊接性焊缝中的气孔焊接热裂纹焊接接头的“等强性”焊接接头的耐蚀性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2500℃）,加之铝及其合金导热性强，焊接时易造成不熔合现象。由于氧化膜密度与铝的密度接近，也易成为焊缝金属的夹杂物。同时，氧化膜可吸收较多水分而成为焊缝气孔的重要原因之一。此外，铝及其合金的

3、线膨胀系数大，焊接时容易产生翘曲变形。表7-3部分铝及铝合金的相对焊接性焊缝中的气孔产生原因控制措施弧柱气氛中水分的影响氧化膜中水分的影响减少氢的来源控制焊接工艺1.焊缝中的气孔(1)气孔的分布特征1)临近焊缝表层的“皮下气孔”。2)焊缝中部或根部的“密集气孔”。3)熔合区边界的“氧化膜气孔”。图7-1(2)气孔的形成原因1)焊接区内存在氢的来源。2)铝合金中氢的溶解度存在突变。3)铝合金熔池凝固速度快。图7-2氩气中水的体积分数对气孔生成倾向的影响表7-4　氢在铝中的溶解度和扩散速度(3)气孔的防止措施1)清除材料表面的氧化膜和污染物。2

4、)降低气氛中的水分。图7-3铲根对铝镁合金MIG焊焊缝气孔倾向的影响图7-4　相对湿度对焊缝中气孔数量的影响3)控制焊接参数。图7-5MIG焊的焊缝气孔倾向与焊接参数的关系2.热裂纹(1)热裂纹的形成原因　如图7-6所示，铝合金焊接裂纹可能出现在焊缝，也可能出现在焊接热影响区，而在焊缝的弧坑处更容易出现。图7-6　铝合金的焊接热裂纹a)弧坑裂纹　b)焊缝中的热裂纹　c)热影响区中的热裂纹焊接热裂纹铝合金属于共晶型合金。从理论上分析，最大裂纹倾向与合金的“最大凝固温度区间”相对应。但是，由平衡状态图得出的结论与实际情况有较大出入。在铝中加入Cu

5、、Mn、Si、Mg、Zn等合金元素可获得不同性能的合金。特点防止途径铝及其合金焊接时，常见的热裂纹主要是焊缝凝固裂纹和近缝区液化裂纹。通过改变焊丝的成分通过改变焊接参数焊接接头的“等强性”非时效强化铝合金（如Al-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，接头强度系数也未超过60%。Al-Zn-Mg合金的接头强度与

6、焊后自然时效的时间长短有关系，焊后仅依靠自然时效的时间增长，接头强度即可提高到接近母材的水平，这是Al-Zn-Mg合金值得注意的特点。铝合金焊接时的不等强性表明焊接接头发生了某种程度的软化或性能上的削弱。就焊缝而言，由于是铸态组织，即使在退火状态以及焊缝成分与母材一致的条件下，强度可能差别不大，但焊缝塑性都不如母材。对于熔合区，非时效强化铝合金的主要问题是晶粒粗化而降低塑性；时效强化铝合金焊接时，除了晶粒粗化，还可能因晶界液化而产生显微裂纹。无论是非时效强化的合金或时效强化的合金，（HAZ）都表现出强化效果的损失，即软化。控制措施改善接头组织

7、成分的不均匀性消除焊接应力采取保护措施焊接接头的耐蚀性影响因素接头组织均匀性、焊缝金属的纯度和致密性也是影响接头耐蚀性的因素。焊接应力也是影响铝合金耐蚀性的敏感因素。7.1.3铝及铝合金的焊接工艺焊接方法焊接材料焊前清理和预热铝及铝合金焊丝分为同质焊丝和异质焊丝两大类也可采用冷压焊、超声波焊、钎焊等常用的有氩弧焊（TIG、MIG）、等离子弧焊、电阻焊和电子束焊等焊接工艺要点化学清理机械清理焊前预热铝及铝合金的气焊铝及铝合金的钨极氩弧焊（TIG焊）铝及铝合金的熔化极氩弧焊（MIG焊）1.焊接方法(1)钨极氩弧焊　钨极氩弧焊热量比较集中，电弧燃烧

8、稳定，采用交流或直流反接，可用于焊接铝合金，能得到高质量的接头。(2)熔化极氩弧焊　与钨极氩弧焊相比，熔化极氩弧焊可焊的铝合金厚度明显加大，而且焊接效率高，适合于自