金属材料焊接工艺C课件.ppt

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1、金属材料焊接工艺南华大学(三)张元钟第四章有色金属的焊接一、铝及铝合金的分类和性能工业纯铝变形铝合金防锈铝Al-MnAl-Mg(3A和5A系列,LF21、LF5)硬铝Al-Cu-Mg(2A系列,LY12)超硬铝Al-Cu-Mg-Zn(7A系列,LC4)锻铝Al-Mg-Si-Cu(6A或2A系列,LD5、LD10)铸造铝合金Al-Si-Mg等ZL102等第一节铝及铝合金的焊接铝合金与其它合金的比强度合金种类比重抗拉强度比强度铝合金   2.750—6018-21镁合金1.725—2815-16钛合金4.5100—12022-27调质结构钢7.9100—120

2、12.7-15超高强度钢7.9160—20020.3-25第一节铝及铝合金的焊接第一节铝及铝合金的焊接变形铝合金的牌号采用四位字符体系牌号(与国际接轨)第一、三、四位为阿拉伯数字,第二位为英文大写字母(C、I、N、O、P、Q、Z字母除外)。牌号的第一位数字表示组别。组别按主要合金元素来确定。主要合金元素是指极限含量算术平均值为最大的合金元素,当两个以上元素最大含量相同时,按Cu、Mn、Si、Mg、Zn、其它元素的顺序来确定组别。第一节铝及铝合金的焊接组别牌号系列组别牌号系列纯铝1×××以镁和硅为主要元素,以Mg2Si相为强化相6×××以铜为主要元素2×××

3、以锌为主要元素7×××以锰为主要元素3×××以其它元素为主要合金元素8×××以硅为主要元素4×××备用合金组9×××以镁为主要元素5×××铝及铝合金的组别第一节铝及铝合金的焊接牌号第二位的字母表示原始合金的改型情况。A表示原始合金,B~Y表示原始合金的改型合金。牌号的最后两位数字没有特殊意义,仅用来区别同一组中不同的铝合金。如,2A06表示主要合金元素为铜的6号原始铝合金。第一节铝及铝合金的焊接铸铝的牌号ZL+三位数字第一位数字:表示合金的系别。1—Al-Si系;2—Al-Cu系;3—Al-Mg系;4—Al-Zn系。第二位和第三位数字是合金的顺序号。如,Z

4、L102表示2号Al-Si系铸造铝合金。第一节铝及铝合金的焊接二、铝及铝合金的焊接性分析常出现的问题1、气孔2、热裂纹3、热影响区软化其它问题1、夹渣2、变形第一节铝及铝合金的焊接(一)气孔1、气孔的分布特征皮下气孔——氢来不及逸出所致密集气孔——氢在枝晶间脱溶形成氧化膜气孔——未熔化的氧化膜中的水分分解的氢形成。第一节铝及铝合金的焊接2、铝合金焊接时气孔形成的原因1)氢的来源弧柱气氛中的水分、焊接材料和母材吸附的水分。2)铝合金中氢的溶解度在液固相之间的突变,溶解度在凝固前后相差20倍。3)铝合金凝固速度快,熔合区的冷却速度是钢的4到7倍第一节铝及铝合金

5、的焊接3、气孔的防止措施1)清除氧化膜和污染物机械和化学方法2)降低气氛中的水分降低空气湿度、工件和焊丝的干燥3)控制焊接参数大电流配合高焊速,增大熔池存在时间,以利氢气逸出。第一节铝及铝合金的焊接(二)热裂纹1、铝合金焊接时热裂纹形成的原因热裂纹出现的部位:焊缝(结晶裂纹)、热影响区(液化裂纹),最易在弧坑处出现。原因:1)存在少量的易熔共晶;2)线膨胀系数大,冷却速度快,易产生较大的焊接应力。第一节铝及铝合金的焊接2、热裂纹的敏感性受化学成分影响很大,抗裂能力按下列组别顺序增加:2000系(Al-Cu-Mg)7000系(Al-Zn-Mg-Cu)6000

6、系(Al-Mg-Si)7000系(Al-Zn-Mg)1000系(工业纯铝)、3000系(Al-Mn)、4000系(Al-Si)、5000系(Al-Mg-Mn)的抗裂能力更强。第一节铝及铝合金的焊接热裂纹的“自愈”作用:当形成结晶裂纹时,有足够的液态金属补充到裂纹处,能“愈合”裂纹。3、热裂纹的防止措施1)材料选择注意焊接材料与母材的配合。第一节铝及铝合金的焊接对于含Mg较低的母材采用含Mg较高的焊接材料可有效降低热裂纹倾向。添加微量元素(晶粒细化元素Ti、B、Zr等)也能降低热裂纹倾向。2)接头设计接头设计时应尽量降低接头的应力第一节铝及铝合金的焊接3)工

7、艺措施填满弧坑、碾压焊道、随焊锤击、局部冷却等4)特殊措施对溶池施加电磁振荡可细化晶粒。第一节铝及铝合金的焊接(三)焊接热影响区的软化1、软化现象通过热处理强化或焊前经过冷作硬化的非热处理强化的铝合金,焊后其热影响区能力学性能(强度和硬度)相对母材有所下降的现象。第一节铝及铝合金的焊接2、软化的原因1)非时效强化铝合金的软化如果焊前经过冷作硬化,焊接热影响区的峰值温度超过再结晶温度的区域(200-300℃)将因再结晶而软化。2)时效强化铝合金的软化热影响区的“过时效”引起软化。与时效强化的第二相的性质有很大关系,第二相越容易脱溶析出并易于聚集长大,就越容易

8、发生“过时效”。第一节铝及铝合金的焊接3、控制软化的措施采取接头设

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