铝合金焊接课件.ppt

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1、金属焊接性主讲人:伍光凤7.1.1铝及铝合金的分类变形铝合金铝及铝合金工业纯铝铸造铝合金非时效强化铝合金时效强化铝合金Al-MnLF21Al-MgLF2Al-Mg-MnLF1Al-Cu-MgLY12Al-Zn-Mg-CuLC4Al-Mg-SiLD1新型铝合金Al-LiAl-Si系合金ZL102Al-Cu系合金ZL201Al-Mg系合金ZL301Al-Zn系合金ZL401非热处理强化铝合金可通过加工硬化、固溶强化提高力学性能，特点是强度中等、塑性及耐蚀性好，又称防锈铝，焊接性良好，是焊接结构中应用最广的铝合金。热处理强化铝合金是通过固溶、淬火、时效等工艺提高力学性能。经热处理后可显著提高抗拉

2、强度，但焊接性较差，熔焊时产生焊接裂纹的倾向较大，焊接接头的力学性能下降。热处理强化铝合金包括硬铝、超硬铝、锻铝等。7.1.2铝及铝合金的特点活性强，在空气中容易形成Al2O3氧化膜Al2O3氧化膜密度3.95g/cm3，比铝大Al2O3氧化膜吸水性强导热系数大是低碳钢的5倍线膨胀系数大是低碳钢的2倍固体金属的表面结构在氧化膜之下是一层厚度约为1-2μm厚的微晶组织，其下层是1-10μm的变形层，这一层则是由于金属在成形加工（如压力加工）时所形成的晶粒变形的结构。8.2铝及铝合金的焊接性分析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250

3、0℃），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（特别是有MgO存在的不很致密的氧化膜）可吸收较多水分而成为焊缝气孔的重要原因之一。此外，铝及其合金的线膨胀系数大，焊接时容易产生翘曲变形。这些都是焊接生产中颇感困难的问题。<一>气孔氢是铝及其合金熔焊时产生气孔的主要原因气孔的分布特征临近焊缝表层的“皮下气孔”焊缝中部或根部的“密集气孔”熔合区边界的“氧化膜气孔”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)导热系数大→熔池结晶速度快(4)密度低氢的来源弧柱气氛焊接材料吸附水分母材

4、吸附水分气泡不易上浮氢在铝中的溶解度2.影响气孔形成的因素1）弧柱气氛中水分的影响弧柱空间或多或少存在一定量的水分，尤其在潮湿季节或湿度大的地区进行焊接时，由弧柱气氛中水分分解而来的氢，溶入过热的熔融金属中，凝固时来不及析出成为焊缝气孔。这时所形成的气孔具有白亮内壁的特征。合金系不同合金系对弧柱气氛中水分的影响是不同的。纯铝对气氛中的水分最为敏感。Al-Mg合金Mg含量增高，氢的溶解度和引起气孔的临界氢分压pH2随之增大，因而对吸收气氛中水分不太敏感。相比之下，同样焊接条件下，纯铝焊缝产生气孔的倾向要大些。焊接方法不同的焊接方法对弧柱气氛中水分的敏感性也不同。TIG焊或MIG焊时氢的吸收速

5、率和吸氢量有明显差别。MIG焊时，焊丝以细小熔滴形式通过弧柱落入熔池，由于弧柱温度高，熔滴比表面积大，熔滴金属易于吸收氢；TIG焊时，熔池金属表面与气体氢反应，因比表面积小和熔池温度低于弧柱温度，吸收氢的条件不如MIG焊时容易。同时，MIG焊的熔深一般大于TIG焊的熔深，也不利于气泡的浮出。所以，在同样的气氛条件下，MIG焊时焊缝气孔倾向比TIG焊时大。2）氧化膜中水分的影响在正常的焊接条件下，对于气氛中的水分已严格限制，这时，焊丝或工件氧化膜中所吸附的水分将是生成焊缝气孔的主要原因。氧化膜不致密、吸水性强的铝合金（如Al-Mg合金），比氧化膜致密的纯铝具有更大的气孔倾向。MIG焊由于熔深

6、大，坡口端部的氧化膜能迅速熔化，有利于氧化膜中水分的排除，氧化膜对焊缝气孔的影响就小得多。TIG焊时，在熔透不足的情况下，母材坡口根部未除净的氧化膜所吸附的水分是产生焊缝气孔的主要原因。这种氧化膜不仅提供了氢的来源，而且能使气泡聚集附着。刚形成熔池时，如果坡口附近的氧化膜未能完全熔化而残存下来，则氧化膜中水分因受热而分解出氢，并在氧化膜上萌生气泡；由于气泡是附着在残留氧化膜上，不易脱离浮出，且因气泡是在熔化早期形成的，有条件长大，所以常造成集中的大气孔。这种气孔在焊缝根部未熔合时就更严重。坡口端部氧化膜引起的气孔，常沿着熔合区原坡口边缘分布，内壁呈氧化色，这是其重要特征。由于Al-Mg合金

7、比纯铝更易于形成疏松而吸水性强的厚氧化膜，所以Al-Mg合金比纯铝更容易产生这种集中的氧化膜气孔。因此，焊接铝镁合金时，焊前须仔细清除坡口端部的氧化膜。3.气孔的防止减少氢的来源a对焊接材料干燥处理，降低气氛中的水分使用的焊接材料（包括保护气体、焊丝、焊条等）要严格限制含水量，使用前需干燥处理。一般认为，氩气中的含水量小于0.08%时不易形成气孔。氩气的管路也要保持干燥。b焊前清除焊丝及母材表面的氧化膜和污染物焊前处理十