汾机培训铝合金焊接结构

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1、铝及铝合金焊接结构葛亚琼太原科技大学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ZL401一、铝及铝合金的分类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

2、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。常用的铝合金焊丝4043（Al-Si）：用于Al-Si和Al-Mg-Si系（6061、6082等）以及铸铝和锻铝合金之间的MIG和TIG焊。5356（Al-Mg-Si）：用于Al-Mg系（Mg<5%）合金的MIG和TIG焊。二、铝及铝合金的特点活性强，在空气中容易形成Al2O3氧化膜A

3、l2O3氧化膜密度3.95g/cm3，比铝大(2.7g/cm3)Al2O3氧化膜吸水性强导热系数大线膨胀系数大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。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。氧化膜（特别是

4、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至一。三、铝及铝合金的焊接性分析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>气孔铝是活性元素，本身能脱氧，不象钢焊接过程中会形成CO或CO2气孔，所以主要是氢气孔。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.气孔的成因(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

5、气氛焊接材料吸附水分母材吸附水分气泡不易上浮氢在铝中的溶解度氢在铝合金的凝固点时从0.69突降到0.036ml/100g，相差约20倍，这是产生气孔的重要原因。冷却速度很大时，在凝固点以上溶解度差形成的气孔虽然不多，但来不及逸出，形成粗大孤立的皮下气孔。铝合金焊接中的“皮下气孔”（LF6，TIG）铝合金的焊接冷却速度较小，在凝固点溶解度发生突变，沿结晶的层状线形成均布形式的“结晶层气孔”。铝合金焊缝中均布形式的“结晶层气孔”（Al-Zn-Mg,TIG）铝合金的焊接3.焊缝气孔的影响因素1）焊接方法

6、的影响MIG焊时，焊丝以细小熔滴形式向熔池过渡，弧柱温度高，熔滴比表面积大，熔滴易于吸氢；TIG焊时，主要是熔池金属表面与氢反应，比表面积小，熔池温度小于弧柱，吸氢条件不如MIG有利；另外，MIG焊熔池深度大于TIG焊，不利于氢气泡的逸出。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。铝合金的焊接2）极性的影响TIG焊时，直流反接，具有阴极雾化作用，可以避免氢的产生，但钨极易烧损，形成缺陷；正接时无阴极雾化作用，熔深大，对气泡逸出不利，所以采用交流。MIG焊时，采用直流反接，无阴

7、极雾化作用，也没有钨极烧损。3）焊接工艺参数焊接规范主要影响熔池在高温的停留时间，从而对氢的溶入时间和析出时间产生影响。TIG焊时，采用小线能量，采用较大的规范，高的焊速，减少熔池存在时间，减小氢的溶入；MIG焊时，焊丝氧化膜的影响更为显著，不能通过减少熔池时间来防止氢向熔池的溶入，所以通过降低焊速和提高焊接线能量来增大溶池存在时间，有利于减少焊缝中的气孔。4）保护气体中的水分和氧化性影响采用高纯Ar或采用Ar+He改变（即提高）热容量，改变溶池形状，使尖“V”型变为圆底型，延长溶池停留时间，有利

8、于气孔逸出；或者采用Ar+0.5~1%O2，Ar+2~5%CO2，增强保护气氛的氧化性，减少氢。铝合金的焊接5）表面状态的影响不同的焊材、母材，其氧化膜性质不同，对气孔的影响有差别。MgO疏松，易吸水，产生气孔倾向大；MnO致密，不易吸水，气孔倾向小。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