工艺装备关于铝合金和奥氏体不锈钢的焊接

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1、工艺与装备大作业班级：铁车一班姓名：贾四千学号：20137550第一部分铝合金的焊接摘要:铝合金材料密度低、强度高、热电导率高、耐腐蚀能力强，具有良好的物理特性和力学性能，因而广泛应用于工业产品的焊接结构上。根据铝合金的性能特点，本文阐述了铝合金焊接的工艺特点和焊接方法;同时指出了铝合金的焊接工艺和焊接后的处理。关键词:铝合金;焊接方法;性能特点;加工工艺1、铝合金的性能特点铝合金具有独特的物理化学性能。它的的外观呈银灰色，密度小、电阻率小、线胀系数大。铝合金还具有优异的耐腐蚀性能和较高的比强度(强度密度)，对热和光都有良好的反射率。磨削时无火花和无磁性。铝合金

2、很容易加工成形，它可用铸造、轧制、冲压、拔丝、施压、拉形和滚轧等各种办法制成各式各样的制品。铝合金的另一特点是，随着温度的升高，其抗拉强度降低;温度降低，则抗拉强度增高，延伸率随之增加。铝合金暴露在空气中时，会很快形成一种黏着力强且耐热的氧化薄膜。在焊接前，必须仔细清除这层氧化膜，焊接时，基体和填充金属才能熔合良好;在钎焊时，钎料有很好的流动性。氧化膜可用溶剂去除，也可在惰性气氛下，由焊接电弧的作用去除，或者用机械的或化学的方法去除。2、铝合金焊接的工艺特点铝合金材料密度低、强度高、热电导率高、耐腐蚀能力强，具有良好的物理特性和力学性能，因而广泛应用于工业产品的

3、焊接结构上。长期以来，由于焊接方法及焊接工艺参数的选取不当，造成铝合金零件焊接后因应力过于集中产生严重变形，或因为焊缝气孔、夹渣、未焊透等缺陷，导致焊缝金属裂纹或材质疏松，严重影响了产品质量及性能。大多数的铝金材料是可以用气体金属电弧焊或钨极气体电弧焊来进行焊接，不同的焊接材料选用，根据焊接工件材料牌号，选用相同焊丝材料牌号进行焊接，可以获得优良的焊接质量。铝合金焊接时易产生气孔，其主要原因是氢，由于液态铝可溶解大量的氢，而固态铝几乎不溶解氢，因此当熔池温度快速冷却与凝固时，氢来不及逸出，容易在焊缝中聚集形成气孔。氢气孔目前难于完全避免，氢的来源很多，有电弧焊气

4、氛中的氢，铝板、焊丝表而吸附空气中的水分等。实践证明，即使氢气按GB汀4842标准要求，纯度达到99.99%以上，但当水分含量达到20pp。时，也会出现大量的致密气孔，当空气相对湿度超过80%时，焊缝就会明显出现气孔。铝合金的热导率和比热容均约为碳素钢和低合金钢的两倍多。在焊接过程中，大量的热量能被迅速传导到基体金属内部，因而焊接铝合金时，能量除消耗于熔化金属熔池外，更多的热量无谓消耗于金属其他部位，这种无用能量的消耗要比钢的焊接更为显著，为了获得高质量的焊接接头，应当尽量采用能量集中、功率大的能源，有时也可采用预热等工艺措施。铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合

5、金钢的两倍。生产中可采用调整焊丝成分与焊接工艺的措施防止热裂纹的产生。在耐蚀性允许的情况下，可采用铝硅合金焊丝焊接除铝镁合金之外的铝合金。在铝硅合金中含硅0.5%时热裂倾向较大，随着硅含量增加，合金结晶温度范围变小，流动性显著提高，收缩率下降，热裂倾向也相应减小。铝合金在液态能溶解大量的氢，固态几乎不溶解氢。在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中，氢来不及溢出，极易形成氢气孔。弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材表而氧化膜吸附的水分，都是焊缝中氢气的重要来源。因此，对氢的来源要严格控制，以防{卜气孔的形成。合金元素易蒸发、烧损，使焊缝性能下降。3、铝合金的焊接方法焊接铝合

6、金的方法很多，但是铝合金对各种焊接方法的适应性不同，各种焊接方法有其各自的应用场合。3.1铝合金的搅拌摩擦焊接搅拌摩擦焊FSW的工作原理，是用一种特殊形式的搅拌头插入工件待焊部位，通过搅拌头高速旋转与工件间的搅拌摩擦，摩擦产生热使该部位金属处于热塑性状态，并在搅拌头的压力作用下从其前端向后部塑性流动，从而使焊件压焊在一起。由于搅拌摩擦焊过程中不存在金属的熔化，是一种固态连接过程，故焊接时不存在熔焊的各种缺陷，可以焊接用熔焊方法难以焊接的有色金属材料，如铝及高强铝合金、铜合金、钦合金以及异种材料、复合材料焊接等。铝合金搅拌摩擦焊焊缝是经过塑性变形和动态再结晶而形成

7、，焊缝区晶粒细化，无熔焊的树枝晶，组织细密，热影响区较熔化焊时窄，无合金元素烧损、裂纹和气孔等缺陷，综合性能良好。与传统熔焊方法相比，它无飞溅、烟尘，不需要添加焊丝和保护气体，接头性能良好。由于是固相焊接工艺，加热温度低，焊接热影响区显微组织变化小，如亚稳定相基本保持不变，这对于热处理强化铝合金及沉淀强化铝合金非常有利。焊后的残余应力和变形非常小，对于薄板铝合金焊后基本不变形。与普通摩擦焊相比，它可不受轴类零件的限制，可焊接直焊缝、角焊缝。传统焊接工艺焊接铝合金要求对表而进行去除氧化膜，并在48h内进行加工，而搅拌摩擦焊工艺只要在焊前去除油污即可，并对装配要求不

8、高。并且搅拌摩擦焊比熔化