铝合金船的建造

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1、铝合金造船所涉及的材料和焊接中国船级社上海规范研究所2003年8月中国船级社ChinaClassificationSociety铝合金造船遇到的一些问题1、铝合金材料简介2、铝合金材料选择3、铝合金焊接工艺4、铝合金焊接工艺评定5、铝合金焊工考试1铝合金材料简介1、铝的一些基本物理性质2、铝合金种类3、铝合金的一些特点4、铝合金元素对性能的影响1.1纯铝与钢的基本物理性能性能铝普通碳素钢密度(g/cm3)2.77.86熔点(℃)6501400~1500凝固时体积收缩率(%)6.62.1~2.3线膨胀系数(μm/

2、(m·K))23.5~25.610~11.6导热率(W/(m·K))222.651电阻率(Ω·m)0.0265×10-60.10×10-6屈服应力(MPa)50235抗拉强度(MPa)80~110500延伸率(%)5024弹性模量(MPa)0.69×1052.0-2.1×105硬度(HB)202001.2铝合金成份和性能铝合金的成份组成铝合金的交货状态船用铝合金常用的交货状态铝合金的成份组成铝合金的交货状态O-退火态F-制造态1-仅作冷作加工H-冷作硬化2-冷作硬化加部分退火3-冷作后加稳定化处理1-部分固溶后

3、加自然时效2-退火的铸件3-固溶加冷作4-固溶加自然时效T-热处理态5-仅人工时效6-固溶加人工时效7-固溶加稳定化处理8-固溶加冷作加人工时效9-固溶加人工时效加冷作船用铝合金常用的交货状态状态号状态O退火状态H111退火后经轻微加工处理(如矫正等)H112热加工成形状态H116对Mg超过0.4%的铝合金，进行防腐蚀处理后的状态H32加工硬化后进行稳定化处理至1/4硬度H321加工硬化后进行稳定化处理至稍低于H32的硬度H34加工硬化后进行稳定化处理至1/2硬度T5高温成形冷却后进行人工时效处理T6固溶热处理

4、后进行时效处理1.3、铝合金性能特点及其合金元素因素的影响1.3.1铝合金的一些基本特点1.3.2铝合金的强度与比强度1.3.2铝合金的弹性模量1.3.3铝合金的韧性1.3.4合金元素对强度和塑性的影响1.3.5合金元素对焊接性的影响1.3.6合金元素对耐腐蚀性和疲劳强度的影响1.3.7合金元素对弹性模量和密度的影响铝合金的一些基本特点较好的比强度较好的低温性能较好的加工性能较好的抗腐蚀性能强度比钢材低熔点低线膨胀率大易氧化气体溶解度变化大铝合金与其他金属材料强度的比较铝合金与其他金属材料比强度的比较铝合金与钢

5、的应力-应变特性的差异合金元素对强度、硬度和塑性的影响合金元素对焊接性和阳极化性的影响合金元素对抗腐蚀性和疲劳强度的影响合金元素对弹性模量和密度的影响2铝合金材料的选择如何考虑铝合金材料的选择不适用铝合金的场合船用铝合金所需要的特点船级社规范规定的铝合金2.1选择材料的步骤为何(Why)尽可能地物尽其用避免不必要的费用增加避免结构破坏何时(When)做一种新产品时产品改型和重新设计时发生破坏时谁(Who)与材料工程师合作的设计工程师怎样(How)确定构件的要求转换成材料性能的要求找出满足技术条件的材料种类在种类

6、中选择找出满足技术条件的具体材料确定最佳的满足技术条件的材料>2.2铝合金不适用的场合使用温度超过200℃或100℃以上的承力结构在酸或碱的环境中在有隔热或绝缘要求时对磨损的特别要求的场合期望弹性变形较低时要求强度超过300MPa时>温度对强度和延伸率的影响(5083H112铝合金)2.3船用铝合金所需要的特点强度满足结构的需要良好的可成形加工性优异的焊接性海洋环境的抗腐蚀性材料易获得性良好的低温性能材料成分对焊接裂纹的敏感性合金元素对裂纹敏感性的影响合金系裂纹敏感性最大焊接性最好敏感温度范围铝硅系0.75%S

7、i2%Si577~660铝铜系3%Cu5%Cu547~660铝镁系1.2%Mg3.5%Mg449~660铝硅镁系0.5%Si，0.3%Mg2%Si0.5~0.8%Si3.5%Mg0.2~1.2%Mg铝合金的电极电位普通钢材缺口韧性与温度的关系铝合金的韧性与温度的关系2.4船级社规范规定的船用铝合金材料船用铝合金的化学成分船用轧制铝合金的力学性能船用挤压铝合金的力学性能船用铝合金材料的化学成份船用铝合金轧制材料的力学性能船用铝合金挤压材料的力学性能3铝合金焊接铝合金结构焊接设计焊接所遇到的问题焊接方法的选择焊接材

8、料的选择制造与焊接过程中需注意的一些问题3.1铝合金结构焊接设计（1）设计的原理与钢材基本相同焊缝区域性能受焊接热循环的影响焊缝的强度一般以退火态确定一般不必考虑韧性和低温韧性尽量利用带板形材与其他金属连接产生的电化学腐蚀问题铝合金焊接接头及其周围的力学性能3.1铝合金结构焊接设计（2）考虑焊炬的可达性焊工的可目视性采用对接焊，避免搭接焊避免采用永久性衬垫合理采用双面连续焊和间断焊构件