材料焊接性第5章有色金属的焊接

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1、第5章有色金属的焊接5.1铝及铝合金的焊接5.1.1铝及铝合金的分类、成分及性能铝及铝合金的分类变形铝合金铸造铝合金工业纯铝1000系热处理强化铝合金非热处理强化铝合金Al-Mg-Si锻铝4000系或6000系防锈铝3000或5000系硬铝2000系Al-Cu-Mg超硬铝7000系Al-Zn-Mg-Cu新型铝合金Al-Li系合金铝硅系合金铝镁系合金Al-Cu-Mg-Si铝铜系合金铝锌系合金Al-Mn合金Al-Mg合金表5-1铝合金分类表5.3常用铝及铝合金的力学性能5.1.2铝及铝合金的焊接性铝及铝合金的焊接性焊缝中的气孔焊接热裂纹焊接接头的“等强性”焊接接头的耐蚀性铝及

2、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。同时，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。表5-5部分铝及铝合金的相对焊接性焊缝中的气孔产生原因控制措施弧柱气氛中水分的影响氧化膜中水分的影响减少氢的来源控制焊接工艺焊接热裂纹铝合金属于共晶型合金。从理论上分析，最大裂纹倾向与合金的“最大凝固温度区间”相对应。但是，由平衡状态图得出的结论与实际情况有

3、较大出入。在铝中加入Cu、Mn、Si、Mg、Zn等合金元素可获得不同性能的合金。特点防止途径铝及其合金焊接时，常见的热裂纹主要是焊缝凝固裂纹和近缝区液化裂纹。通过改变焊丝的成分通过改变焊接参数焊接接头的“等强性”非时效强化铝合金（如Al-Mg合金），在退火状态下焊接时，接头与母材是等强的；在冷作硬化状态下焊接时，接头强度低于母材。表明在冷作状态下焊接时接头有软化现象。时效强化铝合金，无论是退火状态下还是时效状态下焊接，焊后不经热处理，接头强度均低于母材。特别是在时效状态下焊接的硬铝，即使焊后经人工时效处理，接头强度系数也未超过60%。Al-Zn-Mg合金的接头强度与焊后自

4、然时效的时间长短有关系，焊后仅依靠自然时效的时间增长，接头强度即可提高到接近母材的水平，这是Al-Zn-Mg合金值得注意的特点。铝合金焊接时的不等强性表明焊接接头发生了某种程度的软化或性能上的削弱。就焊缝而言，由于是铸态组织，即使在退火状态以及焊缝成分与母材一致的条件下，强度可能差别不大，但焊缝塑性都不如母材。对于熔合区，非时效强化铝合金的主要问题是晶粒粗化而降低塑性；时效强化铝合金焊接时，除了晶粒粗化，还可能因晶界液化而产生显微裂纹。无论是非时效强化的合金或时效强化的合金，（HAZ）都表现出强化效果的损失，即软化。控制措施改善接头组织成分的不均匀性消除焊接应力采取保护措

5、施焊接接头的耐蚀性影响因素接头组织均匀性、焊缝金属的纯度和致密性也是影响接头耐蚀性的因素。焊接应力也是影响铝合金耐蚀性的敏感因素。5.1.3铝及铝合金的焊接工艺焊接方法焊接材料焊前清理和预热铝及铝合金焊丝分为同质焊丝和异质焊丝两大类也可采用冷压焊、超声波焊、钎焊等常用的有氩弧焊（TIG、MIG）、等离子弧焊、电阻焊和电子束焊等焊接工艺要点化学清理机械清理焊前预热铝及铝合金的气焊铝及铝合金的钨极氩弧焊（TIG焊）铝及铝合金的熔化极氩弧焊（MIG焊）表5-14铝及铝合金TIG焊的常见缺陷及防止措施5.2铜及铜合金的焊接5.2.1铜及铜合金的分类、成分及性能表5-18铜及铜合金

6、的分类表5-20铜及铜合金的力学性能和物理性能5.2.2铜及铜合金的焊接性铜及铜合金的焊接性难熔合及易变形热裂纹气孔焊接接头性能的变化图5-15加入氩中水汽量对纯铜氩弧焊焊缝气孔的影响图5-16加入氩中氢气量对纯铜氩弧焊焊缝气孔的影响5.2.3铜及铜合金的焊接工艺焊接方法和焊接材料焊前准备焊接工艺及参数焊丝焊条焊剂铜及铜合金焊丝见表5-24铜气焊、碳弧焊常用的见表5-25埋弧焊常用的有HJ431HJ150等纯铜焊条、青铜焊条焊丝及焊件表面的清理接头形式及坡口制备氩弧焊工艺（TIG、MIG）要点焊条电弧焊工艺要点埋弧焊工艺要点表5-24铜及铜合金焊丝的化学成分和主要用途表5

7、-25铜及铜合金气焊、碳弧焊用焊剂5.3钛及钛合金的焊接5.3.1钛及钛合金的分类和性能分类在885℃以下为密排六方晶格，称为α钛α钛合金β钛合金α+β钛合金根据杂质（主要是氧和铁）含量以及强度差别分为TA1、TA2、TA3几个牌号在885℃以上为体心立方晶格，称为β钛其牌号分别以T加A、B、C和顺序数字表示。TA4-TA10表示α钛合金，TB2-TB4表示β钛合金，TC1-TC12表示α+β钛合金工业纯钛钛合金表5-36常用钛及钛合金的力学性能5.3.2钛及钛合金的焊接性焊接接头区的脆化焊接区裂纹倾向焊缝气孔氧的影响氮的影响