铝及其合金的焊接.doc

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1、铝及其合金的焊接/铝及其合金特性特点：与低碳钢相比较，具有密度小，电阻率小，线膨胀系数大(约为低碳钢线膨胀系数的2倍)，导热系数大(铝及其合金熔合区的冷却速度为高强钢熔合区冷却速度的(4～7)倍)、良好的耐蚀性、较高的比强度，优异的低温韧性，但强度低。抗拉强度一般不超过100MPa，热处理后能达到400MPa。1.      纯铝：高耐蚀性、较好的塑性2.      防锈铝：强度中等，塑性和耐蚀性好，焊接性也好，是目前焊接结构中应用最广泛的铝合金。典型牌号：LF4、LF5铝锰合金：Mn1.0～1.6%。大于1.6%脆性化合物增加。LF21    铝镁合金：铝镁合金的强度随含

2、镁量的增高而增高，但含镁量增多（大于7%）出现脆性相(Mg2Al3)使合金的塑性、耐蚀性、特别是抗应力腐蚀性能下降。Si的存在形成脆性相Mg2Si塑性、耐蚀性下降、Mn加入0.15～0.8%耐蚀性增加，强度提高。Ti、V加入0.1%左右，能获得细晶粒组织。3.      硬铝：典型牌号LY12，成分Al-Cu-Mg系。Cu、Si、Mg等元素，形成溶解于铝的化合物，促使合金热处理时强化，耐蚀性差，焊接性不良，热裂倾向大。4.      超硬铝：LC4，成分Al-Zn-Mg-Cu系。抗拉强度可达588Mpa，塑性较差。非时效强化铝合金的强度比纯铝高、塑性及耐磨性好，特别是焊接性

3、好，所以广泛用作焊接结构材料。时效强化铝合金的焊接性较差，焊接时容易出现裂纹，所以在焊接结构中应用较少。铸造铝合金的铸造性能良好，强度较高，焊接性也较好，其铸造缺陷可以焊补。第二节铝及其合金的焊接性分析铝及铝合金与黑色金属不同，由于它容易氧化、导热性强、热容量和线膨胀系数大，熔点低及高温强度小等特性，所以给焊接工作带来一些困难。铝及铝合金焊接的主要问题如下:    (1)容易氧化。铝和氧的亲和力大，在常温下便生成一层致密而熔点很高(2050℃)的氧化膜(Al203)，其密度比纯铝大(3.83g/cm3)。在焊接过程中，它会阻碍焊件之间的熔合，极易造成焊缝金属夹渣，引起焊缝性

4、能下降。    (2)容易产生气孔。液态铝可溶解大量氢气，而固态时却儿乎不溶解氢。因此，熔池金属结晶时，原来溶于液态铝中的氢全部析出，形成气泡。但因为铝及铝合金的比重小，气泡从熔池中上浮的速度慢，而且铝的导热性很强，冷凝快，因此，在焊接铝时很容易产生气孔。    (3〕容易烧穿。当铝受热温度升高后，强度和塑性很快下降，在370℃时强度仅为9.8MPa，加之铝熔化时，表面颜色没有明显变化，所以不易判断焊件是否熔化及熔池温度的变化情况，极易因熔池温度过高而烧穿焊件。    (4)产生热裂纹的倾向较大。铝及其合金焊接时，在焊缝金属和热影响区中均常出现热裂纹。铝合金多是共晶型合金，

5、由液相线到固相线的结晶温度区间较大，且易熔共晶呈薄膜状分布于晶界时，破坏晶间联系力，因而增大铝合金的热裂倾向。另外，铝合金的线胀系数比钢约大一倍，在拘束条件下焊接时，产生较大的焊接应力，这也促使铝合金产生裂纹。一、焊缝中的气孔（一）铝极其合金熔焊时形成气孔的特点氢是熔焊时产生气孔的主要原因。来源：弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材所吸附的水分、焊丝及母材表面氧化膜吸附的水分。1.弧柱气氛中的水分的影响气孔形成原因：弧柱气氛中的水分分解而来的氢，溶入过热熔融金属中特点：白亮内壁通过氢溶解度变化特征解释市产生气孔的原因：据研究，在凝固点氢在铝中的溶解度从0.69(m1／100g)

6、突然下降至0.036(m1／100g)，从液相到固相溶解量相差约20倍(钢材中，液相、固相中H溶解量相差约2倍)。此外，铝及铝合金比重小、导热性强，致使溶解于熔池中的大量氢在焊缝金属冷凝时来不及析出形成气孔。此外，合金系统不同，对弧柱气氛中水分的敏感性不同，纯铝最敏感，Al-Mg合金，随Mg增加不敏感。MIG焊时，弧柱温度高，熔滴比表面积大，焊缝气孔倾向大于TIG。2.氧化膜中水分的影响正常状态下，弧柱气氛中的水分已尽量的控制。焊丝或工件的氧化膜所吸附的水分是生成气孔的主要原因。1）  铝合金气孔倾向大于纯铝原因：铝合金氧化膜由Al2O3、MgO构成。MgO越多，氧化膜越不

7、致密，吸水性越强。2）  焊接方法不同，氧化膜的影响也不同。（二）防止焊缝气孔的途径1、减少氢的来源1）    焊前要对焊丝、焊条、焊剂和保护气体进行干燥处理，严格限制其含水量(研究得出，气体保护焊时，氩中的含水量小于0.08％就不易形成气孔)。2）    焊丝及母材表面氧化膜应彻底清除，采用化学方法或机械方法。2、控制焊接工艺  控制焊接工艺来防止气孔的产生，是通过限制溶氢量和改善氢的逸出条件来实现的。在TIG焊时，尽量采用小线能量，以减少气氛中氢的溶入。在MIG焊时，焊丝以极细小熔滴过渡到熔池中，弧柱的温度高，