铝合金结构解析课件.ppt

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1、3/3.21-22焊接铝结构的设计DesignofWeldedAluminiumStructures吉林大学李桂中1、概述2、铝合金结构的标准状态3、铝合金的特点及应用4、铝合金材料5、铝合金焊接接头特点及计算主要内容轻型材料的应用（特别是铝材）使轻型结构的制造成为可能。铝及其合金焊接技术的快速发展满足了铝结构焊接的要求。1概述铝结构焊接和设计的标准主要由三份标准组成。应用标准既没有EN标准，也没有ISO标准。仅在母材和填充材料有相应的标准或者在起草阶段。DIN4113-1：1980主要静载荷铝结构；载荷分析

2、和设计DIN4113-2：1993主要静载荷铝结构；计算和铝结构焊接接头制造建筑研究院规程：1987铝结构焊接规程DVS1608：1983轨道车辆铝结构焊接ISO9692-3：2001坡口准备；铝及其合金的MIG焊和TIG焊欧洲9号（EN1999)铝结构ANSI/AWSD1.2：2003结构焊接规程—铝相关钢结构标准DIN18800-1：1990钢结构-计算和设计铝结构的设计，虽然在计算方法上与钢结构基本相同（强度设计、稳定性设计和刚度设计），但由于其焊接接头性能的特殊性，在接头设计、许用应力等方面又不同于钢

3、结构。铝与钢相比重要的区别：－比较低的强度；－低弹性模量－焊接热影响区－挤压型材的成型－有减少轻型结构质量可能性铝与钢的性能对比纯铝有以下特定的性能：属于轻金属，比重仅有2.7g/cm3；（钢7.8）耐大气腐蚀；（表面有致密的氧化膜）具有良好的低温韧性（面心立方晶格，无冷脆现象）；具有良好的导热性和导电性；线膨胀系数大；（是钢的2倍）熔点低（660○C）;（钢1536○C）强度低，σ0.2仅为10MPa；（钢Q235为240MPa）弹性模量E小，仅为6.7×104；（钢21×104）液态铝水的表面张力小；加热

4、过程从固相到液相无明显的颜色变化（钢由黑变红）；具有良好的延展性和加工性（易挤压成型或铸造成型）；氧化物熔点高，Al2O3熔点为2050○C（Fe2O31455○C）。铝结构钢密度2.7g/cm37.8g/cm3弹性模量70,000N/mm2210,000N/mm2剪切模量26,500N/mm281,000N/mm2横向延伸率0.330.30热膨胀系数23.5*10-61/K12*10-61/K屈服强度20-470N/mm2240-960N/mm2抗拉强度70-520N/mm2360-1100N/mm2铝合金

5、和钢的性能比较铝梁和钢梁的区别铝铝梁和钢梁的区别铝及铝合金具有重量轻、防腐性能好、低温韧性好和易于压力加工等特点，因此在工业领域的各个方面都有大量应用。——由于其优良的防腐性能和低温韧性好的特点，因此在石油、化工、深冷行业得到广泛应用。——在建筑行业，由于铝的重量轻、防腐性能好，因此铝结构代替钢结构也有大量应用。——在轨道交通行业，大量的使用铝代替钢制造轨道车辆，并且呈现上升趋势。——包括航空、电子技术、包装、机器制造、炼钢等行业都是用铝及其合金。2铝结构应用应用特点－能否降低成本，相似结构使用其它材料代替?

6、－能否节省材料，例如相似结构，铝结构相对钢结构可以节省至少40％的材料?减轻重量而节省成本，如节省火箭发动机用燃料。能否因减轻重量增加容积；使用铝结构无须考虑防腐保护，由于铝结构的这种优点，节省了防腐费用；能否改变产品外观，例如在建筑上；结构在100℃以上的性能；挤压型材的发展，节省制造费用；考虑铝的重要性能，例如低弹性模量、高塑性、高导电率等典型铝合金结构产品3.1铝及其合金的产品形式铝及其合金的供货形式主要包括普通的板材、管材、型材和特殊挤压型材常用铝合金供货形式3.材料3.2力学性能铝和钢的延伸率非热处

7、理强化的铝合金在焊接状态下的断裂强度和0.2%屈服强度与供货状态几乎没有区别，而对于可热处理强化铝合金则有明显的差别。非热处理强化铝合金的比值大约0.5至0.6之间，在焊接状态要稍低一些，对于热处理强化铝合金钢在0.7至0.8之间。－AlZn4.5Mg（7xxx）铝合金的抗拉强度值仅比普通结构钢S235低5%；而屈服强度值却比S235高19%。特别适用于高层建筑和车辆制造中的承载焊接构件。－铝合金的断裂延伸率还没有达到普通结构钢的一半（S235大约为25%）。－焊后接头软化——бb↓；－Al-Zn-Mg合金б

8、b较高，适于建筑及承载构件；－铝合金的延伸率不到普通结构钢的1/2；－铝合金基本没有低温脆性.焊缝许用应力（IFBT规程）材料选择——热处理强化铝合金常用于结构制造的6xxx铝合金包括ENAW-6082、ENAW-6061、ENAW-6005A、ENAW-6106、ENAW-6063和ENAW-6060，7xxx铝合金包括ENAW-7020。——非热处理强化铝合金包括ENAW-5049、ENAW-5