铝及其合金的焊接性分析

铝合金材料施焊的均匀性分析

铝是银白色的轻金属,具有良好的塑性、较高的导电性和导热性,同时还具有抗氧化和抗腐蚀的能力。铝极易氧化产生三氧化二铝薄膜,在焊缝中容易产生夹杂物,从而破坏金属的连续性,降低其机械性能和耐腐蚀性能。

Aluminum is a silvery white metal, good plasticity, high electrical conductivity and thermal

conductivity, but also has the ability of oxidation resistance and corrosion resistance. Aluminum

to produce 3 oxidation 2 aluminium oxide thin film, prone to inclusions in the weld, which

destroy the continuity and uniformity of metal, reduce its mechanical properties and corrosion

resistance.

2 铝合金材料的焊接难点

2 welding difficulty of aluminium alloy materials

(1)极易氧化。在空气中,铝容易同氧化合,生成致密的三氧化二铝薄膜(厚度约0.1-0.2μm),熔点高(约2050℃),远远超过铝及铝合金的熔点(约600℃左右)。氧化铝的密度3.95-4.10g/cm3,约为铝的1.4倍,氧化铝薄膜的表面易吸附水分,焊接时,它阻碍基本金属的熔合,极易形成气孔、夹渣、未熔合等缺陷,引起焊缝性能下降。

(1) easy to oxidation. Easily with oxygen in air, aluminum, generate dense 3 oxidation 2

铝及铝合金的焊接性分析

铝及其合金化学活泼性很强，表面易形成氧化膜，且多具有难熔性质（如Al2O3的熔点约为2050℃，MgO的熔点约为2500℃），加之铝及其合金导热性强，焊接时容易造成不熔合现象。由于氧化膜密度同铝的密度极其接近，所以也容易成为焊缝金属的夹杂物。同时，氧化膜（特别是有MgO存在的不很致密的氧化膜）可以吸收较多的水分而常常成为形成焊缝气孔的重要原因之一。此外，铝及其合金的线胀系数大（约为钢的2倍），导热性又强（比钢约大一倍多），焊接时容易产生翘曲变形。

一． 焊缝气孔

（一）铝及铝合金熔焊时形成气孔的特点

铝及其合金熔焊时最常见的缺陷是焊缝气孔，尤其是纯铝和防锈铝的焊接。

氢是铝及其合金熔焊时产生气孔的主要原因，氢的来源，主要是弧柱气氛中的水分、焊接材料以及母材所吸附的水分。其中，焊丝及母材表面氧化膜的吸附水分，对焊缝气孔的产生，常占有突出地位。

1.弧柱气氛中水分的影响弧柱空间总是或多或少存在一定量的水分，尤其是在潮湿季节或湿度大的地区进行焊接时。由弧柱气氛中水分分解而来的氢，熔入过热的熔融金属中，可成为焊缝气孔的主要原因。此时所形成的气孔，具有白亮内壁的特征。

弧柱气氛中的氢之所以能使焊缝形成气孔，与它在铝及其合金中的溶解度变化特性有关。在平衡条件下，氢在铝中的溶解度在凝固点时可从1.69突降到0.036ml/100g，相差约20倍（在钢中只相差不到2倍），其次，由于铝的导热性很强，在同样的工艺条件下，铝熔合区的冷却速度可为高强钢的4-7倍，不利于气泡的逸出，而残留在焊缝金属中形成气孔。实际的冷却条件下并非平衡状态，伴随着凝固过程的发展，在已结晶的枝晶前沿形成许多微小气泡，枝晶晶体的交互生长致使气泡的成长受到限制，并且不利于浮出，因而可沿结晶的层状线形成均布形式小气孔。 不同的合金系统，对弧柱气氛中水分的敏感性是不同的，纯铝对气氛中水分最为敏感。Al-Mg合金含Mg量增加，氢的溶解度和引起气孔的临界分压PH2均随之增大，因而对吸收气氛中的水不太敏感，相比起来，仅对焊接气氛中的水分而言，同样焊接条件下，纯铝焊缝产生气孔的倾向要大些。

铝合金焊接性能及焊接接头性能

摘要：在新科学技术的影响下，高速动车组也在进行全面提升发展，高速动车的车体结构的材料也进行更新换代，传统的钢材质的车体结构已经开始逐渐被铝合金材质的车体进行淘汰，铝合金材质的车体结构比钢材质的车体更加轻盈，采用新材料能够使高速动车组的车体实现轻量化，但同时还能保障高速动车的行程安全，新材料就需要新的焊接技术，基于此对铝合金焊接技术和性能以及焊接接头的性能成为本文探究的内容。

关键词：铝合金焊接；焊接技术；性能分析

引言：随着矿产资源开采和冶炼技术的进步，铝合金材质的使用量和使用范围也得到很大的提升，关乎我们生活的方方面面，比如：铝合金材质的阳台门窗门框、自行车的铝合金车架和铝合金材质的高速动车组车体。铝合金材料也需要进行切割和焊接，才能达到使用要求，铝合金的焊接不同于传统铁质材料的焊接，铝合金焊接技术需要面对很多新的焊接问题，针对不同的焊件需要运用不同的焊接技术，不同的焊接技术焊接出来的产品具有不同的焊接性能。

一、铝合金材料的特点

铝合金材料有很多有优良的性能，大体可以归结为以下几点：

第一点：铝合金材质很多都具有质地轻盈而且材质较软。这是因为同等体积铝的重量大约是同等体积钢重量的三分之一。

第二点：铝合金材料也具有很好的强度。虽然，低碳钢的抗拉强度是纯铝的五倍。但纯铝经过合金化强化以及热处理强化后形成的铝合金，其强度能达到刚才所具有的强度值。

第三点：主要是因为铝合金材料与空气后在其表面会形成一层致密的化学性质稳定的三氧化二铝薄膜，若是对铝合金材料进行氧化铝膜处理法，就能使其具有全面防止腐蚀的特点。

第四点：因为铝材具有良好的柔软和可塑性，铝合金材料具有良好的加工性。比如：高速动车的车体就是运用型材具有良好挤压性的特点，而且这种材质进行二次加工和进行弯曲化加工时也都比较容易实现。

铝及铝合金的焊接性分析

铝及其合金化学活泼性很强，表面易形成氧化膜，且多具有难熔性质（如Al2O3的熔点约为2050℃，MgO的熔点约为2500℃），加之铝及其合金导热性强，焊接时容易造成不熔合现象。由于氧化膜密度同铝的密度极其接近，所以也容易成为焊缝金属的夹杂物。同时，氧化膜（特别是有MgO存在的不很致密的氧化膜）可以吸收较多的水分而常常成为形成焊缝气孔的重要原因之一。此外，铝及其合金的线胀系数大（约为钢的2倍），导热性又强（比钢约大一倍多），焊接时容易产生翘曲变形。

一． 焊缝气孔

（一）铝及铝合金熔焊时形成气孔的特点

铝及其合金熔焊时最常见的缺陷是焊缝气孔，尤其是纯铝和防锈铝的焊接。

氢是铝及其合金熔焊时产生气孔的主要原因，氢的来源，主要是弧柱气氛中的水分、焊接材料以及母材所吸附的水分。其中，焊丝及母材表面氧化膜的吸附水分，对焊缝气孔的产生，常占有突出地位。

1.弧柱气氛中水分的影响弧柱空间总是或多或少存在一定量的水分，尤其是在潮湿季节或湿度大的地区进行焊接时。由弧柱气氛中水分分解而来的氢，熔入过热的熔融金属中，可成为焊缝气孔的主要原因。此时所形成的气孔，具有白亮内壁的特征。

弧柱气氛中的氢之所以能使焊缝形成气孔，与它在铝及其合金中的溶解度变化特性有关。在平衡条件下，氢在铝中的溶解度在凝固点时可从1.69突降到0.036ml/100g，相差约20倍（在钢中只相差不到2倍），其次，由于铝的导热性很强，在同样的工艺条件下，铝熔合区的冷却速度可为高强钢的4-7倍，不利于气泡的逸出，而残留在焊缝金属中形成气孔。实际的冷却条件下并非平衡状态，伴随着凝固过程的发展，在已结晶的枝晶前沿形成许多微小气泡，枝晶晶体的交互生长致使气泡的成长受到限制，并且不利于浮出，因而可沿结晶的层状线形成均布形式小气孔。 不同的合金系统，对弧柱气氛中水分的敏感性是不同的，纯铝对气氛中水分最为敏感。Al-Mg合金含Mg量增加，氢的溶解度和引起气孔的临界分压PH2均随之增大，因而对吸收气氛中的水不太敏感，相比起来，仅对焊接气氛中的水分而言，同样焊接条件下，纯铝焊缝产生气孔的倾向要大些。