铝及铝合金焊接 (2)要点
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铝和铝合金扩散焊接摘要:一、铝及铝合金概述二、扩散焊接原理三、铝和铝合金扩散焊接工艺1.焊接前准备2.焊接参数选择3.焊接过程中注意事项四、焊接接头性能分析五、应用实例及优缺点六、发展趋势与展望正文:一、铝及铝合金概述铝及铝合金在我国工业领域具有广泛的应用,其优良的性能如轻质、高强度、良好的耐腐蚀性等,使其在航空、航天、交通运输、建筑等领域受到青睐。
然而,铝及铝合金的焊接性能相对较差,传统的焊接方法难以获得高质量的焊接接头。
为此,扩散焊接技术应运而生,成为解决这一问题的有效手段。
二、扩散焊接原理扩散焊接是一种固态连接方法,通过高温和压力作用下,使焊接界面两侧的金属原子发生扩散,从而实现连接。
在扩散焊接过程中,焊接参数的选择至关重要,直接影响到焊接接头的质量。
三、铝和铝合金扩散焊接工艺1.焊接前准备在进行铝和铝合金扩散焊接前,应充分了解焊接材料的性能、焊接接头的使用要求等,以确保选用合适的焊接参数。
此外,还需对焊接表面进行严格清理,去除油污、氧化膜等,以提高焊接质量。
2.焊接参数选择焊接参数主要包括焊接温度、保温时间、焊接压力和冷却速度等。
焊接温度的选择应使焊接界面两侧金属的原子扩散速度达到最佳,一般控制在400-500℃;保温时间要充分保证扩散过程的进行;焊接压力根据焊接件的厚度和性能要求选取,一般为0.5-1.0MPa;冷却速度应适当,过快会导致焊接接头性能下降。
3.焊接过程中注意事项在焊接过程中,应严格控制焊接参数,确保焊接过程中焊接件的变形和裂纹等缺陷。
同时,要注意观察焊接接头的形成情况,及时调整焊接参数,以获得最佳的焊接效果。
四、焊接接头性能分析铝和铝合金扩散焊接接头的性能较好,可以实现无缝连接,提高焊接接头的强度和耐腐蚀性能。
此外,焊接接头的性能还与焊接参数、焊接材料等因素密切相关。
通过合理调整焊接参数和选用合适的焊接材料,可以进一步提高焊接接头的性能。
五、应用实例及优缺点铝和铝合金扩散焊接在航空航天、交通运输、建筑等领域具有广泛的应用。
铝及铝合金的焊接工艺一、铝及铝合金的种类纯铝、防锈铝合金和普通铸造铝合金。
二、铝及铝合金的焊接特点焊接性较差,只有正确选择焊接材料和焊接工艺,才能获得性能满足使用要求的焊接产品。
1、极易氧化,铝不论是固态或液态都极易氧化,生成氧化膜,并且氧化膜的熔点很高,为2050℃,而铝的熔点仅为658℃。
在电弧焊中,相当于电弧与工件之间有一层绝缘层,是电弧燃烧不稳定。
氧化膜妨碍焊接过程中的顺利进行,而且氧化膜的密度大于铝,因此极易造成焊缝夹渣和成形不良。
2、熔化时无颜色变化,铝从固体到液体升温过程中没有颜色变化,温度稍高就会造成金属塌陷和熔池烧穿。
稍不注意,接头就会塌落,所以铝的焊接比钢材焊接要困难得多。
3、易产生气孔,母材和焊丝表面吸附了一些水分,液态铝可以溶解大量的氢气,而固态铝几乎不溶解,因此氢在焊接熔池中快速冷却。
凝固结晶过程中,来不及逸出表面,就会在焊缝中形成气孔。
4、易变形和开裂,铝的高温强度低,塑性差(纯铝在640~656℃间的伸长率<0.69%),焊接时会产生较大的热应力和变形,在脆性温度区间内已形成低熔点共晶物,产生裂纹。
5、工作环境与安装条件:为了保证机器性能和焊接质量,机器安装工作时应在海拔高度1000m一下,环境温度在-10~40℃,湿度不能>70%,避免阳光直射过渡震动,尽可能处于无风、无酸、无腐蚀、无灰尘的工作环境。
三、铝及铝合金的焊接工艺及通用操作技术1、焊接方法和焊接设备的选择,因为铝及铝合金的散热快,容易形成缺陷,所以需要采用能量集中、热功率大、保护效果好的焊接方法,熔化极氩弧焊、熔化极脉冲氩弧焊、无极脉冲氩弧焊、等离子弧焊、电子束焊等都是好的焊接方法。
特殊情况下还可选用激光焊、超声波焊等。
用交流TIG、直流反接MIG焊接,电弧阴极雾化作用好,清理氧化膜十分有效。
2、焊接材料的选择①焊纯铝,选择与母材相近的纯铝焊丝。
(有耐腐蚀要求时,焊丝纯度比母材高一级。
);②焊铝锰合金,选择锰含量相近的;③焊铝镁合金,选镁含量比母材高1%~2%的合金焊丝;④异种铝材焊接,选择强度和成分与抗拉强度较高的和母材相匹配的焊丝;⑤保护气体,一般结构和薄板,平焊用氩气(氩气的纯度要达到99.99%),重要结构、厚板、立焊、仰焊、用氩气+氦气混合气,可以加大电弧热量。
铝焊接方法与技巧内容来源网络,由“深圳机械展(11万㎡,1100多家展商,超10万观众)”收集整理!更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示,就在深圳机械展.铝的焊接方法与技巧单纯从氩弧焊来说做好如下几点:1、操作的基本功扎实,如果初次使用应该懂得气焊的基本功,和氩弧焊有类似之处。
2、稳定性比较好的铝氩弧焊机。
这个是焊接成型好的焊缝的必要条件,并且需要有很好的关于机器的专业指导的供应商,因为好的机器都会配专业的技术指导的。
3、高纯的氩气,需要当地气站配合提供高质量的氩气。
4、高纯度的焊丝,焊丝杂质含量高会严重影响焊接质量。
1、铝焊接的特性:铝及铝合金具有导热性强而热容量大,线胀系数大,熔点低和高温强度小等特点,焊接难度大,应采取一定的措施,才能保证焊接质量。
2、工具/原料:非金属衬管;U型槽驱动滚轮;进口和出口引导装置;接触头3、注意问题:(1)定位非常重要在焊接的时候,尽量保持焊枪电缆的笔直,以最大程度减少对较软铝丝的送丝约束。
焊枪电缆线的弯曲会导致焊丝打结,造成很差的送丝。
(2)正确装入铝丝的窍门对装载铝焊丝、避免焊接时的故障非常重要。
用一只手安全的握住焊丝轴确保其不会松开,一但你拆开了玻璃纸包装,就用另一只手握住焊丝松开的一头——在将其放入驱动滚轮之前不要松手。
缺少经验的人通常会没握紧松开的一头,而导致整捆焊丝开始松脱散开。
如果这样的事发生了,将无法补救,焊接作业也会受很大的影响——你不得不购买另一捆焊丝。
(3)设置焊丝刹车的松紧度松紧度只需要保证焊丝刚刚不会松脱即可,但是不能太紧,否则会造成对焊丝的拖拽。
要正确的设置,先将松紧度调到最低,然后装上焊丝,让其通过驱动滚轮,如果除了装焊丝的滚轴在动,而其他部件都停止了的话,就说明不够紧。
操作时要小心,因为过紧会造成加在焊丝上的力过多。
铝及铝合金焊接施工工艺标准1 适用范围本工艺标准适用于铝及铝合金的手工钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊的焊接。
2 施工准备2.1 铝及铝合金的焊接除应执行本工艺标准外,还应符合国家颁布的有关标准、法律法规及规定。
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款,凡是不注日期的引用文件其最新版本适用于本标准《铝及铝合金轧制板材》GB/T-3880-1997《铝及铝合金热挤压管》第一部分:无缝圆管GB/T4437.1-2000《铝及铝合金拉(轧)制无缝管》GB/T6893-2000《铝及铝合金焊丝》GB/T10858《铝及铝合金焊接管》GB/T10571《铝制焊接容器》JB/T4734-20022.2 材料2.2.1 一般规定工程中使用的母材和焊丝应具备出厂质量合格证或质量复验合格报告,并优先选用已列入国家标准或行业标准的母材和焊丝,母材和焊丝应妥善保管,防止损伤、污染和腐蚀。
当选用国外材料时,其使用范围应符合相应标准的规定,并应有该材料的质量证明书。
2.2.2 母材2.2.2.1 工程选用的母材应符合现行的国家标准规定。
2.2.2.2 当对母材有特殊要求时,应在设计图样或相应的技术条件上标明。
2.2.2.3 施工单位对设备、容器和管道的材料的代用,必须事先取得原设计单位的设计修改证明文件,并对改动部位作详细记载。
2.2.2.4 损伤和锈蚀严重的母材不得在工程中使用。
2.2.3 焊接材料2.2.3.1 母材焊接所选用的焊丝应符合现行的国家标准《铝及铝合金焊丝》GB/T10858的规定。
2.2.3.2 选用焊丝时应综合考虑母材的化学成分、力学性能及使用条件因素,并应符合下列规定。
(1)焊接纯铝时应选用纯度与母材相同或比母材高的焊丝。
(2)焊接铝锰合金时应选用含锰量与母材相近的焊丝或铝硅合金焊丝。
(3)焊接铝镁合金时应选用含镁量与母材相同或比母材高的焊丝。
(4)异种铝及铝合金的焊接应选用与抗拉强度较高的母材相应的焊丝2.2.3.3 焊接时所使用的氩气应符合现行的国家标准《纯氩》GB4842的规定。
铝及铝合金焊接工艺参数介绍步骤及注意事项YKK standardization office【 YKK5AB- YKK08- YKK2C- YKK18】铝及铝合金的焊接工艺技术参数介绍、方法、步骤及注意事项一、为什么MIG焊铝的工艺难题较多答:MIG焊铝的工艺难题主要有:(1)铝及铝合金的熔点低(纯铝660℃),表面生成高熔点氧化膜( AL2O3 2050℃),容易造成焊接不熔合;(2)低熔点共晶物和焊接应力,容易产生焊接热裂纹;(3)母材、焊材氧化膜吸附水分,焊缝容易产生气孔;(4)铝的导热性是钢的3倍,焊缝熔池的温度场变化大,控制焊缝成型的难度较大;(5)焊接变形较大。
二、铝及铝合金焊接难点(1)强的氧化能力铝在空气中极易与氧结合生成致密结实的Al2O3膜薄,厚度约μm。
Al2O3的熔点高达2050℃,远远超过铝及铝合金的熔点(约660℃),而且体积质量大,约为铝的倍。
焊接过程中,氧化铝薄膜会阻碍金属之间的良好结合,并易形成夹渣。
氧化膜还会吸附水分,焊接时会促使焊缝生成气孔。
因此,焊前必须严格清理焊件表面的氧化物,并加强焊接区域的保护。
(2)较大的热导率和比热容铝及铝合金的热导率和比热容约比钢大1倍,焊接过程中大量的热量被迅速传导到基体金属内部。
因此,焊接铝及铝合金比钢要消耗更多的热量,焊前常需采取预热等工艺措施。
(3)热裂纹倾向大线膨胀系数约为钢的2倍,凝固时的体积收缩率达%左右,因此焊接某些铝合金时,往往由于过大的内应力而产生热裂纹。
生产中常用调整焊丝成分的方法来防止产生热裂纹,如使用焊丝HS311。
(4)(5)容易形成气孔形成气孔的气体是氢。
氢在液态铝中的溶解度为100g,而在660℃凝固温度时,氢的溶解度突降至100g,使原来溶解于液态铝中的氢大量析出,形成气泡。
同时,铝和铝合金的密度小,气泡在熔池中的上升速度较慢,加上铝的导热性强,熔池冷凝快,因此,上升的气泡往往来不及逸出,留在焊缝内成为气孔。
铝材焊接标准介绍铝是最重要的有色金属品种之一。
由于其具有良好的特性 (密度小、塑性和可成形性能好)而且容易回收,纯铝及铝合金已经成为家电中重要的基础材料。
广泛用于家电的热件、导电件等部件的翻造。
废杂铝的再生利用已经成为有色金属再生利用最重要的部分,其能耗、再生成本等都比原铝生产低得多 (约为10%左右)。
铝材焊接标准一、焊前清理铝及铝合金焊接时,焊前应严格清除工件焊口及焊丝表面的氧化膜和油污;1)、化学清洗化学清洗效率高,品质稳定,适用于清理焊丝及尺寸不大、成批生产的工件。
可用浸洗法和擦洗法两种。
可用丙酮、汽油、煤油等有机溶剂表面去油,用40℃~70℃的5%~10%NaOH溶液堿洗3 min~7 min(纯铝时间稍长但不超过20 min),流动清水冲洗,接着用室温至60℃的30%HNO3溶液酸洗1 min~3 min,流动清水冲洗,风干或低温干燥。
2)、机械清理:在工件尺寸较大、生产周期较长、多层焊或化学清洗后又沾污时,常采用机械清理。
先用丙酮、汽油等有机溶剂擦试表面以除油,随后直接用直径为0.15 mm~0.2 mm的铜丝刷或不锈钢丝刷子刷,刷到露出金属光泽为止。
一般不宜用砂轮或普通砂纸打磨,以免砂粒留在金属表面,焊接时进入熔池产生夹渣等缺陷。
另外也可用刮刀、锉刀等清理待焊表面。
铝材焊接标准二、垫板铝合金在高温时强度很低,液态铝的流动性能好,在焊接时焊缝金属容易产生下塌现象。
为了保证焊透而又不致塌陷,焊接时常采用垫板来托住熔池及附近金属。
垫板可采用石墨板、不锈钢板、碳素钢板、铜板或铜棒等。
垫板表面开一个圆弧形槽,以保证焊缝反面成型。
也可以不加垫板单面焊双面成型,但要求焊接操作熟练或采取对电弧施焊能量严格自动回馈控制等先进工艺措施。
铝材焊接标准三、焊前预热薄、小铝件一般不用预热,厚度10 mm~15 mm时可进行焊前预热,根据不同类型的铝合金预热温度可为100℃~200℃,可用氧一乙炔焰、电炉或喷灯等加热。
铝及铝合金的焊接工艺铝及铝合金的焊接特点(1) 铝在空气中及焊接时极易氧化,生成的氧化铝(Al2O3 )熔点高、非常稳定,不易去除。
阻碍母材的熔化和熔合,氧化膜的比重大,不易浮出表面,易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺欠。
铝材的表面氧化膜和吸附大量的水分,易使焊缝产生气孔。
焊接前应采用化学或机械方法进行严格表面清理,清除其表面氧化膜。
在焊接过程加强保护,防止其氧化。
钨极氩弧焊时,选用交流电源,通过“阴极清理”作用,去除氧化膜。
在厚板焊接时,可加大焊接热量,例如,氦弧热量大,利用氦气或氩氦混合气体保护,或者采用大规范的熔化极气体保护焊,在直流正接情况下,可不需要“阴极清理”。
(2)铝及铝合金的热导率和比热容均约为碳素钢和低合金钢的两倍多。
铝的热导率则是奥氏体不锈钢的十几倍。
在焊接过程中,大量的热量能被迅速传导到基体金属内部,因而焊接铝及铝合金时,能量除消耗于熔化金属熔池外,还要有更多的热量无谓消耗于金属其他部位,这种无用能量的消耗要比钢的焊接更为显著,为了获得高质量的焊接接头,应当尽量采用能量集中、功率大的能源,有时也可采用预热等工艺措施。
(3)铝及铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍。
铝凝固时的体积收缩率较大,焊件的变形和应力较大,因此,需采取预防焊接变形的措施。
铝焊接熔池凝固时容易产生缩孔、缩松、热裂纹及较高的内应力。
生产中可采用调整焊丝成分与焊接工艺的措施防止热裂纹的产生。
在耐蚀性允许的情况下,可采用铝硅合金焊丝焊接除铝镁合金之外的铝合金。
在铝硅合金中含硅0.5%时热裂倾向较大,随着硅含量增加,合金结晶温度范围变小,流动性显著提高,收缩率下降,热裂倾向也相应减小。
根据生产经验,当含硅5%~6%时可不产生热裂,因而采用SAlSi 條(硅含量4.5%~6%)焊丝会有更好的抗裂性。
(4)铝对光、热的反射能力较强,固、液转态时,没有明显的色泽变化,焊接操作时判断难。
高温铝强度很低,支撑熔池困难,容易焊穿。
铝及铝合金焊接要点解析铝(Aluminium)是一种金属元素,元素符号为Al,原子序数为13。
其单质是一种银白色轻金属,有延展性。
商品常制成棒状、片状、箔状、粉状、带状和丝状。
在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。
铝粉在空气中加热能猛烈燃烧,并发出眩目的白色火焰。
易溶于稀硫酸、硝酸、盐酸、氢氧化钠和氢氧化钾溶液,难溶于水。
相对密度2.70。
熔点660℃。
沸点2327℃。
铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅,居第三位,是地壳中含量最丰富的金属元素。
航空、建筑、汽车三大重要工业的发展,要求材料特性具有铝及其合金的独特性质,这就大大有利于这种新金属铝的生产和应用。
应用极为广泛。
工业纯铝具有铝的一般特点,密度小,导电、导热性能好,抗腐蚀性能好,塑性加工性能好,可加工成板、带、箔和挤压制品等,可进行气焊、氩弧焊、点焊。
工业纯铝不能热处理强化,可通过冷变形提高强度,惟一的热处理形式是退火,再结晶开始温度与杂质含量和变形度有关,一般在200℃左右。
退火板材的σb=80~100MPa,σ0.2=30~50MPa,ζ=35%~40%,HB=25~30。
经60%~80%冷变形,虽然能提高到150~180MPa,但ζ值却下降到1%~1.5%。
增加铁、硅杂质含量能提高强度,但降低塑性、导电性和抗蚀性。
铝合金焊接是指铝合金材料的焊接过程。
铝合金强度高和质量轻。
主要焊接工艺为手工TIG焊(非熔化极惰性气体保护焊)、自动TIG焊和MIG焊(熔化极惰性气体保护焊),其母材、焊丝、保护气体、焊接设备。
铝及铝合金在现代工程技术所用的各种材料中占有举足轻重的地位,它在世界年产量仅次于钢铁而居第二位,在有色金属中则居第一位。
如果说铝合金最初是在航空工业中崭露头角的话,那么近几十年来,除航空工业外,在航天、汽车、船舶、桥梁、机械制造、电纯铝的熔点低(660℃),熔化时颜色不变,难以观察到熔池,焊接时容易塌陷和烧穿;热导率是低碳钢的三倍,散热快,焊接时不易熔化;线膨胀系数是低碳钢的二倍,焊接时易变形;在空气中易氧化成致密的高熔点氧化膜Al2O3(熔点2050℃),难熔且不导电,焊接时易造成未熔合、夹渣并使焊接过程不稳定。
铝及铝合金的焊接方法铝及铝合金是相当常见的材料,因为具有较高的强度和良好的耐腐蚀性能,被广泛应用于汽车制造、航空航天、建筑、船舶以及机电设备等领域。
然而,由于铝及铝合金的化学性质和结构特点,其焊接较为困难,需要特殊的焊接方法和技术,本文将重点介绍铝及铝合金的焊接方法。
1. TIG焊接法氩弧焊接(TIG)法是目前铝及铝合金最常用的焊接方法之一,其特点在于能够焊接很薄的材料,焊接质量高,且不会产生太多的热变形,但是需要较高的技术要求和操作技巧。
在进行TIG焊接时,需要将铝材预热,以避免冷裂的产生,同时选择合适的氩弧电流和焊接速度,以达到最佳的焊接效果。
2. MIG焊接法惰性气体保护焊(MIG)法是另一种常用的铝及铝合金焊接方法,其特点在于可以快速地焊接大量的材料,但是需要高度精密的焊接设备和较高水平的技术人员。
在进行MIG焊接时,需要选择合适的气体,并将焊接区域清洁干净,以防止氧化皮和其他杂质的干扰,同时适当控制焊接速度和电流,以获得最佳的焊接效果。
3. 拉丝焊接法拉丝焊接法比较适用于较大的铝合金部件的焊接,在进行拉丝焊接时使用的是特殊的焊接材料,可以有效地降低氧化皮的生成,并且具有相对较高的耐腐蚀性能。
在进行拉丝焊接时,需要选用合适的焊接材料、清洁焊接区域,并注意适当的拉丝速度和焊接电流,以获得最佳的焊接效果。
4. 超声波焊接法超声波焊接法适用于薄壁铝及铝合金零件的焊接,其物理原理在于利用高频震动产生的热能将零件焊接在一起。
在进行超声波焊接时,需要选择合适的焊接设备、正确选择焊接参数,以避免过热损伤,并采用合适的夹具,以保证焊接部件的稳定性。
总之,铝及铝合金的焊接方法有多种,每种方法都有其适用的焊接材料、焊接工艺和操作技巧,只有选择适合的焊接方法才能获得最佳的焊接效果。
无论采用何种焊接方法,其关键在于对焊接材料、焊接设备、焊接工艺以及焊接操作等方面全局的认真考虑和细致的把握。
铝及铝合金焊接规程本规程规定了铝及铝合金焊接的基本要求,适用于铝及的手工钨极氩弧焊或气焊或熔化极氩弧焊等焊接的铝及铝合金制单层容器、衬铝容器的铝焊接工艺。
一、焊接用材料:1.焊接用氩气纯度≥99.99%,露点≤-55℃,并应符合GB/T4842或GB10624的规定。
当瓶装氩气的压力≤0.5Mpa时不宜使用。
(氩气内含氮量≥0.04%,否则焊缝表面上会产生淡黄色或草绿色的氮化镁及气孔;含氧量≥0.03%,否则熔池表面上可发现密集的黑点、电弧不稳和飞溅较大;含水量≥0.07%,熔池将沸腾并焊缝内产生气孔)。
2.手工钨极氩弧焊电极采用铈钨电极。
电极直径应根据焊接电流大小来选择(使用时一般比焊接电流所要求的规格大一号的钨极),电极端部应为半球形(制作半球形方法:用比焊接电流所要求的规格大一号的钨极,将端部磨成锥形,垂直夹持电极,用比所用钨极要求的电流大20~30A的电流在试板上起弧并维持几秒钟,钨极端头即呈半球形。
如果钨极被铝污染,则必须重新打磨或更换钨极;轻微污染时,可增大电流使电弧在试板送丝轮,不宜用推丝式;送丝软管不准用弹簧管而是用聚四氟乙烯或尼龙制品,不然由于磨削而污染或堵塞软管。
MIG通常用直流反极性。
4.焊剂主要作用是去除氧化膜和其它一些杂质,使用时可用无水酒精调成糊状或直接将焊剂粉放在坡口和两侧。
当焊接角焊缝时应选用那些焊后容易清除熔渣的焊剂;铝镁合金用焊剂不宜含有钠的组成物。
5.不同牌号的铝材相焊时,当图纸和工艺都没有规定时,按耐腐蚀性能较好和强度级别较低的母材去选择焊丝材料。
在焊接铝镁合金或铝锰合金等耐蚀铝合金时,宜采用含镁量或含锰时与母材相近或比母材稍高的焊丝。
焊丝可从GB/T10585《铝及铝合金焊丝》选取,也可从GB/T3190《变形铝及铝合金化学成分》和GB/T3197《焊条用铝及铝合金线材》中选取。
焊丝选用时可参考下面几个表(表3和表4摘自《焊接手册》):二、施焊焊工:1.应按《铝容器焊工考试规则》附录A的规定考试合格。
铝合金焊接技术要点及注意事项铝及铝合金焊接特点及焊接工艺铝合金由于重量轻、强度高、耐腐蚀性能好、无磁性、成形性好及低温性能好等特点而被广泛地应用于各种焊接结构产品中,采用铝合金代替钢板材料焊接,结构重量可减轻50 %以上。
因此,铝及铝合金除广泛的应用于航空、航天和电工等领域外,同时还越来越多的应用于石油化学工业。
但是铝及铝合金在焊接过程中,易出现氧化、气孔、热裂纹、烧穿和塌陷等问题。
此类材质是被公认为焊接难度较大的被焊接材料,特别是小径薄壁管的焊接更难掌握。
因此,解决铝及铝合金的这些焊接缺陷是施工过程中必须解决的问题。
1铝及铝合金的焊接特点铝材及铝合金焊接时由固态转变为液态时,没有明显的颜色变化,因此在焊接过程中给操作者带来不少困难。
因此,要求焊工掌握好焊接时的加热温度,尽量采用平焊,在引(熄)弧板上引(熄)弧等。
特别注意以下几点:1.1强的氧化能力铝与氧的亲和力很强,在空气中极易与氧结合生成致密而结实的AL2O3薄膜,厚度约为.1μm,熔点高达2050℃,远远超过铝及铝合金的熔点,而且密度很大,约为铝的1.4倍。
在焊接过程中,氧化铝薄膜会阻碍金属之间的良好结合,并易造成夹渣。
氧化膜还会吸附水分,焊接时会促使焊缝生成气孔。
这些缺陷,都会降低焊接接头的性能。
为了保证焊接质量,焊前必须严格清理焊件表面的氧化物,并防止在焊接过程中再氧化,对熔化金属和处于高温下的金属进行有效的保护,这是铝及铝合金焊接的一个重要特点。
具体的保护措施是:a焊前用机械或化学方法清除工件坡口及周围部分和焊丝表面的氧化物;b焊接过程中要采用合格的保护气体进行保护;c在气焊时,采用熔剂,在焊接过程中不断用焊丝挑破熔池表面的氧化膜。
1.2铝的热导率和比热大,导热快尽管铝及铝合金的熔点远比钢低,但是铝及铝合金的导热系数、比热容都很大,比钢大一倍多,在焊接过程中大量的热能被迅速传导到基体金属内部,为了获得高质量的焊接接头,必须采用能量集中、功率大的热源,有时需采用预热等工艺措施,才能实现熔焊过程。
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。
焊接铝合金的要注意哪些问题?
(1)焊接铝合金前先要清理铝合金表面,不能有油污,尘埃等存在,可以用丙酮清洗铝合金焊接处的表面,厚板铝合金要用钢丝刷清理,之后再加丙酮清洗。
(2)焊丝的选择要尽量接近母材,选择铝硅或铝镁焊丝要根据焊缝要求决定。
另外铝镁焊丝只能焊接铝镁材料,而铝硅焊丝既可以焊接铝硅也可以焊接铝镁材料
(3)在板材较厚时有必要对板材进行预热,以防止由于预热不够造成焊不透,在收弧时要以小电流收弧填坑
(4)好用双脉冲
(5)进行钨极氩弧焊时要采用交直流氩弧焊机,焊接电流在正负间切换,当钨极处于正极用来清理铝材表面氧化模,处于负极时进行焊接
(6)焊接规范要根据板材厚度和焊缝要求设定
(7)MIG 焊接要用铝专用送丝轮,使用特氟龙导丝管,不产生铝屑
(8)焊枪电缆长度不要过长,铝焊丝较软,焊枪电缆过长会影响送丝稳定
在焊接过程中一定要挑选合适的焊丝,不同的铝板对于焊丝的需求不同,需挑选抗压,拉伸能力所匹配的焊丝,郑州船王铝焊丝17年专注研制生产铝及铝合金焊丝,目前在行业内已经能取代进口焊丝使用。
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xx职业技术学院毕业设计(论文)题目铝及铝合金焊接工艺适应性研究系别材料工程系学生姓名xxxx学号**********专业名称焊接技术及自动化指导教师xx2012年12月4日摘要铝及铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料,在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。
随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展, 对铝合金焊接结构件的需求日益增多, 使铝合金的焊接性研究也随之深入。
掌握铝合金的焊接性特点、焊接操作技术、接头质量和性能、缺陷的形成及防止措施等, 对正确制定铝合金的焊接工艺, 获得良好的接头性能和扩大铝合金的应用范围具有十分重要的意义。
铝的重量轻和耐腐蚀是其性能的两大突出特点, 纯铝的密度约为2.7 g/cm3, 仅为铁、铜密度的1/3;铝及铝合金的表面易生成一层致密、牢固的Al2O3保护膜,这层保护膜只有在卤素离子或碱离子的激烈作用下才会遭到破坏,因此具有很好的耐大气(包括工业性大气和海洋大气)腐蚀和水腐蚀的能力,能抵抗多数酸和有机物的腐蚀。
采用缓蚀剂,可耐弱碱液腐蚀;采用保护措施,可以提高铝合金的耐蚀性能。
在各种牌号的变形铝及铝合金中,铝锰和铝镁合金属于防锈铝合金,不能热处理强化,但强度比纯铝高,并具有优秀的抗蚀性和焊接性能。
铝及铝合金焊接特性氩弧焊绪论有色金属non-ferrous metal,狭义的有色金属又称为非铁金属,是铁、锰、铬以外的所有金属的统称。
广义的有色金属还包括有色合金。
有色合金是以一种有色金属为基体(通常大于50%),加入一种或几种其他元素而构成的合金。
随着科学技术的发展,有色金属的应用日趋广泛。
虽然有色金属只占金属总量的5%左右,但有色金属在工程应用中的重要作用确实钢铁或其他材料无法代替的。
有色金属具有特殊的性能,比常规钢铁材料的焊接更复杂,这给焊接工作带来很大的困难。
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料,在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。
随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展,对铝合金焊接结构件的需求日益增多,使铝合金的焊接性研究也随之深入。
铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展,同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域,因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。
第一章有色金属的分类(一)、什么是金属和非金属,什么是黑色金属和有色金属,什么是合金?目前,已知的的化学元素有118种,其中自然界只存在92种,科学家成功研制出并已经得到承认和命名的元素有18种,有8种元素没有得到承认和命名。
人们通常把这些元素分成金属和非金属两大类。
从物理性能上来看,具有导电性、导热性、可塑性以及特殊光泽的元素叫金属,反之是非金属。
常见的金属有铁、铝、铜、镁、锌等。
在非金属中,常温下呈气态的有氢、氧、氩等;常温下呈液态的有溴;常温下呈固态的有碳、硼等。
金属又可分为黑色金属和有色金属两大类。
黑色金属通常是指铁、铬、锰和铁基合金,其他的金属合金称为有色金属。
合金是有两种或两种以上的金属元素与非金属元素所组合成的具有合金性质的物质。
如3A21就是由铝和锰组成的以铝为基的合金。
(二)、有色金属的分类有色金属按其性质、用途、产量及其在地壳中的储量状况一般分为有色轻金属、有色重金属、贵金属、稀有金属和半金属五大类。
在稀有金属中,根据其物理化学性质、原料的共生关系、生产工艺流程等特点,又分稀有轻金属、稀有重金属、稀有难熔金属、稀散金属、稀土金属、稀有放射性金属。
第二章铝及铝合金性能的分析其特点(一)、铝合金的分类、成分和性能铝具有密度小、耐腐蚀性好、导电性及导热性高等良好性能,特别是在纯铝中加入各种合金元素而成的铝合金,强度显著提高,在国民经济中得到了广泛应用。
铝的储藏量极为丰富,是地壳中分布广泛的一种活泼的化学元素,储藏量为7.5%,比铁、铜大的多,因而用铝或铝合金代替铜或其他贵金属,具有很大的经济价值。
1、铝及其合金的分类及性能工业是指用工业方法大规模生产的纯铝,其纯度为99.7%-98.8%,工业纯铝中还含有铁、硅等少量杂质。
工业纯铝的牌号和化学成分见表。
纯铝的熔点只有660℃。
铝的化学活泼性很高,易于空气中的氧作用生成一层牢固、致密的氧化膜,起到保护作用,因而铝对空气、氨及硫气体、淡水、酸等有很好的耐腐蚀性。
铝的导热性约为低碳钢的5倍,纯铝塑性好,强度不高。
表2-1.工业纯铝的化学成分和牌号2、铝合金铝合金可分为变形铝合金(双分为非热处理强化铝合金、热处理强化铝合金两类)铸造铝合金。
变形铝合金是指经不同的压力加工方法制成的板、带、管、型、条等半成品材料;铸造铝合金以合金铸锭供应。
铝合金分类示意见图1-1。
铝合金的分类及性能特点见表1-1。
按GB/T3190—1996和GB/T16474—1966的规定,铝合金牌号命名的基本原则是:可直接采用国际四位数字体系牌号。
四位字符牌号的第一位、第三位、第四位为阿拉伯数字,第二位为英文大写字母。
2×××为Al-Cu系,3×××为Al-Mn系,4×××为Al-Si系,5×××为Al-Mg系,6×××为Al-Mg-Si系,7×××为Al-Zn系,8×××为Al-其他元素,9×××为Al-备用系。
这样,我国变形铝合金的牌号表示法与国际上的通用方法基本一致。
表2-2 铝合金的分类及性能特点合金名称合金系性能特点示例变形铝合金非热处理强化铝合防锈铝Al-Mn抗蚀性、压力加工性与焊接性能好,但强度较低3A21Al-Mg 5A05金热处理强化铝合金硬铝Al-Cu-Mg 力学性能高2A11,2A12 超硬铝Al-Cu-Mg-Zn 硬度强度最高7A04,7A09 锻铝Al-Mg-Si-Cu锻造性能好耐热性能好2A14,2A50Al-Cu-Mg-Fe-Ni2A70,2A80铸造铝合金简单铝硅合金Al-Si铸造性能好,不能热处理强化,力学性能较低ZL102特殊铝硅合金Al-Si-Mg铸造性能良好,可热处理强化,力学性能较高ZL101Al-Si-Cu ZL107Al-Si-Mg-CuZL105,ZL110Al-Si-Mg-Cu-Ni ZL109 铝铜铸造合金Al-Cu耐热性好,铸造性能与抗蚀性差ZL201 铝镁铸造合金Al-Mg力学性能高,抗蚀性好ZL301 铝锌铸造合金Al-Zn能自动淬火,宜于压铸ZL401 铝稀土铸造合金Al-Re 耐热性能好—(二)、非热处理强化铝合金非热处理强化铝合金通过加工硬化、固溶强化提高力学性能,特点是强度中等、塑性及耐蚀性好,又称防锈铝,原先代号为LF××。
Al-Mn合金和Al-Mg合金属于防锈铝合金,不能热处理强化,但强度比纯铝高,并且具有优异的抗腐蚀性和良好的焊接性,是目前焊接结构中应用最广的铝合金、超硬铝、锻铝等。
1、硬铝硬铝的牌号是按铜的增加顺序编排的。
Cu是硬铝的主要成分,为了得到高的强度,Cu含量一般应控制在4.0%~4.8%。
Mn也是硬铝的主要成分,主要作用是消除铁对抗蚀性的不利的影响,还能细化晶粒、加速时效硬化。
在硬铝合金中,铜、硅、镁等元素能形成溶解于铝的化合物,从而促使硬铝合金在热处理时强化。
退火状态下硬铝的抗拉强度为160~220MPa,经过淬火及时效后抗拉强度增加至312~460MPa。
但硬铝的耐蚀性能差,为了提高合金的耐蚀性,常在硬铝板表面覆盖一层工业纯铝保护层。
2、超硬铝合金中锌、镁、铜的平均总含量可达9.7%~13.5%,在当前航空航天工业中仍是强度最高和应用最多的一种轻合金材料。
超硬铝的塑性和焊接性差,接头强度远低于母材。
由于合金中锌含量较多,形成晶间腐蚀及焊接热裂纹的倾向较大。
3、锻铝具有良好的热塑性,而且铜含量越少热塑性越好,适于作锻件用。
具有中等强度和良好的抗蚀性,在工业中得到广泛应用。
表2-3 铝合金的新旧牌号对照类新牌号旧牌号类别新牌号旧牌号别防锈铝合金—5A025A035A055A065B05508350563A213003LF1LF2LF3LF5LF6LF10LF4LF5-1LF21—锻铝合金6A022A502B502A702A802A902A1460616063LD2LD5LD6LD7LD8LD9LD10LD30LD31硬铝合金2A012A02—2A042A062B112B122A102A112A122A132A162A17LY1LY2LY3LY4LY6LY8LY9LY10LY11LY12LY13LY16LY17超硬铝合金7A037A04—7A097A107003LC3LC4LC5LC9LC10LC12(2)铝合金的性能铝合金的物理性能见表2-4合密度比热容热导率线胀系数电阻率备注金/g·cm-1 (100 ℃)/J·kg-1·K-1 (25 ℃)/W·m-1·K-1(20~100 ℃)/10-6K-1(20 ℃)/10-6Ω·m(原牌号)3A21 5A03 5A06 2A12 2A16 6A02 2A10 7A04 2.732.672.642.782.842.702.802.851009880921921880795836—180.0146.5117.2117.2138.2175.8159.1159.123.223.523.722.722.623.522.523.13.454.966.735.796.103.704.304.20防锈铝LF21防锈铝LF3防锈铝LF6硬铝L Y12硬铝L Y16锻铝LD2锻铝LD10超硬铝LC4防锈铜器(铝锰合金、铝镁合金)主要用于要求高的塑性的焊接性、在液体或气体介质中工作的低载荷零件,如油箱、汽油或润滑油导管、各种液体容器和其他用深拉制作的小负荷零件等。
铝合金被广泛应用航空航天、建筑、汽车、机械制造、电工、化学工业、商业等领域。
铝合金在飞机制造中是主要的结构材料,它约占骨架质量的55%,而且大部分关键轴承部件,如涡轮发动机轴向压缩机叶片、机翼、骨架、外壳、尾翼等是由铝合金制造的。
第三章铝及铝合金的焊接性和焊接材料(一)铝合金熔化焊时有如下困难和特点1、铝在空气中及焊接时极易氧化, 生成的氧化铝熔点高(2050℃) 、非常稳定、不易去除,它阻碍母材的熔化和熔合。
氧化膜的密度大,不易浮出表面, 易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺陷。
铝材的表面氧化膜还吸附大量的水分, 易使焊缝产生气孔。
另外氧化膜不导电, 影响焊接电弧的稳定性。
焊接前应采用化学或机械方法进行严格地表面清理, 清除其表面氧化膜。