铝及铝合金的焊接

铝及其合金的焊接第一节铝及其合金的类型和特性一、铝及其合金的类型根据铝合金的化学成分和制造工艺可分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。

在变形铝合金中又可分为非热处理强化铝合金和可热处理强化铝合金。

非热处理强化铝台金通过加工硬化、固溶强化来提高力学性能。

二、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400 MPa。

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。

铝及铝合金的焊接性。

⑴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0.1μm。

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1.4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。

⑵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。

⑶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6.5%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。

⑷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0.7mL/100g，而在660℃凝固温度时，氢的溶解度突降至0.04ml/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。

弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分都是氢的主要来源，因此焊前必须严格做好焊件的表面清理工作。

⑸接头不等强度铝及铝合金的热影响区由于受热而发生软化、强度降低使接头与母材无法达到等强度。

纯铝及非热处理强化铝合金接头的强度约为母材的75%～100%；热处理强化铝合金的接头强度较小，只有母材的40%～505。

⑹焊穿铝及铝合金从固态转变为液态时，无明显的颜色变化，所以不易判断母材温度，施焊时常会因温度过高无法察觉而导至焊穿。

铝及铝合金的焊接导言：铝及铝合金是目前工业中广泛应用的材料，其具有轻质、导热性好、耐腐蚀等优点，被广泛用于航空、汽车、建筑等领域。

然而，铝及铝合金的焊接过程相对较为复杂，需要注意焊接技术、焊接参数以及焊接材料的选择等方面的问题。

本文将从这些方面对铝及铝合金的焊接进行探讨。

一、焊接技术1. 熔化极氩弧焊（GTAW）熔化极氩弧焊是铝及铝合金焊接中常用的技术之一。

其特点是焊接过程中产生的热量较小，对基材影响小，焊缝质量较高。

在熔化极氩弧焊中，焊工需要注意控制电弧长度、氩气流量和焊接速度等参数，以确保焊接质量。

2. 金属惰性气体保护焊（MIG）金属惰性气体保护焊是另一种常用的铝及铝合金焊接技术。

在该技术中，焊丝通过喷射的惰性气体（如氩气）进行保护，防止氧气和水蒸气等对焊接过程的干扰。

金属惰性气体保护焊适用于大批量生产，焊接速度快，效率高。

二、焊接参数1. 电弧电流电弧电流是影响焊接质量的重要参数之一。

对于铝及铝合金的焊接，一般需要较大的电弧电流，以确保焊接区域能够达到足够高的温度，从而保证焊缝的质量。

2. 电弧电压电弧电压也是影响焊接质量的重要参数。

过高或过低的电弧电压都会影响焊缝的质量。

过高的电弧电压容易导致熔融过深，过低的电弧电压则容易导致焊缝质量不合格。

3. 焊接速度焊接速度是焊接过程中需要控制的另一个重要参数。

过快的焊接速度会导致焊缝质量不佳，焊接强度降低；过慢的焊接速度则容易导致熔融过深，产生热影响区过大。

三、焊接材料选择1. 焊丝对于铝及铝合金的焊接，一般选择铝合金焊丝作为填充材料。

铝合金焊丝具有良好的流动性和机械性能，可以保证焊缝的质量。

在选择焊丝时，需要根据焊接材料和焊接要求进行合理的选择。

2. 气体保护剂在焊接过程中，需要使用惰性气体对焊接区域进行保护，以防止氧气和水蒸气的干扰。

常用的气体保护剂有纯氩气、氩气和氦气的混合气体等。

选择合适的气体保护剂可以提高焊接质量。

结语：铝及铝合金的焊接是一项复杂而重要的工艺，需要掌握合适的焊接技术、合理的焊接参数以及选择适当的焊接材料。

铝及铝合金的焊接工艺一、常用铝及铝合金及其分类铝及铝合金按铝制产品形式不同可分为变形铝合金及铸造铝合金。

按强化方式可分为非热处理强化铝合金及热处理强化铝合金。

按合金化系列，可分为工业纯铝、铝铜合金、铝锰合金、铝硅合金、铝镁合金、铝镁硅合金、铝锌镁铜合金等七大类，特种设备常用纯铝、铝锰合金和铝镁合金。

铝锰合金仅可变形强化，其强度比纯铝略高，成形工艺性及耐蚀性、焊接性好。

铝镁合金也仅可变形强化，与其他铝合金相比，铝镁合金具有中等强度，其延性、焊接性能、耐蚀性能良好。

铝在空气和氧化性水溶液介质中，表面会产生致密的氧化铝钝化膜，因而在氧化性介质中具有良好的耐蚀性。

铝在低温下不存在脆性转变，因此铝制设备可用在很低的温度。

二、铝及铝合金的焊接特点1、铝的氧化性铝极易氧化，在常温空气中即生成致密的氧化铝薄膜，焊接时容易造成夹渣，氧化铝膜还会吸附水分，焊接过程中会促使焊缝生成气孔。

因此，焊接时应对熔化金属和高温金属进行有效的保护。

2、铝的线膨胀系数铝的线膨胀系数比较大，约为钢的两倍，铝凝固时的体积收缩率也比钢大得多，铝焊接时熔池容易产生缩孔、缩松、热裂纹及较高的热应力。

3、气孔铝及铝合金液体熔池易吸收氢等气体，若焊后冷却凝固过程中来不及析出，则在焊缝中形成气孔。

4、热影响区的强度下降当母材为变形强化或固溶时效强化时，焊接热影响区强度将下降。

三、焊接方法的选择铝及铝合金适应的方法很多，气焊、钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、等离子弧焊、焊条电弧焊等都适用。

选择焊接方法时，应考虑产品结构特点、制造工艺要求、焊件厚度、铝合金类别、牌号、对焊接接头质量及性能的要求等综合选择。

特种设备施焊时，经常采用钨极氩弧焊和熔化极气体保护焊，这两种焊接方法热量比较集中，电弧燃烧稳定，由于采用惰性气体，保护良好，容易控制杂质和水分来源，减少热裂纹和气孔的发生，焊缝质量优良，钨极氩弧焊一般用于薄板，熔化极气体保护焊用于厚板。

等离子弧焊接的接头性能一般比氩弧焊好，但设备工艺复杂，使用尚不多。

铝及铝合金焊接规程用。

铝及铝合金焊接规程是为了确保铝及铝合金焊接的质量，适用于铝及铝合金制单层、衬铝的铝焊接工艺。

在焊接前需要注意以下几点：首先，焊接用氩气的纯度应≥99.99%，露点≤-55℃，符合GB/T4842或GB的规定。

瓶装氩气的压力≤0.5Mpa时不宜使用，因为氩气内含氮量≥0.04%会导致焊缝表面上产生氮化镁及气孔，含氧量≥0.03%会导致熔池表面上出现密集的黑点、电弧不稳和飞溅较大，含水量≥0.07%会导致熔池沸腾并产生气孔。

其次，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，电极端部应为半球形。

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燃烧一会，即能烧掉污染物。

铝及铝合金焊接规程中提供了铈钨电极直径和对应的焊接电流。

第三，MIG焊铝合金时，不允许使用带齿轮的送丝轮和推丝式，送丝软管应使用聚四氟乙烯或尼龙制品，以免磨削污染或堵塞软管。

MIG通常使用直流反极性。

第四，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。

在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。

最后，不同牌号的铝材相焊时，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/T《铝及铝合金焊丝》选用。

本文介绍了如何选择适合的铝焊接用焊丝。

选择焊丝时可以参考GB/T3190和GB/T3197标准。

表格中列出了同牌号铝焊接用焊丝、异种铝焊丝、针对不同材料和性能要求推荐的焊丝以及一般用途焊接时焊丝的选择。

这些表格可以帮助焊接工程师选择适合的焊丝，以确保焊接质量和性能。

应用丙酮或其他合适的清洗剂清洗干净。

5.焊接前应根据铝材的不同种类、厚度、形状和用途选择合适的焊接方法、焊接位置、焊接工艺和焊接参数，并进行试焊，以确定最佳的焊接工艺参数。