铝及铝合金焊接 (2)

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》ﻩﻩﻩﻩﻩﻩﻩGB/T-３88０-1997《铝及铝合金热挤压管》第一部分:无缝圆管ﻩﻩGB／T4４3７.1-２000ﻩ《铝及铝合金拉（轧）制无缝管》ﻩﻩﻩGＢ／T6893－20０0ﻩ《铝及铝合金焊丝》ﻩﻩﻩGB／T１08５８ﻩ《铝及铝合金焊接管》ﻩﻩﻩﻩﻩﻩＧB/T105７1《铝制焊接容器》ﻩﻩﻩﻩﻩＪＢ/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。

铝及铝合金焊接技术条件铝及铝合金焊接技术条件可真是个让人又爱又恨的话题。

咱们都知道，铝这种金属轻得像小鸟，强度却能媲美一些重型金属，真是个怪才！可别小看了它，焊接起来可不是件简单的事。

铝合金就像个性格复杂的朋友，有时候温柔得像小绵羊，有时候又硬得像石头，真让人头疼。

首先说说焊接的准备工作吧。

这可是个“好事多磨”的过程。

你得先把焊接的材料搞清楚，别以为随便找个铝片就能上阵。

铝合金分很多种，什么6061、7075的，不同的合金，性能差异可大了。

就像你和朋友聚会，选择不同的餐馆，口味大相径庭，选对了才能吃得开心。

然后呢，清洁工作可马虎不得，铝表面那层氧化膜可不是好惹的，得用专门的清洗剂把它清理干净。

不然焊接的时候可会冒出火花，真是“火上浇油”，一不小心就全毁了。

接下来就是焊接的选择了。

常见的有TIG焊和MIG焊。

听起来高大上，其实就像你在厨房里选择做饭的方式，TIG焊就像是慢火煲汤，温柔细腻；而MIG焊就像快手炒菜，快速又高效。

你得根据需求来选择，想要强度高的焊缝，TIG焊是个不错的选择，速度慢了点，但绝对稳当。

MIG焊速度快，适合大批量生产，省时省力，真是“急功近利”的好选择。

焊接过程中的温度控制也是个关键。

铝合金对温度敏感得不得了，焊接时一不小心就容易变形，简直是个“调皮捣蛋鬼”。

如果温度过高，那可就惨了，焊缝可能就会出现裂纹，像破掉的碗一样，让人心疼。

你得时刻关注着电流、电压这些数据，就像看着小孩写作业，生怕他们一不小心就偏了方向。

说到焊接的时候，安全措施可不能忽视。

你可别以为焊接就像玩火一样简单。

焊接产生的光辉可比太阳还刺眼，真是“闪瞎眼”。

所以一定得戴上防护面罩，别把眼睛给搞坏了。

手上也得戴好防护手套，免得被烫伤，那滋味儿可不好受。

安全第一，毕竟工作的时候不能让自己“栽了跟头”。

然后，焊接完了，焊缝的检查也是至关重要的。

这就像考完试后的查分，一定得仔细，看看有没有漏掉的地方。

用超声波检测、X光检测啥的，听起来高大上，其实就是为了确保你的焊缝没有问题。

铝及其合金的焊接性(一)铝的氧化铝不论是固态或液态都极易氧化。

在常温下铝及铝合金表面总有一层氧化铝(Al2O3)薄膜。

尤其在高温下铝将发生强烈氧化。

氧化铝的熔点很高(2050℃)，远远超过铝合金的熔点(一般为600℃左右)，而且氧化铝密度大(3.85g／cm3)，而铝合金密度较小(2.6～2.8g／cm3)。

当气焊铝时，如果不用气焊熔剂，会很明显地看到熔池表面一层氧化铝的黑色皱皮，它阻止了焊丝的熔滴进入熔池，使之无法与基本金属熔合。

又因氧化铝在沉入焊缝后形成难熔夹渣，而且氧化铝还吸附了较多的水分，在焊接时会促使焊缝生成气孔。

因此，铝焊接时，为保证焊接质量，必须去除表面的氧化物，并防止在焊接过程中再氧化。

这是铝及铝合金熔化焊的重要特点。

(二)熔池不易掌握铝及铝合金由固态转变成液态时，没有显著的颜色变化，从而增加了工艺上控制温度的困难。

另外，铝在高温时强度很低，如铝在370℃时强度仅为0.1MPa，在焊接时容易引起烧塌或下漏，甚至焊接接头会整个塌落下来。

因此，铝的全位置焊接，比焊接钢材要困难得多，常常要采用垫板。

(三)热裂纹铝的导热系数约是铁的2倍多，因而要求在焊接时，使用较大功率或能量集中的热源。

当焊件厚度大时，还要预热。

而铝的线膨胀系数约是铁的2倍，在凝固时的收缩率约为铁的3倍，再者铝与钢比较，铝及其合金高温时塑性很差、强度也低，所以，铝件的焊接变形大，恶化了焊接的工艺条件。

如工艺措施不当，还容易产生热裂纹。

工业纯铝和铝锰合金的抗裂性良好，在焊接薄板时不产生裂缝。

但若焊缝金属中，硅的含量大于铁的含量(Fe／Si<1)或焊接接头刚性较大时，则焊缝金属产生热裂纹的倾向将会增大。

铝镁合金焊接时的热裂纹倾向随含镁量的变化而变化。

若焊缝中含镁量较少，产生的低熔点共晶不足以形成连续的晶间薄层，热裂纹倾向不大；若焊缝中含镁量虽较多，但大量的低熔点共晶又能充分填充晶间薄层，因而此时的热裂纹倾向也不大；只有当含镁量在2％～3％时，最容易出现热裂纹。

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。