铝合金焊接培训教材

铝合金焊接基础知识2017年第4期（总第8期）第四章铝及铝合金材料的焊接缺陷本章节重点介绍：铝及铝合金材料常见焊接缺陷机及其产生的原因。

铝及铝合金焊接常用焊接方法为TIG焊即钨极惰性气体保护焊和MIG 焊即熔化极惰性气体保护焊；这两种焊接方法在焊接过程中常见的焊接缺陷及其缺陷产生的原因如下：一、TIG焊接铝及铝合金时，通常由于焊枪和填充棒使用不当、保护气体焊接坡口准备和清理不符合要求均可产生焊接缺陷，常见缺陷种类、产生原因和避免措施见表：二、MIG焊接铝及铝合金时，气孔是MIG焊缝中最常见的缺陷，焊缝中的气体来源主要有以下几方面：MIG焊焊接缺陷产生原因及防止措施三、车间焊接产品常见焊接缺陷及产生的原因：1、咬边：由于焊接参数选择不恰当，或操作方法不正确，沿焊趾的母材部位产生凹陷或沟槽，它是由于焊接时焊接电弧把焊件边缘母材熔化后，没有得到熔敷金属的补充，而在焊趾处产生的低于母材表面的沟槽。

咬边又分为连续咬边和局部咬边或焊缝单侧和双侧咬边。

产生咬边的主要原因：电弧热量太高，即焊接电流太大以及运条速度不当。

在角焊时，经常由于焊条角度或电弧长度不当而造成咬边。

2、焊瘤（熔融金属溢出）：焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上，冷却后形成的未与母材熔合的金属瘤。

焊瘤不仅影响焊缝外观美观，而且焊瘤下面常有未熔合缺欠，易造成应力集中。

产生焊瘤的主要原因：根部间隙过大、钝边薄，焊条角度、送丝角度和运条方法不正确、焊接电流大、焊接速度过慢。

3、烧穿：焊接过程中，熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的缺欠。

产生烧穿的主要原因：焊接电流过大，焊接速度太慢，装配间隙过大或钝边太薄；4、焊缝形面不良：母材金属表面与靠近焊趾处焊缝表面的切面之间的夹角α过小；5、错边：两个焊件表面应平行时，未达到平行要求而产生的厚度方向上的偏差。

错边分为板材错边和管材错边。

6、未焊满：由于焊接填充金属熔敷不充分，在焊缝表面产生的纵向连续或者间断的沟槽；7、焊接接头不良：焊缝再引弧处，局部表面的不规则，它可能发生在盖面层，也可能发生在根部。

铝合金焊接基础知识2017年第5期（总第12期）第五章铝合金焊接缺陷的纠正预防措施目的：了解铝合金常见焊接缺陷的纠正预防措施要点【附焊接缺陷照片】内容：通过车间现场焊接缺陷照片，针对常见焊接缺陷采取的预防措施；车间焊接产品常见焊接缺陷产生的原因、危害及纠正预防措施的要点： 1、咬边产生咬边的主要原因：焊接工艺参数过大，热输入量过大；焊接速度过快，焊丝来不及将弧坑填满就离开熔池，便会出现咬边；施焊时焊枪角度过大，摆动不到位，也会引起咬边；咬边的危害：减少了母材金属的工作截面，减弱了焊接接头的强度，且会产生应力集中；预防措施：1)、选用合理的规范，降低焊接电流；调节电弧电压；2)、适当增加送丝速度或降低焊接速度和在熔池边缘的停留时间，使焊道填充饱满；3)、调整合适的焊枪角度，焊枪摆动均匀；4)、矫正操作姿势，采用良好的运条方式都会有利于消除咬边；5)、焊角焊缝时，用交流焊代替直流焊也能有效地防止咬边。

2、焊瘤（熔融金属溢出）产生焊瘤的主要原因：根部间隙过大、钝边薄，焊条角度、送丝角度和运条方法不正确、焊接电流大、焊接速度过慢。

焊瘤的危害：焊瘤不仅影响焊缝外表的美观，而且焊瘤下面常有未焊透缺陷，易造成应力集中。

对于管道接头来说，管道内部的焊瘤还会使管内的有效面积减少，严重时使管内产生堵塞。

预防措施：1)、焊接工艺设计及焊接组装时严格控制组装间隙；2)、焊前准备时确保焊缝坡口钝边尺寸符合要求；3)、调整合适的焊枪角度、送丝角度；4)、矫正操作姿势，采用良好的运条方式；5)、焊角焊缝时，用交流焊代替直流焊也能有效地防止咬边。

3、烧穿产生烧穿的主要原因：1)、焊接电流过大；2)、焊接速度太慢；3)、坡口及装配间隙不合理；4)、焊工操作技术水平低；烧穿的危害：烧穿是不允许存在的缺陷，它完全破坏了焊缝，使接头丧失其联接及承载能力。

预防措施：1)、适当减小焊接电流；2)、适当提高焊接速度；3)、坡口加工应符合技术规范，调整装配间隙，可增大钝边或减小根部间隙；在焊缝背面加垫板，使用脉冲焊；4)、改进焊工操作技术水平；4、裂纹：产生裂纹的主要原因：1)、焊接结构不合理，焊缝过度集中，焊接接头拘束度过大；2)、热输入过大，温度过高，合金元素烧损多；3)、收弧过快，弧坑没有填满，焊丝撤回过快；4)、焊接材料熔合比不合适；裂纹的危害：裂纹属于焊接接头中最严重的缺陷，因为裂纹两端的缺口效应会造成严重的应力集中，很容易引起扩展，形成宏观裂纹或整体断裂。

学习任务二铝合金板件的焊接与修复【课题名称】铝合金板件的焊接与修复【教学目标与要求】一、知识目标1. 知道铝合金材质的具体特性和种类；2. 知道铝合金材质在不同车型上的具体应用；二、能力目标1. 可以根据铝合金材质的特点正确选择合适的修复和焊接工具及设备；2. 学会铝合金板件的损伤修复方法；3. 学会铝合金板件的焊接技术；三、素质要求能够正确合理使用铝合金板件维修和焊接的工具和设备，具备一定的设备保养能力，养成爱护工具和设备的良好习惯以及规范、安全操作的工作意识。

四、教学要求1.学会车身铝板的类型以及对应的维修方法；2.通过对车身铝合金板件的损伤修复练习，理解车身铝合金板件的维修方法并掌握铝合金板件的焊接技术。

【教学重点】1.铝合金外板损伤的维修技术。

2.铝合金板件的焊接技术.3. 铝合金板件材料在车身的具体应用及不同类型的铝合金材料性能分析【难点分析】1.车身铝合金板件损伤维修操作技术。

2.车身铝合金板件的焊接技术。

3.操作过程中的细节把握，理论和实操的分析与融会贯通。

【分析学生】学生经过任务一的学习，对车身钢板所发生的损伤以及相对应的维修方法有了一定基础，但对于车身铝合金板件的具体应用、铝合金材料的各种特性、如果铝合金板件发生损伤，如何维修、怎样焊接等这些东西没有接触过，所以授课时，需先引导学生回顾钢板损伤维修的专业知识，结合铝板这种材质，理解共性的东西，明确差异的知识，并理论联系实际讲解、练习。

【教学思路设计】从了解铝合金板件的具体应用着手——分析铝合金材质的具体特性——分析车身铝合金板件如果发生损伤，如何修复、牵涉到的修复方法和操作技术、工具和设备规范使用和保养——铝合金板件损伤维修技术练习——铝合金板件焊接的基础知识、焊接工艺参数分析——铝合金板件焊接技术练习——总结与评价。

【教学安排】18学时，理论建议6学时（含理论测试），实操练习12学时。

【教学过程】一．专业知识引导讲述车身维修作业过程中，我们曾经讲过的车身钢板损伤维修技术，回顾钢制车身的特性、具体车型，如果发生了损伤或者变形，如何维修、有哪些维修技术。

焊接基础知识培训教材
第一章：焊接工艺概述
1.什么是焊接
焊接是一种通过加热或压力使两个或两个以上的金属或非金属材料连接成一体的工业技术。

2.焊接的分类
焊接可以分为气焊、电弧焊、激光焊、等离子焊等多种类型。

3.焊接的应用领域
焊接技术在机械制造、汽车制造、建筑工程、铁路桥梁和压力等方面都有广泛的应用。

第二章：焊接安全
1.安全注意事项
在焊接过程中，必须严格按照安全操作规程操作，如佩戴安全帽、护目镜、手套等。

2.焊接中的危险
焊接工作中常常会有火花飞溅和气体放射等危险，因此需要注意防护措施。

第三章：电弧焊
1.电弧焊的工艺特点
电弧焊是通过电弧加热使焊接材料熔化并通过熔融状态的金属流动来实现连接的焊接方法。

2.电弧焊的设备
电弧焊的设备包括焊接机、焊接电源、电缆和夹具等部分。

第四章：气焊
1.气焊的原理
气焊是使用乙炔、氧气等气体进行加热，使金属材料熔化并实现连接的焊接方法。

2.气焊的应用
气焊在制造行业、建筑业、机械制造等领域都有广泛应用。

第五章：焊接材料
1.焊接材料的选择
焊接材料的选择需要根据焊接工艺、要求的焊接性能以及预测的使用寿命等因素进行考虑。

2.常用的焊接材料
焊接材料包括焊条、焊丝、焊剂等多种类型，其中常用的材料有铝合金、铜及铜合金、镍及镍合金等。

结语
以上是本次焊接基础知识培训教材的全部内容，希望能够帮助大家更好地了解焊接工艺，掌握焊接技能。

铝及铝合金的焊接培训资料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。

气焊时，采用去除氧化膜的焊 剂。

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 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 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 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 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。

IWE-3/11铝合金焊接结构(吉林大学)1．概述随着运载工具的轻量化，轻型材料也愈加收到青睐，特别是铝材焊接技术的快速发展，也正在不断满足铝制品和铝结构的焊接需求。

前面的课程已经从铝及其合金的物理性能及焊接性方面作过重点介绍。

本次教学重点侧重于铝结构设计方面进行相关介绍。

2．铝及其合金的焊接性气孔；热裂纹；接头热影响区软化；接头抗腐蚀性下降。

3．焊接铝结构设计的一般原则：铝结构的设计，尽管在计算方法上与钢结构基本相同，但因接头的氧化与软化现象普遍存在，所以，在接头设计和许用应力等方面又不同于钢结构。

3.1铝结构的设计的一般原则(焊接结构设计的普遍规律)(1)尽量减小结构或接头局部的应力集中—以便提高结构的疲劳寿命或抗开裂性能；（教材图16、图20）（2）尽量降低结构的整体刚性或局部刚性—以降低应力集中的敏感性；改善三向拉应力形成的可能性；（3）不采用过厚的截面---防止形成3向拉应力，即平面应变状态；不等厚接头应注意削坡（1:4）或改造成平对接接头；以缓解接头局部的应力集中行为和降低应力集中系数；（教材图17）(4) 重视次要焊缝的设计，避免引发主体开裂；（5）充分注意焊缝位置的可操作性：既具有良好的可焊到性，又具有方便焊前坡口清理的操作条件。

（6）控制焊缝的数量和空间分布：避开危险截面、避开高应力区、避免汇交、密集（图23），尽量对称分布；合理采用型材（图8）－焊接结构。

一句话，不能让焊缝处在危险环境，不要刻意去考验焊缝！最好让焊缝布置在结构横截面的中性轴上（参见图16）。

（7）选择合理的接头形式，降低应力集中系数，改善焊缝成型。

优先选择对接接头；改造搭接接头（端面角焊缝削坡）和角接头(参见图23 把角接头变为对接接头)；改善丁/十字接头(开坡口、焊透、表面下凹);注意背面成型(参见图12改善熔池与背面母材与钝边的润湿性，从而改善背面成型参见图13)3.2铝结构设计的特殊问题(引起特别注意的方面)(1) 因接头热影响区的软化,会直接造成接头强度不足,可考虑增厚补强;设计成近缝区加厚的结构形式; （参见教材图19）(2) 考虑到接头背面的成型及保护,可设计成自带锁底保护的接头形式;既有利于背面的保护,又方便定位;（参见教材图19）(3) 考虑到铝材的成型优势,为减少铝结构的整体焊接变形,应尽可能采用形状各异适用铝型材焊接结构;（图7 铝合金车体）(4) 考虑到铝材在运载工具轻量化和耐腐蚀方面的优势,一般城轨/地铁车辆，航空航天结构应尽量采用高强铝结构（图2）；（5）考虑到铝材与钢材的导热性能和抗氧化方面的差异，厚板双面MIG焊缝应考虑坡口分批开,否则会导致坡口氧化；此外，坡口角比钢材略大些，以防止坡口未熔合现象的发生！分批开坡口示意图3.3 铝结构生产方面的特殊性3.4 铝与钢相比的一些主要区别（参见表1）(1) 母材强度低——相对弱化；(2) 铝材更活波——母材易氧化；氧化膜必须去除！(3) 接头等强性差——热影响区普遍存在软化；(4) 母材比重小——利于结构的轻量化；(5) 母材塑性好——挤压成型较容易，构件易于型材化；（1） 注意生产环境：控温，控湿，清洁。

铝合金焊接基础知识2017年第3期（总第12期）第三章铝及铝合金的焊接一、铝及铝合金的焊接方法用于铝及铝合金结构的焊接方法有：——钨极惰性气体保护焊（TIG）——熔化极惰性气体保护焊（MIG）——等离子弧焊（PLW）——钎焊——搅拌摩擦焊(FSW)——电阻焊目前，在铝及铝合金生产中，钨极惰性气体保护焊(缩写为TIG)和熔化极惰性气体保护焊(缩写为MIG)是应用较多的焊接方法。

TIG和MIG都是使用惰性气体（通常是氩气Ar、氦气He或氩氦Ar + He混合气）保护熔池。

二、TIG焊和MIG焊方法简介1、TIG焊工艺：TIG焊即钨极惰性气体保护焊接方法适合薄板焊接厚度一般小于3mm，也可用于较厚板材的打底焊接。

变形小、气孔率低，质量好、用于要求严格的产品。

TIG焊可以焊接钢和有色金属，适合所有位置上的焊接，较为经济的构件厚度是0.5mm到5mm，对于较厚工件，在焊接工艺上只用于打底焊接。

TIG工艺推荐使用交流电源；惰性保护气体的作用：焊接开始时，电弧会破除焊接区域的氧化层。

保护在电弧和熔池周围的惰性气体能够防止氧化层的形成；对钨极高温的顶端起到保护的作用，防止其被氧化。

因为这个原因，在钨极完全冷却以前，不能停止保护气体的输送。

不同保护气体TIG焊时对熔深的影响见下图：TIG焊的优点：焊接过程稳定、焊接质量好、适于薄板焊接、全位置焊接以及不加衬垫的单面焊双面成形工艺、焊接过程易于实现自动化、焊缝区无熔渣；TIG焊的不足：抗风能力差、对工件清理要求较高、生产效率低；2、MIG焊工艺：即熔化极惰性气体保护焊，其焊接设备示意图如下：MIG焊工艺方法适用于薄件和厚件长焊缝的焊接，由于焊丝作为一个电极不断地熔化填充熔池，使焊接速度更快，应用起来更经济、效率更高。

与TIG焊相比，连续送丝，电流密度大，焊丝熔化速度快，不需要频繁停机，生产效率高；由于惰性气体不与熔化金属产生冶金反应，避免氧化和氮化，在电极焊丝中不需要加入特殊的脱氧剂，使用与母材同等成分的焊丝即可进行焊接；几乎可以焊接所有金属，尤其适用于铝合金、铜合金、钛合金和不锈钢的焊接，直流反接焊接铝及铝合金，对母材表面的氧化膜有良好的阴极雾化清理作用；焊接准备工作要求严格，包括对焊接材料的清理和焊接区的清理等；厚板焊接中的封底焊焊缝成形不如TIG焊质量好；气孔是MIG焊缝中最常见的缺陷，焊缝中的气体来源主要有以下几方面：三、铝合金焊接难点和要点：1、焊接难点：由于铝及铝合金所具有独特的物理、化学性能，在焊接过程中会产生一系列困难，具体表现以下几点：容易与氧气结合形成氧化膜或杂质，焊接时易形成气孔、夹渣等缺陷； 导热性和热膨胀性较高，有很大的收缩应力；铝合金有较大的熔化温度范围，易产生裂纹；氢在液相中的溶解度较高，在凝固时则迅速下降，易产生气孔；铝材熔化时无色泽变化，操作者对温度控制较困难；1）、易氧化：铝合金表面总有一层难熔的氧化铝薄膜。