铝及铝合金的焊接ppt课件

液化裂纹的说明
铝合金的28焊接
（2）热裂纹的形成原因
1）拘束度的影响； 2）液固相距离宽，生成柱状晶，柱状 晶之间产生成分偏析，导致容易产生裂纹； 3）材料因素的影响：
a）铝合金为共晶合金，裂纹倾向与 合金结晶温度区间大小有关系；
铝合金的29焊接
几种铝合金热裂倾向最大时的合金组元浓度(x m)：
1）保护气体中的水分； 2）焊材和母材表面吸附的水分； 3）工件坡口处的氧化膜、油污等。
铝合金的10焊接
（2）产生气孔的原因 主要是由铝本身的物理性能造成的。 1）产生气孔的临界氢分压最低 氢在铝中的固溶度（S）与氢分压PH2有关：
S = K PH2 ½
产生气孔时几种金属临界氢分压的比较：
Al < Cu < Ni < Fe
3）焊接工艺参数 焊接规范主要影响熔池在高温的停留时间，从而对氢的溶入 时间和析出时间产生影响。
TIG焊时，采用小线能量，采用较大的规范，高的焊速，减 少熔池存在时间，减小氢的溶入；
MIG焊时，焊丝氧化膜的影响更为显著，不能通过减少熔池 时间来防止氢向熔池的溶入，所以通过降低焊速和提高焊接线能 量来增大溶池存在时间，有利于减少焊缝中的气孔。
铝合金焊缝中均布形式的“结晶层气孔”（Al-Zn-Mg,TIG）
铝合金的16焊接
（3）焊缝气孔的影响因素 1）焊接方法的影响
MIG焊时，焊丝以细小熔滴形式向熔池过渡， 弧柱 温度高，熔滴比表面积大，熔滴易于吸氢；
TIG焊时，主要是熔池金属表面与氢反应，比表面积 小，熔池温度小于弧柱，吸氢条件不如MIG有利；
线膨胀系数大，是钢的1倍； 比热大，是钢的2倍； 密度小； 晶型是面心立方，没有同素异构转变，塑性好， 无低温脆性转变，但强度比较低。
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3. 铝合金焊接过程中形成的气孔
铝是活性元素，本身能脱氧，不象钢焊接过 程中会形成CO或CO2气孔，所以主要是氢气孔。
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（1）氢的主要来源
铝合金接头中的结晶裂纹
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铝合金接头热影响区中的液化裂纹
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在母材的热影响区中，成
分为XC的铝合金在平衡状态下， t1温度下组织为+，t2时中 的组元开始向固溶体溶解，t3 时全部转化为固溶体。
液化裂纹的说明
铝合金的27焊接
在焊接快速加热条件下， 在t2 来不及溶解，达不到平衡， 到t3时仍可能为+两相状态， t4时已超过共晶温度，中的组 元还未完全溶入固溶体，则在 和两相界面出现共晶液相， 这种局部液化在焊接应力下沿 晶界液膜形成“液化裂纹”。
铝合金的5焊接
常用的铝合金焊丝
4043（Al-Si）：用于Al-Si 和Al-Mg-Si系（6061、6082 等）以及铸铝和锻铝合金之间的MIG和TIG焊。
5356（ Al-Mg-Si ）：用于Al-Mg系（Mg<5%）合金的 MIG和TIG焊。
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2. Al合金的物理化学性能
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3. 铝合金焊接过程中形成的裂纹
铝合金是典型的二元或多元共晶合金，在焊接加热和冷 却过程很迅速，合金来不及建立平衡状态，固相和液相之间 的扩散来不及进行，先结晶的为高熔点组元，后结晶的为低 熔点组元被排挤到焊缝中心，在焊接应力作用下发生开裂， 形成焊缝中心结晶裂纹。
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3）铝的导热系数很大，在相同的工 艺条件下，铝熔合区的冷却速度是高强 钢的4~7倍，不利于气泡的逸出。
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冷却速度很大时，在凝固点以上溶解度差形成的气孔虽 然不多，但来不及逸出，形成粗大孤立的皮下气孔。
铝合金焊接中的“皮下 气孔”（LF6，TIG）
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冷却速度较小，在凝固点溶解度发生突变，沿结晶的层状 线形成均布形式的“结晶层气孔”。
不可热处理合金
材料的强度和硬度依靠合金成分和热处理（固溶处理和淬火 +自然或人工时效处理生成的细小弥散相强化）获得。主要的 合金元素主要存在于2xxx、6xxx、7xxx和8xxx系列合金中。
铝合金的4焊接
铸铝和锻铝
铸铝合金中的合金元素含量高于锻铝，这样改善了铸铝 件的质量，但是对其加工性能则不利。
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即在焊接铝、铜、镍和铁时，铝产生 气孔时所需的临界氢分压最低，所以容 易产生气孔，纯铝的最低，所以纯铝对 气氛中的水分最为敏感。
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2）与氢在铝中的溶解度变化有关
氢在铝合金的凝固点时 从0.69突降到 0.036ml/100g，相差约20 倍，这是产生气孔的重 要原因。 氢在铝中的溶解度
另外，MIG焊熔池深度大于TIG焊，不利于氢气泡的 逸出。
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2）极性的影响
TIG焊时，直流反接，具有阴极雾化作用，可以避免氢 的产生，但钨极易烧损，形成缺陷；正接时无阴极雾化作用， 熔深大，对气泡逸出不利，所以采用交流。
MIG焊时，采用直流反接，无阴极雾化作用，也没有钨 极烧损。
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不同的焊材、母材，其氧化膜性质不同，对气 孔的影响有差别。
MgO疏松，易吸水，产生气孔倾向大； MnO致密，不易吸水，气孔倾向小。
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母材氧化膜引起的气孔（LF6，TIG)
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6）环境因素的影响 环境因素主要是指温度和湿度。
0C以下，湿度不影响气孔的产生； 0C以上，温度越高，湿度越大，越易对气孔敏感。 另外，表面油污也可以导致气孔。
铝及其合金的焊接
铝合金的1焊接
1. 铝合金的分类 2. 铝合金的物理、化学性能 3. 铝合金焊接时的气孔 4. 铝合金焊接时的裂纹 5. 铝合金焊接时的等强性
铝合金
该类合金是通过加工强化和固溶强化来获得所需要的强度， 通常的固溶强化元素有Mg和Mn，主要在1xxx、3xxx、5xxx系 列的合金中。
铝合金的19焊接
4）保护气体中的水分和氧化性影响 采用高纯Ar或采用Ar+He改变（即提高）热容量，改 变溶池形状，使尖“V”型变为圆底型，延长溶池停留时间， 有利于气孔逸出； 或者采用Ar+0.5~1%O2，Ar+2~5%CO2，增强保护气氛 的氧化性，减少氢。
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5）表面状态的影响