有色金属的焊接

• 一、易氧化 • 铝与氧的亲和力很强，在空气中与氧极易结合生成一层致密的Al2O3
氧化膜，厚度为0. 1~0. 2μm，熔点为2 050℃，熔点远远超过铝的熔 点，密度是铝的1. 4倍，对水分的吸附能力很强，在焊接过程中易产 生气孔和夹杂，存在于熔池表面时会影响电弧的稳定性，阻碍焊接过 程的正常进行。
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8.1 铝及铝合金的焊接
• 四、焊接热裂纹 • 焊接热裂纹是热处理强化铝合金焊接时常出现的问题，非热处理强化
的铝镁合金热裂倾向较小，在接头拘束较大、焊缝成形控制不当时也 会产生。常见的裂纹主要是焊缝结晶裂纹，有时在近缝区可以见到液 化裂纹。 • 1.铝合金产生焊接热裂纹的原因 • 铝合金属于典型的共晶型合金。低熔点共晶组织的存在是铝合金产生 结晶裂纹的重要原因之一，它对结晶裂纹的影响除了与其本身熔点较 低有关以外，还与其存在的形态有关。低熔点共晶组织若是呈连续薄 膜状或网状分布于晶界，使晶粒分离，结晶裂纹倾向就大;若是呈球 状或颗粒状分布于晶界，则结晶裂纹倾向就小。
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8.1 铝及铝合金的焊接
• 因而，铝及铝合金焊前应严格清理焊件及焊丝表面的氧化膜，并对熔 池及高温区金属进行保护，防止在焊接过程中熔池及高温区金属的氧 化。
• 二、能耗大 • 由于铝合金的导热率很大，焊接过程中散热很快，大量的热能被传到
基体金属内部，熔化铝及铝合金要消耗更多的能量。因而焊接时，为 了保证接头处熔合良好，应采用能量集中、功率大的焊接热源，必要 时采取预热等ຫໍສະໝຸດ Baidu施。
• 按热处理方式，铝合金分为非热处理强化铝合金和热处理强化铝合金。 前者只能变形强化，后者既能变形强化，也可热处理强化
• 按成形方法不同，分为变形铝及铝合金、铸造铝合金。 • 铝合金的分类见表8-1。
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8.1 铝及铝合金的焊接
• 非热处理强化铝合金又称防锈铝，主要是Al-Mn和Al-Mg系合金，防 锈铝可通过加工硬化、固溶强化来提高力学性能，特点是强度中等、 塑性及耐蚀性好，焊接性良好。热处理强化铝合金是通过固溶、淬火、 时效等工艺措施提高力学性能，经热处理后可显著提高抗拉强度，但 焊接性较差，熔焊时易产生焊接裂纹，焊接接头力学性能下降。
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8.1 铝及铝合金的焊接
• 三、容易产生气孔 • 1.产生气孔的原因 • 铝及铝合金本身不含碳，液态铝又不溶解氮，焊接时不会产生一氧化
碳气孔和氮气孔。因此，铝及铝合金焊接时的气孔主要是氢气孔，氢 的来源有两方面:一是弧柱气氛中的水分;二是焊丝及母材表面氧化膜 吸附的水分，而后者对焊缝气孔的影响更为重要。 • 在焊接高温条件下，铝及铝合金的液态熔池很容易吸收气体，焊后冷 却凝固过程中来不及析出，而积聚在焊缝中形成气孔。由图8-1可以 看出，在平衡条件下，氢在液相中的溶解度为0. 69mL/100g，而在 固相下的溶解度仅为0. 036mL/100g，结晶前后其溶解度相差约20倍。
第8章 有色金属的焊接
• 8.1 铝及铝合金的焊接 • 8.2 铜及铜合金的焊接 • 8.3 钛及钛合金的焊接
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8.1 铝及铝合金的焊接
• 8.1.1铝及铝合金的类型及性能特点
• 1.铝及铝合金的分类 • 工业纯铝:铝的质量分数为99. 0%~99. 7 %，还含有少量的Fe和Si及
其他杂质。 • 铝合金:工业纯铝的强度较低，不能用来制造承受载荷很大的结构，
• 常用的纯铝牌号有1A99、1A97、1A93、1A90、1A85、1A70、 1060、1050、1035、1200。
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8.1 铝及铝合金的焊接
• 8.1.2铝及铝合金的焊接性
• 铝及其合金具有与其他金属不同的物理特性，见表8-2，因此铝及其 合金的焊接工艺特点也与其他金属有很大的差别。
所以使用受到限制。在纯铝中加入少量合金元素，能大大改善铝的各 项性能，例如Cu，Si和Mn能提高强度，Ti能细化晶粒、Mg能防止海 水腐蚀、Ni能提高耐热性等，因此在工业上大量使用的是铝合金。
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8.1 铝及铝合金的焊接
• 按合金化系列，铝及其合金分为工业纯铝(1 x x x系)、铝铜合金(2x xx系)、铝锰合金(3 x x x系)、铝硅合金(4x x x系)、铝镁合金(5 x x x 系)、铝镁硅合金(6x x x系)、铝锌镁铜合金(7x x x系)。
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8.1 铝及铝合金的焊接
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8.1 铝及铝合金的焊接
• 2.防止焊缝产生气孔的措施 • 铝及铝合金焊缝气孔均是氢气孔，防止气孔的主要措施一是减少氢的
来源，减少氢与液态金属作用的时间;二是尽量促使氢自熔池中逸出。 • (1)减少氢来源焊接时使用的焊接材料要严格控制含水量，使用前需
进行干燥处理。焊丝和母材表面的氧化膜和油污必须彻底清理干净。 氢弧焊时，氢气中的含水量应小于0. 08% ,氢气管路也要保持干燥。 • (2)控制焊接参数焊接参数(焊接电流、电弧电压、焊接速度等)主要是 影响熔池的存在时间，进而影响氢向熔池的溶入和析出时间。
• 2.铝及其合金的牌号及性能 • 纯铝牌号以国际四位数字体系表达，如1A(B)x x，其中第一位为1，
第二位为英文大写字母A, B或其他字母(有时也用数字)，第三、四位 为阿拉伯数字，表示铝的最低质量分数中小数点后面的两位数字。
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8.1 铝及铝合金的焊接
• 如果第二位为A，则表示原始纯铝，如果第二位为B，则表示原始纯 铝的改型情况，即与原始纯铝相比，元素含量略有改变;如果第二位 是数字，则表示杂质极限含量的控制情况，0表示无特殊控制，1~9 表示对一种或几种杂质有特殊控制。例如1 A99表示铝的质量分数为 99. 99%的原始纯铝，1 B99表示铝的质量分数为99. 99%的改型纯 铝;1070表示杂质极限含量无特殊控制、铝的质量分数为99. 70%的 纯铝;1235表示对两种杂质极限含量有特殊控制、铝的质量分数为99. 35%的纯铝。可以看出，纯铝牌号中最后两位数字越大，纯度越高。