3.3.21-22铝合金结构解析

1 概述
轻型材料的应用（特别是铝材）使轻型结构的制 造成为可能。铝及其合金焊接技术的快速发展满足 了铝结构焊接的要求。
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铝结构焊接和设计的标准主要由三份标准组成。 应用标准既没有EN标准，也没有ISO标准。仅在母 材和填充材料有相应的标准或者在起草阶段。
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－AlZn4.5Mg（7xxx）铝合金的抗拉强度值仅比普 通结构钢S235低5%；而屈服强度值却比S235高19%。 特别适用于高层建筑和车辆制造中的承载焊接构件。 －铝合金的断裂延伸率还没有达到普通结构钢的一 半（S235大约为25%）。 －焊后接头软化——бb↓； －Al-Zn-Mg合金бb较高，适于建筑及承载构件； －铝合金的延伸率不到普通结构钢的1/2； －铝合金基本没有低温脆性.
3.2 力学性能
铝和钢的延伸率
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非热处理强化的铝合金在焊接状态下的断裂强度和 0.2%屈服强度与供货状态几乎没有区别，而对于可热 处理强化铝合金则有明显的差别。 非热处理强化铝合金的 0.2 / Pz 比值大约0.5至0.6之 间，在焊接状态要稍低一些，对于热处理强化铝合金 钢在0.7至0.8之间。
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铝合金和钢的性能比较
铝
密度
弹性模量 剪切模量 横向延伸率 热膨胀系数 屈服强度 抗拉强度
结构钢
7.8 g/cm3
210,000 N/mm2 81, 000 N/mm2 0.30 12*10-6 1/K 240-960 N/mm2 360-1100 N/mm2
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应用特点 －能否降低成本，相似结构使用其它材料代替? －能否节省材料，例如相似结构，铝结构相对钢结构 可以节省至少40％的材料? 减轻重量而节省成本，如节省火箭发动机用燃料。 能否因减轻重量增加容积； 使用铝结构无须考虑防腐保护，由于铝结构的这种 优点，节省了防腐费用； 能否改变产品外观，例如在建筑上； 结构在100℃以上的性能； 挤压型材的发展，节省制造费用； 考虑铝的重要性能，例如低弹性模量、高塑性、高 导电率等
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主要内容
1、概述 2、铝合金结构的标准状态 3、铝合金的特点及应用 4、铝合金材料 5、铝合金焊接接头特点及计算
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DIN4113-1：1980 主要静载荷铝结构；载荷分析和设计 DIN4113-2：1993 主要静载荷铝结构；计算和铝结构焊接接头制造 建筑研究院规程：1987 铝结构焊接规程 DVS1608：1983 轨道车辆铝结构焊接 ISO9692-3：2001 坡口准备；铝及其合金的MIG焊和TIG焊 欧洲9号（EN1999) 铝结构 ANSI/AWS D1.2：2003 结构焊接规程 — 铝
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2 铝结构应用
铝及铝合金具有重量轻、防腐性能好、低温韧性好 和易于压力加工等特点，因此在工业领域的各个方面 都有大量应用。 ——由于其优良的防腐性能和低温韧性好的特点， 因此在石油、化工、深冷行业得到广泛应用。 ——在建筑行业，由于铝的重量轻、防腐性能好， 因此铝结构代替钢结构也有大量应用。 ——在轨道交通行业，大量的使用铝代替钢制造轨 道车辆，并且呈现上升趋势。 ——包括航空、电子技术、包装、机器制造、炼钢 等行业都是用铝及其合金。
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国际焊接工程师培训课程
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3/3.21-22焊接铝结构的设计
Design of Welded Aluminium Structures 吉林大学 李桂中
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铝与钢的性能对比
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纯铝有以下特定的性能： 属于轻金属，比重仅有2.7g/cm3；（钢7.8） 耐大气腐蚀；（表面有致密的氧化膜） 具有良好的低温韧性（面心立方晶格，无冷脆现象）； 具有良好的导热性和导电性； 线膨胀系数大；（是钢的2倍） 熔点低（660○C）; （钢1536○C） 强度低，σ0.2仅为10MPa；（钢Q235为240 MPa） 弹性模量E小，仅为6.7×104；（钢21×104） 液态铝水的表面张力小； 加热过程从固相到液相无明显的颜色变化（钢由黑变红）； 具有良好的延展性和加工性（易挤压成型或铸造成型）； 氧化物熔点高，Al2O3熔点为2050○C（Fe2O31455○C）。
相关钢结构标准
DIN18800-1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1990 钢结构-计算和设计
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铝结构的设计，虽然在计算方法上与钢结构基 本相同（强度设计、稳定性设计和刚度设计）， 但由于其焊接接头性能的特殊性，在接头设计、 许用应力等方面又不同于钢结构。 铝与钢相比重要的区别： －比较低的强度； －低弹性模量 －焊接热影响区 －挤压型材的成型 －有减少轻型结构质量可能性
2.7g/cm3
70,000N/mm2 26,500 N/mm2 0.33 23.5*10-6 1/K 20-470 N/mm2 70-520 N/mm2
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铝 铝梁和钢梁的区别
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铝梁和钢梁的区别
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典型铝合金结构产品
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3. 材 料
3.1铝及其合金的产品形式 铝及其合金的供货形式主要包括普通的板材、 管材、型材和特殊挤压型材
常用铝合金供货形式
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