常用有色金属的焊接
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6A02
固溶态 退火 冷作硬化 退火 冷作硬化 退火 冷作硬化
退火
淬火+自然时效 退火 包铝的，淬火+自然 时效 包铝的，退火
淬火+自然时效 退火 包铝的，淬火+自然 时效 包铝的，退火 淬火+自然时效 退火 淬火+人工时效 淬火 退火
抗拉强 度 b
/MPa 45 90 140 130 160 200 250
0．75
—
800
1．7
—
图7-2 氩气中水的体积分数 对气孔生成倾向的影响
(3) 气孔的防止措施
1) 清除材料表面的氧化膜和污染物。 2) 降低气氛中的水分。
图7-3 铲根对铝镁合金MIG焊 焊缝气孔倾向的影响
图7-4 相对湿度对焊缝中气孔数量的影响
3) 控制焊接参数。
图7-5 MIG焊的焊缝气孔倾 向与焊接参数的关系
焊接质量好，适用 于厚件
1.焊缝中的气孔
产生 原因
弧柱气氛中水分的影响
氧化膜中水分的影响
焊缝 中的 气孔
减少氢的来源
控制 措施
控制焊接工艺
(1) 气孔的分布特征
1) 临近焊缝表层的“皮下气孔”。 2) 焊缝中部或根部的“密集气孔”。 3) 熔合区边界的“氧化膜气孔”。
图7-1
(2) 气孔的形成原因
伸长率 (%)
5=50 30 12 20 10 23 6
23
18 18
18 18 17 18 18
18 24 24 12 22 24
7A04
淬火+人工时效 退火
588
539
12
254.8
127.4
13
断面 收
缩率 (%)
— — — 70 55 — — — —
35 58
— —
30 55 —
— 50 — 20 50 65
7.1.1 铝及铝合金的分类、成分及性能
非热处
工业纯铝1000系
变形
理强化 铝合金
防锈铝3000或5000系
Al-Mn合金 Al-Mg合金
铝 铝合金
硬铝2000系Al-Cu-Mg
及 铝 合
热处理 强化
铝合金
Al-Mg-Si
锻铝4000系或6000系
Al-Cu-Mg-Si
超硬铝7000系Al-Zn-Mg-Cu
铝及铝 合金的 焊接性
焊缝中的气孔 焊接热裂纹
焊接接头的“等强性” 焊接接头的耐蚀性
表7-3
部分铝及铝合金的相对焊接性
焊接方法
TIG 焊 (手工、自
动) MIG 焊 (手工、自
动) 脉冲 MIG
焊 (手工、自
动)
气焊
焊条电弧 焊
电阻焊 (点焊、缝
焊) 等离子弧
焊
电子束焊
工业 纯铝 1070 1100
270
420 210
380 180
470 210 430
180 300 160 323.4 215.6 127.4
屈服强度 s /MPa
0.2=10 30 100 50 130 100 210
150
240 110
220 110 330 110 300
100 170 60 274.4 117.6 60
— —
布氏 硬度 HB
17 25 32 30 40 45 60
70
100 45
100 45 105 42 105
42 70 38 95 65 30
150 —
7.1.2 铝及铝合金的焊接性
铝及其合金的化学活性很强，表面极易形成难熔氧化膜（Al2O3 熔点约为2050℃，MgO熔点约为2500℃）,加之铝及其合金导热 性强，焊接时易造成不熔合现象。由于氧化膜密度与铝的密度接 近，也易成为焊缝金属的夹杂物。同时，氧化膜可吸收较多水分 而成为焊缝气孔的重要原因之一。此外，铝及其合金的线膨胀系 数大，焊接时容易产生翘曲变形。
好
好
好
好 尚好 尚好 好 好
焊接性及适用范围
铝锰 铝镁 铝铜 适用厚度
合金 合金 合金
/mm
508 505
3003 3 2 2014 推荐 可用 3004 505 545 2024
64
好
好
好
很差
1~10
0.9~2 5
好 好 好 差 ≥8 ≥4
好 好 好 差 ≥2 1.6~8
好
很 差
尚好
很 差
差 很差 0.5~1 0.3~2
1) 焊接区内存在氢的来源。 2) 铝合金中氢的溶解度存在突变。 3) 铝合金熔池凝固速度快。
表7-4 氢在铝中的溶解度和扩散速度
温度/℃
溶解度/(mL/100g)
扩散速度/(c/s)
0
0．001
1．9×1
100
0．001
2．9×1
600
0．025
4．7×1
660(固)
0．035
1．7×1
660(液)
金 的
wk.baidu.com
新型铝合金Al-Li系合金
分
铝硅系合金
类 铸造
铝铜系合金
铝合金
铝镁系合金
铝锌系合金
表7-1
铝合金分类
分类
非热处
变 形 铝
理 强化铝 合金
合 热处理
金 强化铝
合金
铸造铝合金
合金名称
合金系
防锈铝
Al-Mn Al-Mg
性能特点
抗蚀性、压力加工性与 焊接性能好，但强度较低
牌号示 例
3A21
5A05
硬铝 超硬铝
锻铝
铝硅合金
特殊铝硅 合金 铝铜铸造 合金 铝镁铸造 合金
Al-Cu-Mg Al-Cu-Mg-Zn Al-Mg-Si-Cu Al-Cu-Mg-Fe-Ni
Al-Si
Al-Si-Mg Al-Si-Cu
Al-Cu
Al-Mg
力学性能高 强度最高 锻造性能好，耐热性能 好 铸造性能好，不能热处 理强化，力学性能较低 铸造性能良好，可热处 理强化，力学性能较高 耐热性好，铸造性能与 抗蚀性差
2. 热裂纹
(1) 热裂纹的形成原因 如图7-6所示，铝合金焊接裂纹可能出现在 焊缝，也可能出现在焊接热影响区，而在焊缝的弧坑处更容易出现。
力学性能高，抗蚀性好
2A11 7A04 6A02 2A70
ZL102
ZL101 ZL107
ZL201
ZL301
类别 工业 纯铝 防锈 铝
硬铝
锻铝 超硬 铝
表7-2 常用铝及铝合金的力学性能
合金 牌号
材料状态
1A99 8A06 1035 3A21 5A02 5A05 5B05
2A11
2A12
2A01
0
5
差 很差 3~8 —
尚好 好 好 尚好 0.7~3 0.1~4
好 好 好 差 1~10 — 好 好 好 尚好 3~75 ≥3
说明
填丝或不填丝，厚 板需预热。交流电源
焊丝为电极，厚板 需预热和保温。直流 反接
适用于薄板焊接
适用于薄板焊接 直流反接，需预 热，操作性差
需要电流大
焊缝晶粒小，抗气 孔性能好
第7章 常用有色金属的焊接
铝及铝合金 常用有色金属 铜及铜合金
钛及钛合金
7.1 铝及铝合金的焊接
知识目标： 1.了解铝及铝合金的性能特点和应用； 2.熟悉铝及铝合金的焊接性； 3.掌握铝及铝合金的焊接工艺。
能力目标： 能够根据铝及铝合金的实际条件正确分析他们的
焊接性，并可以制定相应的焊接工艺。
固溶态 退火 冷作硬化 退火 冷作硬化 退火 冷作硬化
退火
淬火+自然时效 退火 包铝的，淬火+自然 时效 包铝的，退火
淬火+自然时效 退火 包铝的，淬火+自然 时效 包铝的，退火 淬火+自然时效 退火 淬火+人工时效 淬火 退火
抗拉强 度 b
/MPa 45 90 140 130 160 200 250
0．75
—
800
1．7
—
图7-2 氩气中水的体积分数 对气孔生成倾向的影响
(3) 气孔的防止措施
1) 清除材料表面的氧化膜和污染物。 2) 降低气氛中的水分。
图7-3 铲根对铝镁合金MIG焊 焊缝气孔倾向的影响
图7-4 相对湿度对焊缝中气孔数量的影响
3) 控制焊接参数。
图7-5 MIG焊的焊缝气孔倾 向与焊接参数的关系
焊接质量好，适用 于厚件
1.焊缝中的气孔
产生 原因
弧柱气氛中水分的影响
氧化膜中水分的影响
焊缝 中的 气孔
减少氢的来源
控制 措施
控制焊接工艺
(1) 气孔的分布特征
1) 临近焊缝表层的“皮下气孔”。 2) 焊缝中部或根部的“密集气孔”。 3) 熔合区边界的“氧化膜气孔”。
图7-1
(2) 气孔的形成原因
伸长率 (%)
5=50 30 12 20 10 23 6
23
18 18
18 18 17 18 18
18 24 24 12 22 24
7A04
淬火+人工时效 退火
588
539
12
254.8
127.4
13
断面 收
缩率 (%)
— — — 70 55 — — — —
35 58
— —
30 55 —
— 50 — 20 50 65
7.1.1 铝及铝合金的分类、成分及性能
非热处
工业纯铝1000系
变形
理强化 铝合金
防锈铝3000或5000系
Al-Mn合金 Al-Mg合金
铝 铝合金
硬铝2000系Al-Cu-Mg
及 铝 合
热处理 强化
铝合金
Al-Mg-Si
锻铝4000系或6000系
Al-Cu-Mg-Si
超硬铝7000系Al-Zn-Mg-Cu
铝及铝 合金的 焊接性
焊缝中的气孔 焊接热裂纹
焊接接头的“等强性” 焊接接头的耐蚀性
表7-3
部分铝及铝合金的相对焊接性
焊接方法
TIG 焊 (手工、自
动) MIG 焊 (手工、自
动) 脉冲 MIG
焊 (手工、自
动)
气焊
焊条电弧 焊
电阻焊 (点焊、缝
焊) 等离子弧
焊
电子束焊
工业 纯铝 1070 1100
270
420 210
380 180
470 210 430
180 300 160 323.4 215.6 127.4
屈服强度 s /MPa
0.2=10 30 100 50 130 100 210
150
240 110
220 110 330 110 300
100 170 60 274.4 117.6 60
— —
布氏 硬度 HB
17 25 32 30 40 45 60
70
100 45
100 45 105 42 105
42 70 38 95 65 30
150 —
7.1.2 铝及铝合金的焊接性
铝及其合金的化学活性很强，表面极易形成难熔氧化膜（Al2O3 熔点约为2050℃，MgO熔点约为2500℃）,加之铝及其合金导热 性强，焊接时易造成不熔合现象。由于氧化膜密度与铝的密度接 近，也易成为焊缝金属的夹杂物。同时，氧化膜可吸收较多水分 而成为焊缝气孔的重要原因之一。此外，铝及其合金的线膨胀系 数大，焊接时容易产生翘曲变形。
好
好
好
好 尚好 尚好 好 好
焊接性及适用范围
铝锰 铝镁 铝铜 适用厚度
合金 合金 合金
/mm
508 505
3003 3 2 2014 推荐 可用 3004 505 545 2024
64
好
好
好
很差
1~10
0.9~2 5
好 好 好 差 ≥8 ≥4
好 好 好 差 ≥2 1.6~8
好
很 差
尚好
很 差
差 很差 0.5~1 0.3~2
1) 焊接区内存在氢的来源。 2) 铝合金中氢的溶解度存在突变。 3) 铝合金熔池凝固速度快。
表7-4 氢在铝中的溶解度和扩散速度
温度/℃
溶解度/(mL/100g)
扩散速度/(c/s)
0
0．001
1．9×1
100
0．001
2．9×1
600
0．025
4．7×1
660(固)
0．035
1．7×1
660(液)
金 的
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新型铝合金Al-Li系合金
分
铝硅系合金
类 铸造
铝铜系合金
铝合金
铝镁系合金
铝锌系合金
表7-1
铝合金分类
分类
非热处
变 形 铝
理 强化铝 合金
合 热处理
金 强化铝
合金
铸造铝合金
合金名称
合金系
防锈铝
Al-Mn Al-Mg
性能特点
抗蚀性、压力加工性与 焊接性能好，但强度较低
牌号示 例
3A21
5A05
硬铝 超硬铝
锻铝
铝硅合金
特殊铝硅 合金 铝铜铸造 合金 铝镁铸造 合金
Al-Cu-Mg Al-Cu-Mg-Zn Al-Mg-Si-Cu Al-Cu-Mg-Fe-Ni
Al-Si
Al-Si-Mg Al-Si-Cu
Al-Cu
Al-Mg
力学性能高 强度最高 锻造性能好，耐热性能 好 铸造性能好，不能热处 理强化，力学性能较低 铸造性能良好，可热处 理强化，力学性能较高 耐热性好，铸造性能与 抗蚀性差
2. 热裂纹
(1) 热裂纹的形成原因 如图7-6所示，铝合金焊接裂纹可能出现在 焊缝，也可能出现在焊接热影响区，而在焊缝的弧坑处更容易出现。
力学性能高，抗蚀性好
2A11 7A04 6A02 2A70
ZL102
ZL101 ZL107
ZL201
ZL301
类别 工业 纯铝 防锈 铝
硬铝
锻铝 超硬 铝
表7-2 常用铝及铝合金的力学性能
合金 牌号
材料状态
1A99 8A06 1035 3A21 5A02 5A05 5B05
2A11
2A12
2A01
0
5
差 很差 3~8 —
尚好 好 好 尚好 0.7~3 0.1~4
好 好 好 差 1~10 — 好 好 好 尚好 3~75 ≥3
说明
填丝或不填丝，厚 板需预热。交流电源
焊丝为电极，厚板 需预热和保温。直流 反接
适用于薄板焊接
适用于薄板焊接 直流反接，需预 热，操作性差
需要电流大
焊缝晶粒小，抗气 孔性能好
第7章 常用有色金属的焊接
铝及铝合金 常用有色金属 铜及铜合金
钛及钛合金
7.1 铝及铝合金的焊接
知识目标： 1.了解铝及铝合金的性能特点和应用； 2.熟悉铝及铝合金的焊接性； 3.掌握铝及铝合金的焊接工艺。
能力目标： 能够根据铝及铝合金的实际条件正确分析他们的
焊接性，并可以制定相应的焊接工艺。