常用有色金属的焊接
金属材料的焊接性
普通低合金结构钢：
σs<400MPa ω(C)<0.4% 低强度普通低合金结构钢： 16Mn、09Mn2Si 焊接性良好。 高强度普通低合金结构钢： σs>400MPa ω(C)<0.4%~0.5%
15MnVN、18MnMoNb、14MnMoV 焊接性较差。
焊前预热（150~250 ℃ ），焊后缓冷；选用低氢型焊条； 焊件开坡口，且采用细焊条、小电流、多层焊。
3. 高碳钢的焊接
高碳钢：C>0.60% 问题
ω(C)>0.60%
焊接性差。
焊缝区易产生热裂纹 热影响区易产生冷裂纹
措施 与中碳钢类似，采用较高的温度的焊前预热 （250~350 ℃ ），焊后缓冷。
避免选用高碳钢作为焊接结构件。
焊补
合金结构钢的焊接
合金结构钢 机械制造用结构钢 （调质钢、渗碳钢） 普通低合金结构钢 （压力容器、锅炉、桥梁、
氩弧焊、气焊、钎焊、碳弧焊。
2. 冷焊法
焊前不预热或低温预热（400 ℃）的焊补方法。 ①钢芯铸铁焊条： 适用于非加工表面的焊补 ②石墨化铸铁焊条： 适用于较大灰口铸铁件的焊补 焊缝性能与母材基本相同，具有良好的加工性 焊条
③铜基铸铁焊条： 主要用于一般铸铁件的焊补
抗裂性好，可进行机械加工。 ④镍基铸铁焊条： 主要用于重要件加工表面的焊补 具有良好的抗裂性与加工性 ⑤高钒铸铁焊条： 主要用于一般铸铁件的焊补 可进行机械加工、塑性和抗裂较好。
焊接性
3）焊件化学成分
4）工艺参数
3. 焊接性的评定方法
1）实验法
2）碳当量估算法 C — 影响最显著 — 基本元素
其它元素 — 折合成碳的相当含量对焊接性的影响
有色金属焊接方法
有色金属焊接方法有色金属焊接是指对铜、铝、镍、钛等非铁基金属的焊接过程。
由于这些金属的熔点低、导热性能好、导电性能好以及韧性强等特点，使得它们成为各种工业领域中广泛应用的材料。
下面将详细介绍一些常见的有色金属焊接方法。
1. 焊锡焊接：焊锡焊接主要适用于铜及铜合金的焊接。
该方法通过在焊缝上焊锡来完成焊接过程。
焊锡具有低的熔点，使得在加热的过程中只需受热区域达到焊锡的熔点即可保证焊接质量。
这种方法适用于很多领域，如电子器件、仪器仪表、管道等。
2. 氩弧焊接：氩弧焊接适用于铝及其合金的焊接。
氩气在该焊接方法中起到保护焊缝的作用，以防止氧化。
在焊接过程中，电弧通过铝焊丝，并在氩气的保护下使焊丝熔化，然后与基材达到焊接温度，形成焊缝。
这种方法适用于飞机、汽车、船舶等航空航天工业和交通工具制造业。
3. 电阻焊接：电阻焊接适用于铜、铝等金属的焊接。
该方法利用电流通过工件引起局部加热，使两个工件达到熔点而完成焊接过程。
这种方法能够在短时间内实现快速焊接，适用于各种金属材料的焊接，如汽车制造、管道安装等。
4. 慢速电弧焊接：慢速电弧焊接适用于钛及其合金的焊接。
由于钛的反应性较强，容易氧化，所以在焊接过程中需要使用惰性气体来保护焊缝。
电弧的温度可达到5000摄氏度，因此在焊接过程中需要较高的焊接能量。
这种方法适用于航空航天工业和化工工业中的钛材料焊接。
5. 气体焊接：气体焊接适用于铜、铝、镍等金属的焊接。
气体焊接主要包括氩气焊接、氢气焊接和二氧化碳焊接等。
其中，氩气焊接适用于非铁基金属及其合金的焊接，氢气焊接适用于高温合金的焊接，二氧化碳焊接适用于低碳钢等的焊接。
这种方法适用于船舶、汽车制造、建筑等各个领域。
总结起来，有色金属焊接方法有很多种，每种方法都有其适用的金属与焊接需求。
在选择合适的焊接方法时，需要根据具体的材料和焊接要求进行综合考虑。
同时，焊接操作和焊接设备的选择也是影响焊接质量的重要因素，需要严格遵循相关的操作规程和标准，确保焊接质量。
《金属材料焊接》课程标准
《金属材料焊接》课程标准一、课程定位《金属材料焊接》是焊接技术及自动化专业的核心专业课程。
该课程是焊接技术及自动化专业的必修科目，前期知识包括金属材料与热处理等专业基础课，后期是金属材料的焊接操作方法等专业课程。
本课程主要是对各种金属材料的分类与性能进行介绍，然后分析其焊接性，通过分析焊接性再制定各种焊接方法与焊接工艺。
最后要达到能够对各种金属材料选择焊接方法，制定焊接工艺，特别是不同的金属材料在选择焊接工艺过程中的差异。
二、课程目标通过《金属材料焊接》课程的学习，使学生具备对各种不同的金属材料焊接工艺进行合理的选择与制定的基本知识，为学习掌握和提高专业知识和职业技能打下基础。
1.知识目标（1）理解金属焊接性的基本概念与内容，以及理解影响金属焊接性的四大因素，特别是各个因素的主要内容，掌握金属焊接性的各个实验方法。
（2）掌握非合金钢（碳钢）焊接性的分析方法，焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极与非熔化极气体保护焊等焊接方法的焊接工艺的制定。
（3）掌握低合金高强度钢焊接性的分析方法，焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极与非熔化极气体保护焊等焊接方法的焊接工艺的制定。
（4）掌握低合金特殊用钢焊接性的分析方法，焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极与非熔化极气体保护焊等焊接方法的焊接工艺的制定。
（5）掌握不锈钢焊接性的分析方法，焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极与非熔化极气体保护焊等焊接方法的焊接工艺的制定。
（6）掌握铸铁焊接性的分析方法，焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极与非熔化极气体保护焊等焊接方法的焊接工艺的制定。
（7）掌握有色金属焊接性的分析方法，焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极与非熔化极气体保护焊等焊接方法的焊接工艺的制定。
（8）掌握异种金属焊接性的分析方法，焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极与非熔化极气体保护焊等焊接方法的焊接工艺的制定。
（9）掌握堆焊焊接性的分析方法，焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极与非熔化极气体保护焊等焊接方法的焊接工艺的制定。
（10）掌握新型金属材料焊接性的分析方法，焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极与非熔化极气体保护焊等焊接方法的焊接工艺的制定。
有色金属的焊接(Cu)
► 1、主要表现：熔化焊过程中，由于晶粒严重长大以及合金元 素蒸发，烧损与杂质的渗入使焊接接头的力学性能、导电性 能和耐蚀性能下降。
► 1）塑性显著降低
► 2）导电性下降
► 3）耐蚀性能下降
► 2、改善措施：主要是控制杂质的含量，减少合金烧损，通过 合金化对焊缝进行变质处理等；其次尽量减少热作用，焊后 进行消除应力处理等。
► 薄铜件焊后要立即对焊缝两侧的热影响区进行锤击。
► 5mm以上的中厚板，需要加热至500～600℃后进行锤 击。锤击后将焊件加热至500～600℃，然后在水中急冷， 可提高接头的塑性和韧性。
► 黄铜应在焊后尽快在500℃左右退火。
12
► 2．埋弧焊 ► 埋弧焊焊接铜及铜合金时，δ<20mm的焊件在不预热和不开坡口的条件
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► 三、铜及铜合金的焊接工艺要点 ► (一)焊接方法的选择 ► 选用原则，应该根据被焊材料的成分、厚度、结
构特点及使用性能要求综合考虑。 ► 从铜是在常用的焊接金属中导热性最好这一点考
虑，焊接铜及其合金是需要大功率、高能量密度 的焊接方法，热效率越高、能量越集中越好。 ► 不同厚度的材料对各种焊接方法有其适应性。
► ①气焊薄板时应采用左焊法，这有利于抑制晶粒长大。当焊 件厚度大于6mm时，则采用右焊法；
► ②焊炬运动要尽可能的快，每条焊缝不要随意中断焊接过程， 最好单道焊，一次焊完。
► ③焊接长焊缝时，焊前必须留有合适的收缩余量，并要先点 固后焊接，焊接时应采用分段退焊法，以减少变形。
► ④对受力或较重要的铜焊件，必须采取焊后锤击接头和热处 理工艺措施。
热性强，焊缝易生成粗大晶粒。这也会加剧热裂纹的生成。 ► 2、铜及铜合金的焊接可采取哪些措施，防止热裂纹？ ► 1)严格限制铜中杂质(氧、铋、铅、硫等)的含量。 ► 2)增强对焊缝的脱氧能力，通过焊丝加入硅、锰、磷等合金
金材焊接材料
金材焊接材料
金材焊接材料有很多种，具体选择哪种需要根据实际需求和条件来决定。
以下是一些常见的金材焊接材料：
1. 金锡合金：金锡合金是一种常用的金属焊接材料，主要成分是金、银和锡。
这种材料具有良好的耐腐蚀性、韧性和延展性，流动性好，可以用于焊接黄金饰品等。
2. 银钎料：以银为主体，具有良好的导电性和导热性，常用于黄金饰品的焊接。
焊接后连接处可有效防止氧化和变色，对金属的机械性能影响较小。
3. 氢氧化钠：一种实用的化学品，也可作为黄金饰品焊接时的辅助材料。
使用时需要将黄金饰品连接处刷上一层氢氧化钠，然后在焊接处进行加热。
优点是操作简单，可以保证连接处的稳定性和美观度。
4. 黄金焊料：主要由含金量较高的黄金、银和铜组成，能够与黄金饰品完美融合，并具有良好的光泽和韧性。
使用时需注意掌握适当的焊接温度，避免黄金的蒸发。
5. 铂金焊料：由铂金、钯和银组成，具有高的耐磨性和耐高温性能，在黄金饰品焊接中也被广泛使用。
但因为含铂金量高，价格相对黄金焊料更加昂贵。
此外，还有铜、镍、铝等有色金属焊料，可以与黄金饰品很好地融合，但会对黄金的颜色产生影响。
以上内容仅供参考，如需更多信息，建议查阅相关文献或咨询材料学专家。
有色金属焊接方法
有色金属焊接方法
有色金属焊接方法主要包括以下几种：
1. 熔化焊：根据有色金属的特性，选择适当的焊接材料，通过熔化使焊材与工件接触表面结合，常用的熔化焊方法包括电弧焊、气焊、激光焊等。
2. 压力焊：通过施加压力使焊件接触表面产生塑性流动，并将焊件压接在一起，常用的压力焊方法包括冷压焊、热压焊、摩擦焊等。
3. 铺层焊：将焊材铺在基材表面，通过加热或压力使焊材与基材融合，常用的铺层焊方法包括溶射、蒸镀等。
4. 点焊：通过电流传递产生瞬时高温，使焊接部位融化并形成焊点，常用于薄板金属焊接。
5. 预焊：先将焊件预热至一定温度，再施加外力使焊件结合，常用于高温金属焊接。
需要根据具体的有色金属材料和焊接要求来选择适当的焊接方法。
常用金属材料的焊接(1)
常用金属材料的焊接③双击自动滚屏发布者：fj 发布时间：2005-4-30 阅读：440次93 试述镁及镁合金气焊的焊接工艺。
镁及镁合金的气焊主要用于铸件的焊补。
⑴气焊熔剂采用以氟化物为主的熔剂，其配方（质量分数）为：纯氟化锂36%、纯氟化钙17%、纯氟化钡20%、纯氟化镁18%、纯氟化钠9%、水分不超过1%、杂质不超过1%。
也可采用“CJ401”铝气焊熔剂，但对镁合金的腐蚀性较强，焊后应彻底清理、冲洗。
⑵气焊的焊接工艺参数镁合金气焊用焊接工艺参数见表7-73。
表7-73 镁合金气焊焊接工艺参数⑶预热预热温度为350～400℃，保温时间以铸件壁厚25mm为1h计算。
⑷气焊火焰采用中性焰的外焰进行焊接，不可将焰心接触熔化金属，焰心距离熔池为3～5mm。
⑸施焊技术开始焊炬与铸件成70°～80°，以便迅速加热焊补处，至表面熔化后再填丝。
焊池形成后，焊炬与铸件表面的倾角减小到30°～45°，焊丝倾斜至40～°45°，以减少火焰加热金属的热量，加速焊丝的熔化，增快焊接速度。
焊接过程中，用焊丝不断搅拌熔池，破坏熔池表面的氧化膜，并将熔渣引出。
焊接临近结束时，应加快焊速，并减小焊炬的倾斜角度。
94 试述镍及镍基耐蚀合金的焊接性。
镍及镍基合金是各种苛刻腐蚀环境的理想金属结构材料。
常用的镍基合金有Ni-Cu蒙镍尔合金、Ni-Cr-Fe因康镍合金、Ni-Fe-Cr因康洛依合金等。
纯镍及强度较低的镍合金焊接性良好，焊接时的主要问题是焊缝中的热裂纹和气孔。
⑴热裂纹镍及镍合金焊接时，由于S、Si等杂质在熔池中形成Ni-NiS等低熔点共晶及脆性硅酸盐薄膜，促使焊缝产生热裂纹。
⑵气孔镍及镍合金焊接时最常见的气孔是H2O（水）气孔。
由于液态镍能溶解大量氧（1720℃时氧在镍中的溶解度为1.18%），凝固时，氧的溶解度下降（1470℃时仅为0.06%）。
凝固过程中过剩的氧将镍氧化成氧化亚镍（NiO），氧化亚镍和熔池中的氢化合，镍被还原而氢和氧结合成H2O，其反应式为NiO+H2→Ni+H2OH2O在熔池凝固时来不及逸出，即形成气孔。
锡银铜合金焊料
锡银铜合金焊料
锡银铜合金焊料是一种常用于电子器件焊接的合金材料，由锡、银和铜组成。
它具有优异的导电性、导热性和耐腐蚀性能，能够提供可靠的焊接连接。
锡银铜合金焊料的优点包括：
1. 良好的导电性和导热性：锡银铜合金焊料中的银和铜元素可以提高焊料的导电性和导热性，使得焊接接头具有更好的电气性能。
2. 优异的耐腐蚀性能：锡银铜合金焊料中的锡和铜元素可以形成一种稳定的氧化膜，保护焊接接头不受腐蚀的影响。
3. 容易加工和成型：锡银铜合金焊料具有良好的可塑性和流动性，可以通过各种工艺方法进行加工和成型。
4. 低成本：相对于其他类型的焊料，锡银铜合金焊料的成本较低，因此在大规模生产中得到了广泛的应用。
锡银铜合金焊料的缺点包括：
1. 强度较低：由于锡银铜合金焊料中含有较多的有色金属元素，
其强度相对较低，容易发生变形或断裂。
2. 对某些材料的焊接适应性较差：锡银铜合金焊料对某些材料的焊接适应性较差，需要进行特殊处理才能获得良好的焊接效果。
有色金属的焊接(Al)
6A02-T6小容器法兰座环缝断裂外貌
► 容器试制时，法兰座环缝曾多处发现沿熔合线走向的焊接裂纹，经补焊及x射 线照相检查合格后，进行液压强度试验，发现该环缝提前断裂，断裂沿环缝 内侧发展至封头上，其外观如图所示。
► 经取样分析可见，断裂起源于环缝内侧背面一条长约3mm，距背面约0.20.5mm的裂纹经扫描电镜分析，裂纹性质为近缝区母材液化裂纹。
► （2）防止 ：宜采用较小的热输入，或焊后重新进行固溶和人 工时效处理，才能较彻底解决软化问题。
15
(六)焊接接头耐蚀性下降 铝及铝合金焊接接头的耐蚀性一般都低于母材，热处 理强化铝合金(如硬铝)接头的耐蚀性降低尤其明显。 1．接头耐蚀性降低的原因 1）接头组织不均匀； 2）焊接缺陷的存在：气孔、夹杂、裂纹等； 3）铸态组织 ； 4）焊缝表面氧化膜的连续性和致密性较差； 5）焊接接头中的残余应力
是硬铝和超硬铝合金比较严重，强度降低较多。
13
1．非热处理强化铝合金的软化
（1）对纯铝和防锈铝合金，在退火状态下焊接，如果采用与 母材化学成分相近的焊丝焊接时，基本上不存在软化问题。
但在冷作硬化状态下焊接时，加热温度超过一定温度时，将发 生再结晶软化，导致接头强度降低。
（2）产生的原因：主要是HAZ晶粒粗大和接头局部冷作硬化 效果的减退或消失造成的。
焊丝及母材表面氧化膜的吸附水分。 ► 在同样条件下纯铝气孔倾向较铝合金要大。
9
2．影响气孔产生的因素 物理性能 ；焊接方法；表面氧化膜的致密性 3．防止气孔的措施 (1)限制氢的来源：所使用的焊接材料要严格限制含水量。
10
(2)控制焊接参数：首先应该制定合理的焊接参数。 铝及铝合金TIG焊时，应采用大电流配合以较高的焊接速
常用金属材料焊接的基础知识培训
防止夹渣的产生，需要在焊接 前清理母材表面，并在焊接过 程中保持合适的电流和电压。
未熔合
未熔合可能是由于电流过小或 焊接速度过快造成的，需要调 整工艺参数。
裂纹
裂纹的产生可能是由于热处理不 当或材料质量问题，需要加强材
料检验和控制热处理工艺。
焊接安全与防护
04
焊接作业安全要求
焊接操作人员需经过专业培训，熟悉焊接设备、工具和工艺流程，掌握安全操作规 程。
铝及铝合金是一种轻质、高强度的金属材料，具有良好的塑 性和导电性。其焊接时需要采用特殊的工艺措施，如采用高 纯度的氩气保护、选择合适的焊接电流和速度等，以避免氧 化和气孔的产生。
铜及铜合金的焊接特性
铜及铜合金是一种导热性好、耐腐蚀性强的金属材料。其焊 接时需要采用特殊的工艺措施，如采用高纯度的氩气保护、 选择合适的焊接电流和速度等，以避免氧化和气孔的产生。
不锈钢材料的焊接特性
不锈钢的分类
不锈钢主要分为奥氏体不锈钢、铁素 体不锈钢和双相不锈钢等。不同类型 的不锈钢具有不同的焊接特性和应用 场景。
不锈钢的焊接工艺
不锈钢的焊接需要采用特殊的工艺措 施，如控制焊接参数、选择合适的焊 接材料等，以避免热影响区的脆化和 裂纹的产生。
有色金属材料的焊接特性
铝及铝合金的焊接特性
焊接质量评估标准
AWS D1.1标准
ASME规范
美国焊接协会制定的钢结构焊接质量评估 标准，适用于钢结构制造和安装过程中的 焊接质量评估。
美国机械工程师协会制定的压力容器和锅 炉建造规范，对焊接质量提出了相应的要 求和评估标准。
GB50205-2001标准
DIN EN 10204标准
中国国家标准《钢结构工程施工质量验收 规范》，规定了钢结构焊接质量的验收标 准和评估方法。
有色金属的焊接(Ti)
5
(1)氧的影响
6
(2)氮的影响 (3)氢的影响 (4) Nhomakorabea的影响由于以上原因，对钛及钛合金的焊接工艺提出了特殊的要求。 氩弧焊应用较广，只是在应用氩弧焊时，对氩气纯度要求很高。 近些年来，真空电子束焊及等离子弧焊也得到了应用。
7
(二)焊接接头组织和性能的变化
除上面由杂质污染接头导致脆化外，焊接接头还会因焊接 相变引起性能（主要是塑性）的变化。
当母材和焊丝质量不合格时，特别当焊丝有裂纹、夹层等 缺陷时，在裂纹、夹层处存在大量的有害杂质时，则可能促使 焊缝产生热裂纹。
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三、钛及钛合金的焊接工艺要点 ► (一)焊前准备 ► 1．机械清理： ► 可用细砂布或不锈钢丝刷擦拭，或用硬质合金刮刀刮削待焊 边缘，刮削0.025mm即可去除氧化膜。然后用丙酮、四氯化碳 或甲醇等溶剂去除坡口两侧的手印、有机物质及焊丝表面的油污 等。 ► 2．化学清理 ： ► 如果钛板热轧后已经酸洗，存放中又生成新的氧化膜时，可 在质量分数为2％ -4％的HF+质量分数为30％-40％的HN03 + H20 溶液中浸泡15-20min，然后用清水冲洗干净并烘干。 ► 热轧后未经酸洗的钛板，氧化膜较厚，先进行碱洗，冲洗后 再进行酸洗，之后用热水、冷水分别冲洗，用白布擦拭、晾干。 ► 经酸洗的焊件、焊丝应在4h内焊完，对焊件应采用塑料布掩 盖防止沾污。
►
11
3．坡口形式和定位焊 ： 在选择坡口形式及尺寸时，尽量减少焊接层数和填充金属量，以降 低焊缝的累积吸气量，防止接头塑性下降。 定位焊是减少焊接变形的主要措施之一 ，一般焊点间距为 100150mm，长度约l0-15mm，定位焊所用的焊丝、焊接参数及保护气体 等条件与正式焊接相同，在每一定位焊点停弧时，应延时关闭氩气。 (二)焊接方法的选择 钛及钛合金采用的焊接工艺方法有钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊、等 离子弧焊和真空电子束焊，也可采用电阻点焊和缝焊、钎焊、扩散焊、 激光焊等。 1．钨极氩弧焊(TIG焊) 对处于 400 ℃以上的熔池后部焊缝及热影响区，均应用拖罩进行氩 气保护，焊缝背面也应采取相应的保护措施。 保护效果的好坏，可用焊接接头的颜色来鉴别。
常用金属的焊接及焊接件的结构工艺性解析课件
焊接的优缺点
优点
连接强度高，密封性好；适用于各种 金属材料和结构；设备简单，操作方 便。
缺点
易产生焊接变形和残余应力；焊接过 程中易产生裂纹、气孔和夹渣等缺陷； 对焊工技能要求较高。
02
CATALOGUE
常用金属的特性与焊接性
钢铁的特性与焊接性
钢铁是工业中应用最广泛的金属 材料，具有良好的强度、塑性和
焊接作业环境的安全管理
保持焊接作业环境的良好通风，减少有害气体和烟尘的浓度，避免 在密闭或通风不良的环境中进行焊接作业。
焊接作业的环保要求
控制有害气体和烟尘的排放
01
采用低烟尘、低有害气体的焊接材料，减少焊接过程中产生的
有害气体和烟尘的排放。
减少噪音和振动
02
采用低噪音、低振动的焊接设备和工艺，减少对周围环境和人
修复方法
打磨、补焊、更换等，根据具体情况选择合适的修复方法。
05
CATALOGUE
焊接安全与环保
焊接作业的安全防护措施
焊接工人的个人防护
使用焊接面罩、焊接手套、焊接工作服等个人防护装备，以减少 焊接过程中产生的有害光、热和烟尘对人体的伤害。
焊接设备的维护与检查
定期对焊接设备进行维护和检查，确保设备正常运行，防止因设备 故障导致的安全事故。
不锈钢在焊接过程中易出现晶间腐蚀、热裂纹等缺陷，需采取相应的措施进行预防 和控制。
有色金属的特性与焊接性
有色金属包括铝、铜、钛等，具有特殊的物理和 化学性能。
有色金属的可焊性因材料不同而异，常用的焊接 方法有熔化焊、压力焊等。
有色金属在焊接过程中易出现氧化、气孔、热裂 纹等缺陷，需采取相应的工艺措施进行控制。
常用金属的焊接 及焊接件的结构 工艺性解析课件
9焊接工艺—常用有色金属的焊接
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
铝合金 超硬铝7000系Al-Zn-Mg-Cu
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5-1
铝合金分类
分类
非热处
理
变 强化铝
形 铝
合金
合 热处理
金 强
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
表5-5
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
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
在正常焊接条件下，对于气氛中的水分已严格限制，这时 焊丝或工件氧化膜中所吸附的水分将是生成焊缝气孔的主要 原因。
防止焊缝气孔途径
MIG焊、MAG焊和CO2气保焊及其适用原则
MIG焊、MAG焊和CO2气保焊及其适用原则作为焊接人员，我们在职称答辩或者专业面试时经常面对如下问题，介绍一下MIG焊和MAG焊及应用，或介绍MAG焊和C02气保焊及应用。
大多时候我们是能够说出个大体概念，但具体到应用或者想稍微延伸时就紧张停顿，甚至部分专业人员分不清MAG焊和C02气保焊，而这两种焊接方法在公司实际应用中最为广泛。
今天我们来详细说明一下这三种焊接方式，也是我们焊接人员必须知道的基本知识之一。
先说基本定义，只有了解和对比其定义，我们才容易理解区分和记忆,三种焊接方式对比定义如下：(1)MIG焊熔化极惰性气体保护焊,英文:Meta1Inert-gaswe1ding o使用熔化电极，以外加惰性气体(Ar或He)作为电弧介质，并保护金属熔滴、焊接熔池和焊接区高温金属的电弧焊方法，称为熔化极惰性气体保护焊,简称MIG焊。
(2)MAG焊：熔化极活性气体保护焊，英文：Meta1ActiveGasArcWe1ding o使用熔化电极,以外加混合气体(惰性气体主要是氮气中加入少量的氧化性气体)作为电弧介质，并保护金属熔滴、焊接熔池和焊接区高温金属的电弧焊方法，称为熔化极活性气体保护焊，简称MIG焊。
氧化性气体主要是氧气，二氧化碳或其混合气体，我国常用的是80%Ar+20%C02或者90%Ar+10%C02的混合气体。
由于混合气体中氨气占的比例较大，故常称为富氮混合气体保护焊。
当然只要是熔化电极,不管氧化活性气体含量有多少,只要含有氧化活性气体都是MAG焊，而不能称为MIG焊。
(3)CO2气保焊：二氧化碳气体保护焊，英文：CarbonDioxideArcWe1ding o使用熔化电极，以外加C02气体作为电弧介质，并保护金属熔滴、焊接熔池和焊接区高温金属的电弧焊方法，称为二氧化碳气体保护焊,简称C02焊。
通过以上定义对比，明显能将三种方式说清并区分出来：三种方法都属于电弧焊，都是熔化电极，主要区别是电弧的气体介质不同，保护气体全部惰性气体的叫MIG焊,保护气体全部是二氧化碳的是Co2气保焊,保护气体是惰性气体和活性气体混合体的是MAG焊。
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影响 因素
接头组织均匀性、焊缝金属的 纯度和致密性也是影响接头耐 蚀性的因素。焊接应力也是影 响铝合金耐蚀性的敏感因素。
焊接接头 的耐蚀性
改善接头组织成分的不均匀性 消除焊接应力
控制 措施
采取保护措施
7.1.3 铝及铝合金的焊接工艺
焊接 方法 焊接 材料
常用的有氩弧焊（TIG、MIG）、 等离子弧焊、电阻焊和电子束焊等
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
知识目标：
铝及铝合金的焊接
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。
7.1.1
铝及铝合金的分类、成分及性能
铸造铝合金
力学性能高 Al-Cu-Mg 强度最高 Al-Cu-Mg-Zn 锻造性能好， 耐热性能 Al-Mg-Si-Cu 锻铝 Al-Cu-Mg-Fe-Ni 好 铸造性能好， 不能热处 铝硅合金 Al-Si 理强化，力学性能较低 特殊铝硅 Al-Si-Mg 铸造性能良好， 可热处 合金 理强化，力学性能较高 Al-Si-Cu 铝铜铸造 耐热性好， 铸造性能与 Al-Cu 合金 抗蚀性差 铝镁铸造 力学性能高， 抗蚀性好 Al-Mg 合金
好
好
好
差
≥8
好
好
好 很 差 很 差 好 好 好
好
差
≥2 0.5~1 0 3~8
1.6~8 0.3~2 5 — 0.1~4 — ≥3
好
好
差 差 好 好 好
很差 很差
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 焊接质量好， 适用 于厚件
尚好 尚好 尚好 尚好 好 好 好 好
5356 5356 5356
5356
5356 1100 5356
5154
5356 1100 5356
4043
4043 1100 4048
5086 5083
5454 5456 7039
5556 5183
5356 5556 5039
5356 5356
5554 5356 5356
5356 5356
5554 5556 5039
(2) 气孔的形成原因
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/℃ 0 100 600 660(固) 660(液) 800
溶解度/(mL/100g) 0．001 0．001 0．025 0．035 0．75 1．7
交流或直流反接，可用于焊接铝合金，能得到高质量的接头。
(2) 熔化极氩弧焊 与钨极氩弧焊相比，熔化极氩弧焊可焊的铝合
金厚度明显加大，而且焊接效率高，适合于自动化生产。
(3) 变极性等离子弧焊 变极性等离子弧焊技术用于铝合金焊接，
明显提高了单道焊接铝合金所能达到的厚度。
(4) 激光和电子束焊 激光和电子束是焊接铝合金较好的热源，焊
尚好 0.7~3 差 尚好 1~10 3~75
1.
焊缝中的气孔
弧柱气氛中水分的影响 产生 原因
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
非时效强化铝合金（如Al-Mg合金），在退火状态下焊接时， 接头与母材是等强的；在冷作硬化状态下焊接时，接头强度低 于母材。表明在冷作状态下焊接时接头有软化现象。时效强化 铝合金，无论是退火状态下还是时效状态下焊接，焊后不经热 处理，接头强度均低于母材。特别是在时效状态下焊接的硬铝， 即使焊后经人工时效处理，接头强度系数也未超过60%。 Al-Zn-Mg合金的接头强度与焊后自然时效的时间长短有关系，焊 后仅依靠自然时效的时间增长，接头强度即可提高到接近母材的 水平，这是Al-Zn-Mg合金值得注意的特点。 铝合金焊接时的不等强性表明焊接接头发生了某种程度的软化或 性能上的削弱。就焊缝而言，由于是铸态组织，即使在退火状态 以及焊缝成分与母材一致的条件下，强度可能差别不大，但焊缝 塑性都不如母材。对于熔合区，非时效强化铝合金的主要问题是 晶粒粗化而降低塑性；时效强化铝合金焊接时，除了晶粒粗化， 还可能因晶界液化而产生显微裂纹。无论是非时效强化的合金或 时效强化的合金，（HAZ）都表现出强化效果的损失，即软化。
提供了可能。
图7-7
搅拌摩擦焊接过程示意图
2. 焊接材料
表7-5 铝及铝合金焊接用焊丝的选择
母材 1060 1050A、 5A02 1200 1050A HS301 5A02 5A03 5A03 5A05 5B05 3A21 2A11 2A12 焊丝 1070A HS301 5A03 5A05 HS331 5A05 5A06 HS331 5A06 5B06 3A21 HS321 2A11 HS311 HS311
特点 焊接 热裂纹
铝合金属于共晶型合金。从理论 上分析，最大裂纹倾向与合金的 “最大凝固温度区间”相对应。但 是，由平衡状态图得出的结论与 实际情况有较大出入。
在铝中加入Cu、Mn、Si、Mg、 Zn等合金元素可获得不同性能 的合金。
防止 途径
通过改变焊丝的成分
通过改变焊接参数
焊接接头的“等强性”
5183 5183
5554 5556 5039
3. 焊前准备
(1) 焊前清理 铝及铝合金焊接时，为了保证焊接质量，在焊前必
须清除焊丝(表面抛光焊丝除外)和母材表面上的油污和氧化膜。
(2) 施加垫板 (3) 焊前预热 铝及铝合金在高温时强度很低，焊接时容易下塌。 厚度超过5～8mm的焊件，焊前需将工件慢慢加热
表7-2
类别 合金 牌号
常用铝及铝合金的力学性能
材料状态 抗拉强 度
b
屈服强度 s /MPa
伸长率 (%)
工业 纯铝
防锈 铝
硬铝
锻铝 超硬 铝
1A99 固溶态 8A06 退火 1035 冷作硬化 退火 3A21 冷作硬化 退火 5A02 冷作硬化 5A05 5B05 退火 淬火 +自然时效 退火 2A11 包铝的，淬火 + 自然 时效 包铝的，退火 淬火 +自然时效 退火 2A12 包铝的，淬火 + 自然 时效 包铝的，退火 淬火 +自然时效 2A01 退火 淬火 +人工时效 6A02 淬火 退火 7A04 淬火 +人工时效 退火
/MPa 45 90 140 130 160 200 250 270 420 210 380 180 470 210 430 180 300 160 323.4 215.6 127.4 588 254.8
0.2=10
30 100 50 130 100 210 150 240 110 220 110 330 110 300 100 170 60 274.4 117.6 60 539 127.4
1．6 1．6～2 2～2．5 2～3 3 3～4 4 4～5 4～5 4～5
2 2 2～3 3 4 4 5 5 5 5～6
— — — — — — — 100
100～150 150～200
45～60 50～80 90～120 150～180 180～200 180～240 240～280 260～320 280～340 300～360
焊接性及适用范围 铝镁 铝铜 适用厚度 合金 合金 /mm 508 505 3 2 2014 推荐 可用 505 545 2024 6 4 好 好 很差 1~10
说 明
好
好
0.9~2 填丝或不填丝， 厚 5 板需预热。 交流电源 ≥4 焊丝为电极， 厚板 需预热和保温。 直流 反接 适用于薄板焊接
好
接变形小，焊接质量高。
(5) 搅拌摩擦焊
搅拌摩擦焊属于一种新型的固态连接方法，具有
高质量、低成本、低变形、易于自动化等特点，克服了熔焊方法易
产生气孔、裂纹及接头性能严重降低的问题，使那些曾经被认为是 难于焊接的铝合金变得非常容易焊接，而且焊接效率高，对环境无
污染，可以焊接所有牌号的铝合金，为大型铝合金结构产品的开发
5=50
30 12 20 10 23 6 23 18 18 18 18 17 18 18 18 24 24 12 22 24 12 13
断面 收 缩率 (%) — — — 70 55 — — — — 35 58 — — 30 55 — — 50 — 20 50 65 — —
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 —
非热处 理强化 铝合金 热处理 强化 铝合金 铝硅系合金 铸造 铝合金 铝铜系合金 铝镁系合金 铝锌系合金 工业纯铝1000系
Al-Mn合金
防锈铝3000或5000系 硬铝2000系Al-Cu-Mg
铝 及 铝 合 金 的 分 类
变形 铝合金
Al-Mg合金
锻铝4000系或6000系 超硬铝7000系Al-Zn-Mg-Cu
扩散速度/(c/s) 1．9×1 2．9×1 4．7×1 1．7×1 — —
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