喷射成形工艺的发展现状及其对先进铝合金产业的影响_张豪
喷射成形工艺的发展现状及其对先进
铝合金产业的影响
张 豪
1,2
,张 捷2,杨 杰2,杨永平2,张 荻1,曾苏民
3
(1.上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海 200030;
2.张家港华通喷射成形有限公司,江苏 张家港 215625;
3.西南铝业(集团)有限责任公司,重庆 九龙坡 401326)
摘要:对喷射成形技术的发展现状及其对先进铝合金产业结构的影响作了综述和分析。认为喷射成形工艺是一种新型的快速凝固近形材料制备方法,其产品具有组织精细、合金含量高、力学性能优越、生产效率高、产品规格大的优点,填补了传统铸造和粉末冶金工艺的产品空白,将对铝合金性能升级和产业结构产生深远影响,推动我国先进铝合金产业的发展。
关键词:喷射成形;铝合金;粉末冶金;治金工艺
中图分类号:TG113.1 文献标识码:A 文章编号:1005-4898(2005)04-0001-06
Current Development Situation of Spray Forming Process and Its Influence on Advanced Aluminum Alloy Industry
ZHANG Hao 1,2,ZHANG Jie 2,YANG Jie 2,YANG Yong -ping 2,ZHANG Di 1,ZENG Su -min 3(1.State Key Laboratory of Metal Matrix Composites ,Shanghai Jiaotong University ,Shanghai 200030;
2.Zhangjiagang Huatong Spra y For ming Co .Ltd .,Jiangsu 215625;
3.Southwest Aluminum (Group )Co .Ltd .,Chongqing 401326,China )
Abstract :The current develop ment situation of spray forming process and its influence on advanced aluminum alloy industril struc -ture are described and analyzed .It is known that spary forming process is a novel rapid solidification technology for metal produc -tion .The advantages of the products made by this process include fine microstructure ,high alloy content ,excellent mechanical properties ,high productivity and large scale product .The process has been filling a vacancy in conventional casting and p ower metallurgical processes .
Key words :spray forming ;alu minum alloy ;powder metallurgy ;metallurgical process
收稿日期:2005-06-03
作者简介:张豪(1970-),江苏镇江人,上海交通大学材料学院
博士后,韩国国家科学技术研究院(KIST )高级访问学者。专业方向:喷射成形,粉末冶金,半固态成形。
1 喷射成形技术的原理及其基本特征
20世纪70年代初,英国的Singer 教授率先提
出了喷射成形(spray for ming )工艺的概念和原理〔1〕,它又被称为喷射沉积(spray deposition )、喷射铸造(spra y casting )。其中一种典型的装置结构见图1。它的基本工艺过程是采用高压惰性气体将金属液流雾化破碎成大量细小的液滴并使其沿喷嘴轴线方向高速飞行,在这些液滴还未完全凝固前,将其沉积到具有一定形状和特定运动的接收基底上并使之成形。
1金属熔体 2漏包 3雾化器 4雾化平台
5雾化锥 6沉积坯 7接收基底 8传动机构
9沉积室 10排气及粉尘收集
图1 喷射成形装置示意图
喷射成形工艺的凝固过程显著区别于铸造和粉末冶金工艺(如图2所示),与后两种工艺相比,具有如表1所列的技术特征。雾化时金属液被高压气体击碎成很小的液滴,并与雾化气体发生强对流散热,使液滴获得很大的冷却速度(一般为102～105K/s)以及很高的轴向速度(约100m/s),雾化液滴高速撞击在预先沉积的坯体上,将已经形成的枝晶打碎,使组织球化,因此喷射成形材料具有细小的等轴晶组织,晶粒大小一般在0.9～15μm之间。喷射成形态材料中通常还伴随着低水平的溶质原子再分配、第二相细化和金属间化合物(< 15μm)。另外,由于冷却速度快,使沉积材料的固溶度得到提高且形成了一些亚稳相,在随后的热处理中合理控制析出相的析出行为可得到最佳的力学性能。由于凝固过程仅为几毫秒,几乎是原位凝固,合金元素的宏观迁移局限在晶粒范围内,因此喷射成形材料几乎没有宏观偏析。喷射成形工艺将金属熔体的雾化和沉积成形两个过程合而为一,可直接由液态金属制取接近产品最终形状的毛坯。相当于将常规粉末冶金工艺所需的制粉、储存、运输、筛分、压制烧结,甚至轧制、锻造等工序合为一步,但仍保留粉末冶金最终成形的特点,从而大大缩短生产周期,提高生产效率,降低成本。同时由于喷射成形过程在惰性气氛中完成,因此避免了粉末处理中表面氧化和各种工序中引入的杂质而带来的材料污染问题,成倍提高塑性和韧性。喷射成形的沉积实际上可看作半固态沉积层的推进而形成,因此内部结合良好,沉积态密度可达理论密度的95%以上,工艺控制合理可达99%,而且通过随后的冷加工或热加工,如热等静压、热压、真空热压、热挤压等,很容易达到完全致密化。可用喷射成形工艺制备的材料范围很宽,如Al、Mg、Cu、Ni、Ti、Co、Pb、钢铁等。另外,在制备用其它方法难以制备的材料以及金属基复合材料上喷射成形工艺有独特的优势。
表1 喷射成形与铸造、粉末冶金工艺特征比较
项目铸造粉末冶金喷射成形凝固速率/K·s-1～10102～105102～105
平均晶粒度/μm102～150.9～15晶粒形状树枝状树枝状等轴状,可用于半固态加工坯料合金相粒度/μm103<15<15
合金元素偏析距离/μm>103<101<101
合金元素含量极限一般高,难成形高,可开发新型合金,如Al-70Si 氧化物、杂质含量低高最低强度一般高高
塑性一般差好热加工性一般差好
高合金产品规模成本贵昂贵低生产效率高低高
杂质敏感性高较高低
生产过程控制要求一般较高高产品规格灵活小大,不宜太小
图2 喷射成形凝固过程示图
喷射成形工艺的凝固过程以毫秒计,比铸造工
艺低几个数量级,与快速凝固粉末冶金工艺相当,并且要在这么短的时间内完成合金组织致密和产品成形,因而对工艺的凝固过程控制要求很高。图3显示了合金组织致密与过程工艺参数间的定性关系。其中关键过程工艺参数分别是雾化锥沉积前和已沉积产品表层的固液相含量。分析和试验结果显示,致密的合金组织所对应的过程工艺参数只有很窄的变化范围。如果没有完善的工艺模型和智能化自动控制成套设备,就无法保证产品质量的稳定。产品形状精度将牵涉到成材率,必须通过智能化自动控制程序完成,才能使误差缩小。因此,喷射成形工艺的生产过程控制要求很高
。
图3 喷射成形关键过程参数对成形的影响
2 喷射成形工艺与产品的过去和现状
2.1 国际上发达国家喷射成形工艺的产业化
1974年英国的Osprey 金属有限公司成功地将Singer 提出的喷射成形原理应用于锻造毛坯的实际生产,取得了喷射成形技术的专利。在此期间,该公司对喷射成形的工艺进行了大量的研究,开发出适于喷射成形的一系列合金,设计并制造了多种喷射成形成套设备,生产出了传统方法难以得到的高性能超合金管、环、筒、棒和坯件,取得了多项专利
〔2,3〕
。1978年,喷射成形技术才显示出制备各种
不同形状、多种合金成分厚坯件的能力。Osprey 公司由此成为早期喷射成形产业的主要技术来源。美
国麻省理工学院开发出了液相动态压结(LDC -Liq -uid dynamic compaction )喷射成形技术,在严格控制
雾化气氛的前提下,利用超音速高压气体雾化得到细小、快冷的液滴〔4〕。1988年,美国加州大学Irvine 分校在喷射沉积技术基础上开发出制备金属
基复合材料的喷射共沉积技术(Spray co -deposition )〔5,6〕
,该工艺在基体金属雾化的同时,由位于雾化器侧面的喷管向基体金属雾流中喷吹入增强颗粒,制备的复合材料组织细小、性能优越。随后La wley 等人又提出了反应雾化成形技术(Reactive spray form -
ing )〔7〕,该技术将雾化成形工艺和化学反应法制备复
合材料技术结合在一起,用以制备性能优越的金属基原位自生复合材料。与此同时,一些大学和研究所在喷射成形的机制与模型化以及计算机控制方面做了许多卓有成效的工作,如美国MIT System Cor -poration 用计算机控制基板的多维移动制得复杂不对称形状的工件。
进入20世纪90年代,喷射成形产业开始蓬勃发展,年产值已经达到数十亿英镑。国际上每隔3年举行一次喷射成形国际研讨会,至今已举办了4届,大大促进了喷射成形产业的发展。目前国外从事喷射成形产业的单位〔8,9〕包括:Sandvik 公司下属的Osprey 公司、Danspray 公司、Alcoa 公司、美国海军研究所、Alusuiss 公司、British Rollomakers 公司、For ged Rolls 公司、GE 公司、Mannesmann -Demag 公司、Peak 公司、Pechiney 公司、Sandivik 公司、Swissmetal 公司、Teledyne Allvac 公司、Wieland Werke 公司、住友公司等。在世界范围内,已有几
十条生产线,产品涉及管、环、板材、棒材等,合
金体系涉及Al合金、Cu合金、Mg合金、工模具钢、高温合金、超合金、磁性合金、金属基复合材料、层状金属复合材料等等,主要应用于航空航天工业、汽车工业、电子工业以及钢铁工业等部门,部分产品如表2所示。
在铝合金民品领域,突出的例子是Al-Si系合金在汽车工业上的应用。喷射成形过共晶Al-Si 合金Si颗粒可细化到5μm,这样不仅易于机加工,而且其耐磨性能也很好。德国PEAK公司利用3台带有接收器垂直下降装置的喷射成形设备批量生产最大尺寸大Υ300m m×2500mm的过共晶型GHAl-Si17Cu4Mg合金棒材,经过多道后续热加工后,被制成Benz轿车发动机气缸内衬套,目前还联合英国Ospr ey金属有限公司共同生产过共晶Al-Si合金棒;日本住友轻金属公司同样将最大尺寸为Υ250mm×1400mm喷射成形过共晶Al-17Si-6Fe -Cu-Mg合金挤压材用于Mazda汽车的Miller循环发动机。
喷射成形技术在工业发达国家的产业化有以下特点:①对喷射成形工艺过程机理的研究已十分深入;②对喷射成形工艺过程的控制技术发展已基本完善;③沉积坯件的实收率已明显提高;④用喷射成形工艺制备的材料呈多品种发展趋势,性能与传统铸造、粉末冶金工艺所制备的材料相比明显提高,且开发出了一些传统工艺不能或难于制备的新型材料,譬如Al-70Si、Al-8.5Fe-1.3V-1. 7Si等高合金材料;⑤设备的总体设计制造逐步成熟,一些关键技术硬件、耐火材料的制备已趋稳定;⑥产业技术的发展主要依靠企业投入;⑦产业规模发展加速;⑧产品属于相应领域的尖端部分,并正在向中档扩展。
表2 部分国外喷射成形产品情况
材料公司名称生产能力(t/a)产品
铝合金(宇航及汽车工业)
德国Peak3500
Al-25Si-4Cu-1Mg合金,作奔驰(V6,
V8,V12)发动机汽缸衬套日本住友轻金属1000Al-Si合金作马自达汽车循环发动机叶片英国Osprey Metals400
高强Al-Zn,高温Al-Cu,超轻Al-Li,
金属基复合材料与Peak配套
Howmet与P&W发动机公司500发动机环形件
铜合金瑞士Swiss Metal(Boillat)
德国Wieland
两个公司
总能力>2000
取代Cu-Be的高弹性元件,Cu-Ni-Sn作
高技术通讯(电信)电极头
特殊钢和超合金(高温合金)
丹麦Danspray10000
M152抗蠕变12Cr钢,T15高速钢,D2冷
轧工具钢等
美国GE和Allvac500(单班)燃气涡轮
美国Sprayform Technologies750(两班)燃气涡轮机高温合金环件,密封件等瑞典Sandvik Steel
不锈钢管、镍合金管、复合管(用于城市
垃圾焚化炉)
轧辊材料
日本住友重工铸锻厂
英国Sheffield Forgemaster Rolls
高铬铸铁,高碳高速钢作轧辊或包覆轧辊
2.2 我国喷射成形技术的研究状况
我国真正开展喷射成形技术研究是80年代中后期,目前国内从事喷射成形技术研究的单位有:上海交通大学、中科院金属研究所、中南大学、哈尔滨工业大学、航空材料研究院、北京科技大学、北京有色金属研究总院、上海钢铁研究所、宝钢集团、湖南大学和西北工业大学等〔8～13〕。经过十几年的发展,国内各科研单位在对喷射成形工艺过程的原理研究及利用喷射成形技术制品研究方面已达到与工业发达国家十分接近的水平。总的来说与世界工业发达国家相比,差距主要表现在:①对喷射成形工艺过程的控制技术研究目前还停留在初级阶段,除上海交通大学外,工艺过程没有建立工艺模型和智能化自动控制;②一些关键的硬件技术,如雾化器结构、合金液体导出系统结构的研究,除上海交通大学外,还谈不上成套设备的集成开发;③在市场方面,国内目前仅能够追踪世界上工业发达国家的应用发展趋势,制约了喷射成形技术在国内
实用化发展的速度;④资金投入较少且分散,使得国内研究单位在喷射成形技术研究及产业化应用方面取得全面突破十分困难。
经过十多年的研究,上海交通大学的张豪等人在对工艺控制模型、雾化器结构和成套设备深入研究的基础上,提出控制往复喷射成形技术和装置〔12,13〕
,于2004年首次在我国发起成立华通喷射成形有限公司,专业从事喷射成形产业化,经过国家权威部门检测,其产品性能显著高于传统工艺,能以工业化水平生产强度高于700MPa 的铝合金,已经将有关零部件应用于军品领域。由于喷射成形组织特别精细,完全消除粗大合金相,所以能够解决高合金含量的铸造和加工难题,譬如7055铝合金,能满足四代战机、导弹、子母弹用超硬铝合金的需求。在技术上的突破包括:①建立并完善工艺模型,实现从金属熔体转移开始的智能化全自动在线控制,使得产品质量稳定性和再现性达到工业化生产水准;②自行设计雾化器,能够连续不间断稳定雾化;③具有独立设计成套设备和生产线的能
力;④产品内部组织致密,可以直接进行后续压力加工,如锻造、轧制、旋压等。表3是采用控制往复喷射成形技术生产的铝合金力学性能,图4对比了铸造和控制往复喷射成形A356铝合金微观组织,显示后者的初晶硅颗粒细小、分布均匀。目前,铝合金产品单件重量达到吨级,管材最大外径可达到800mm ,锭材直径达到600mm 。能生产铝、镁、钢、铜等金属材料,目前铝合金年产能达到2000吨。具有根据市场需求进行生产线改造和产品开发的能力。
表3 控制往复喷射成形铝合金力学性能
材料拉伸力学性能
σUTS /MPa σS /MPa δ/%A356,T6330268187A04,T6646605127075,T6690642117075+Ni +0.8Zr ,T671775177075+Ni +0.8Zr ,T6+T4
711
817
9
图4 铸造和控制往复喷射成形A356铝合金的微观组织
2.3 喷射成形工艺发展趋势
(1)大力开拓规模化产品,使单位成本显著降
低。应尽可能扩大批量(如增大熔炼容量和坯件尺寸,提高沉积速率和增加生产率等),改进产品的加工效率(如降低气体消耗),提高规模用气的效率,降低气源成本等等,从而使其能在工业规模上与铸造工艺相竞争。
(2)选准产品的市场定位,坚持铝合金、钢铁高档化定位,镁合金中高档定位,追求高附加值,形成与铸造工艺合理的市场分工。开发产品的方向包括具有极高合金含量的高强度、有陶瓷增强相的高刚度、高塑性、高耐腐蚀性材料,等等。
(3)深入开发深加工技术,拓宽应用范围。尤其是半固态加工,喷射成形产品具有可直接用于半固态加工的组织特征,以此工艺生产高档铝合金轮毂等产品,可以降低传统压力加工对超大型压力设备和昂贵模具的依赖。
(4)继续完善工艺工程技术,达到提高质量降低成本的目的。具体包括:在控制坯件形状,尺寸公差,减少坯件内部显微疏松和改善表面质量以及提高金属收得率等方面进一步提高,使其潜在的优势得以充分发挥。
(5)大力开发喷余粉末的应用市场,使其成为副产品,可以大幅度降低工艺成本。喷射成形工艺
的主要副产品是超细粉末,平均粒度不大于20μm,
可直接作为粉末产品,或者作为粉末冶金的高级原料。
2.4 喷射成形工艺对先进铝合金产业的影响
铸造工艺是传统的先进铝合金主要制备方法,存在的主要问题包括:①强度、塑性、刚度、耐热性和耐腐蚀性难以进一步提高;②由于追求极限,铸造工艺成本由于增添设备和成品率下降等迅速上升;③由于合金含量上升,塑性往往降低,因而后续压力加工成本上升、成品率降低;④由于传统先进铝合金的高成本,提高了使用门槛,严重影响整体市场规模的发展,反过来又滞后铸造工艺和压力加工工艺的开发进度。喷射成形工艺可以方便地生产先进铝合金,具有性能和综合成本双重优势,将使先进铝合金使用门槛降低,还可以进一步提高性能,在一定范围内实现以铝代钢,可以迅速培养先进铝合金的市场,并反过来促进喷射成形工艺获得规模成本优势。因此,喷射成形工艺将成为先进铝合金的主要生产工艺。
3 结语
喷射成形工艺是一种新型的快速凝固近形材料制备方法,同时具有组织精细、合金含量高、力学性能优越、生产效率高、产品规格大的优点,填补传统铸造和粉末冶金工艺的产品空白,将对铝合金性能升级和产业结构产生深远影响,推动我国先进铝合金产业的发展。参考文献:
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澳大利亚研制出铝冷轧机板型控制新技术澳大利亚工业自动化服务公司日前开发研制出铝冷轧机板型控制新技术,采用铝板带边部热喷淋技术来控制板型,并已成功应用于美国纳西州诺兰达公司的六重铝冷轧机改造。
据了解,该技术的铝板带边部热喷淋控制系统由计算机控制软件和边部热喷淋系统组成,在铝板带两边的每一边按装有两个热喷淋装置,每个装置上的喷嘴控制范围为25mm区段,由几个喷嘴组成一个整体,在轧机工作时实施边部喷淋,从而解决了铝板带边部紧的板型缺陷,提高了轧制速度,增加了每个道次的金属通过量。(米丘)
铝及铝合金焊接工艺的研究
哈尔滨理工大学荣成学院专科生毕业设计 题目：铝及铝合金焊接工艺研究专业年级： 09焊接技术及自动化 学生姓名：金杰 学号：0930150223 指导教师：杨丽丽 哈尔滨理工大学荣成学院 完成时间：2012年6月25日
专科生毕业设计（论文）评语 学院：荣成学院专业：焊接技术及自动化任务起止时间：2012年5月13日至2012年6月25日 毕业设计（论文）题目： 铝及铝合金焊接工艺研究 指导教师对毕业设计（论文）的评语： 指导教师签名：指导教师职称： 评阅教师对毕业设计（论文）的评语： 评阅教师签名：评阅教师职称： 答辩委员会对毕业设计的评语： 答辩委员会评定，该生毕业设计（论文）成绩为： 答辩委员会主席签名：职称： 年月日
专科生毕业设计（论文）任务书 学生姓名：金杰学号：0930150223 学院：荣成学院专业：焊接技术及自动化 任务起止时间：2012年5月13日至2012年6月25日 毕业设计（论文）题目： 铝及铝合金焊接工艺研究 毕业设计工作内容： 铸钢是生产中常用的材料,但是由于其成分中含有杂质较多,铸造过程中冷却缓慢,使其组织粗大偏析比较严重给焊接带来困难.本文通过对ZG270-500及其焊接接头的常见缺陷进行分析，选用适当的焊接工艺参数进行焊接，并对焊后裂纹进行探伤及修补。 1、了解毕业设计的内容，查阅资料（5月13日—5月17日） 2、对铸钢的焊接性及焊接工艺进行分析，总结ZG270-500的焊接工艺及修补措施.撰写题纲（5月17日-5月19日） 3、撰写论文（5月20日-5月21日） 资料： 1.中国机械工程学会焊接学会.焊接手册（第一卷）焊接方法与设备【M】.北京：机械工业出版社，2001 2.美国焊接学会黄静文等[译].焊接手册(第二卷）焊接方法【M】.北京：机械工艺出版社（第七版）.1988 3.关桥.刘方君.董春林.高能束流焊接技术的应用与发展趋势【C】.第九次全国焊接会议论文集.1999 4.李亚江.王娟.有色金属焊接及应用.北京：化学工艺出版社.2006 指导教师意见： 签名： 年月日系主任意见： 签名： 年月日
铝及铝合金焊接施工工艺标准
铝及铝合金焊接施工工艺标准 1 适用范围 本工艺标准适用于铝及铝合金的手工钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊的焊接。 2 施工准备 2.1 铝及铝合金的焊接除应执行本工艺标准外，还应符合国家颁布的有关标准、法律法规及规定。 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款，凡是不注日期的引用文件其最新版本适用于本标准 《铝及铝合金轧制板材》GB/T-3880-1997 《铝及铝合金热挤压管》第一部分：无缝圆管GB/T4437.1-2000 《铝及铝合金拉（轧）制无缝管》GB/T6893-2000 《铝及铝合金焊丝》GB/T10858 《铝及铝合金焊接管》GB/T10571 《铝制焊接容器》JB/T4734-2002 2.2 材料 2.2.1 一般规定 工程中使用的母材和焊丝应具备出厂质量合格证或质量复验合格报告，并优先选用已列入国家标准或行业标准的母材和焊丝，母材和焊丝应妥善保管，防止损伤、污染和腐蚀。当选用国外材料时，其使用范围应符合相应标准的规定，并应有该材料的质量证明书。 2.2.2 母材 2.2.2.1 工程选用的母材应符合现行的国家标准规定。 2.2.2.2 当对母材有特殊要求时，应在设计图样或相应的技术条件上标明。 2.2.2.3 施工单位对设备、容器和管道的材料的代用，必须事先取得原设计单位的设计修改证明文件，并对改动部位作详细记载。 2.2.2.4 损伤和锈蚀严重的母材不得在工程中使用。 2.2.3 焊接材料 2.2. 3.1 母材焊接所选用的焊丝应符合现行的国家标准《铝及铝合金焊丝》GB/T10858的规定。 2.2. 3.2 选用焊丝时应综合考虑母材的化学成分、力学性能及使用条件因素，并应符合下列规定。（1）焊接纯铝时应选用纯度与母材相同或比母材高的焊丝。 （2）焊接铝锰合金时应选用含锰量与母材相近的焊丝或铝硅合金焊丝。 （3）焊接铝镁合金时应选用含镁量与母材相同或比母材高的焊丝。 （4）异种铝及铝合金的焊接应选用与抗拉强度较高的母材相应的焊丝 2.2. 3.3 焊接时所使用的氩气应符合现行的国家标准《纯氩》GB4842的规定。 2.2. 3.4 手工钨极氩弧焊电极应选用铈钨极，也可选用钍钨极，施焊前应根据焊接电流的大小正确选用钨极直径。
喷射成型
喷射成形（Spray Forming）技术，也有人称为喷射沉积（Spray Deposition）或喷射铸造（Spray casting）技术，这是廿世纪80年代以来，工业发达国家在传统快速凝固／粉末冶金（RS/PM）工艺基础上发展起来的一种全新的先进材料制备与成形技术。喷射成形技术的基本原理是用高压惰性气体将金属液流雾化成细小液滴，并使其沿喷嘴的轴线方向高速飞行，在这些液滴尚未完全凝固之前，将其沉积到一定形状的接收体上成形。这样，通过合理地设计接收体的形状和控制其运动方式，便可以从液态金属直接制备出具有快速凝固组织特征，整体致密的圆棒、管坯、板坯、圆盘等不同形状的沉积坯。 采用喷射成形工艺制备的材料与用传统铸造或变形工艺制备的材料相比，由于在制备过程中的快速冷却使显微组织明显细化、析出相细小且均匀分布，从而使材料的化学成分和组织在宏观和微观上得到有效地控制，因此材料的力学性能几乎没有各向异性，使材料的总体性能得到了明显的提高。这种新工艺与传统的粉末冶金工艺相比，由于从冶炼到坯件成形可在一个工序完成，省去了粉末冶金制粉、混料、压坯和烧结等多道工序，且可有效地控制材料中的氧含量与纯净度，这可使材料坯件的制造成本大幅度地降低。当今，各工业发达国家利用喷射成形技术在高速钢、高温合金、铝合金、铜合金等先进材料的开发和生产方面已经取得了很大进展，其中高性能铝合金是喷射成形技术领域中最具吸引力的开发方向。 喷射成形技术的开发和应用 喷射成形技术作为一种高新技术，其产品可广泛用于航天、航空、国防、汽车、化工、海洋和石油等工业领域。 国外喷射成形技术的应用开发主要集中在圆锭坯和管坯上，对平板产品的应用较少。目前，已经能生产直径450mm和长度2500mm的棒材，其收得率可高达70%~80%，所生产的管坯直径为150~1800mm、长度为8000，其收得率为80%~90%。而成形的合金材料主要有：铝硅合金、铝锂合金、2000及7000系列铝合金、各种铜合金、不锈钢和特种合金等。这些材料已经用于火箭壳体、尾翼、涡轮发动机涡轮盘、海洋中耐腐蚀管道（IN625合金）、轧辊、导电材料（Cu-Cr、Cu-Ni-Sn等）、汽车连杆、活塞及体育器材等。其中，德国Peak 公司从九十年代末期开始采用喷射成形技术批量生产过共晶Al-Si合金，用于德国Daimler-Benz轿车发动机汽缸内衬套，成为号称世界最先进的V6和V8轿车发动机的标准部件，其年产量在2000年已达到6000吨左右。再如，日本住友轻金属（Sumitomo Light Metal）公司从九十年代开始用喷射成形技术生产最大尺寸为Ф250mm×1400mm的过共晶Al-Si系合金圆锭，其年产量已达1000吨以上，主要供给Mazda公司制造轿车发动机中的一些关键零部件。此外，美国的福特汽车公司、韩国的大宇汽车公司等分别与美国加州大学和韩国KIST中央研究院等单位合作开发了Al-Si系合金，用于生产发动机汽缸内衬材料等，已经批量生产。 国内喷射成形技术的研究与开发相对起步较晚，直到80年代末期北京航空材料研究院才研制成功了真空感应熔炼的多功能喷射成形装置，并开展了喷射成形高温合金的研究。其后，国内的一些科研院所和大学也开展了许多基础和应用研究，取得了不少的研究成果。如中南工业大学从九十年代开始研究喷射成形法制备快速凝固铝合金，现在可制备400mm×400mm×20mm 的板材，可制备直径140~350mm、长度200~400mm的管材。其制备的内径153mm的Al-8.5Fe-1.3V-1.75Si的铝合金管坯相对密度达97%以上，研制成功的200mm×200mm×200mm板坯具有良好的轧制和旋压加工性能、优异的室温和高温性能。此
目前最先进的焊接工艺 搅拌摩擦焊
目前最先进的焊接工艺，搅拌摩擦焊，你知道原理吗 搅拌摩擦焊是由英国焊接技术研究所于1991年发明的新型焊接技术，其原理如下图所示。 一根安装在主轴上的形状为蜗杆形式的搅拌针在一定压力下被插入焊缝位置，搅拌针的长度一般要比焊缝深度略浅，以此来保证主轴的轴肩能紧贴被焊接的工件表面。当工件与搅拌针和轴肩摩擦生热，焊缝附近的材料会因受热产生严重的塑性变形，但是，并不是熔化，只是成为一种“半流体”的状态，随着主轴带动搅拌针沿着焊缝的走向进给，搅拌针不断把已经处于“半流体”状态的材料搅拌到身后，当主轴离开后，这些材料将冷却固化，从而形成一条稳定的焊缝。
大家都知道，以铝合金和镁合金为代表的轻质合金是航空航天器的主要结构材料之一。然而这些轻质合金的可焊性都非常差，传统的各种熔焊工艺都无法从根本上杜绝热裂纹、气孔和夹渣等这些焊接缺陷的产生，需要靠操作者具有非常高超的技术和工艺才能保证焊接质量。并且，熔焊的高温会产生大量热量和有毒的烟气，这对操作者的身体健康也造成了很大的威胁。而搅拌摩擦焊的出现从根本上解决了这一系列问题。 其次，相较于传统熔焊工艺在焊缝附近形成重新铸造形态，搅拌摩擦焊由于主轴会给被焊接的工件部位施加一个很大的压力，所以在焊缝附近得到的是锻造形态，这种锻造形态组织比铸造形态组织致密得多，因而焊接后零件的机械性能也比传统熔焊工艺做出来的好得多。 而搅拌摩擦焊最大的优势体现在其本质是把机械能转化成焊接所需要的热能，所以可以用特定的公式相当准确的计算出焊接热及其引发的工件热变形的量，从而为事前的补偿和事后的纠正提供了几乎不依赖操作者经验的定量的依据，这是任何一种传统焊接工艺都望尘莫及的。
铝合金通用焊接工艺规程
铝合金通用焊接工艺规程 1 使用范围及目的 范围:本规范是适用于地铁铝合金部件焊接全过程的通用工艺要求。目的:与焊接相关的作业人员按标准规范作业，同时也使焊接过程检查更具可操作性。 2 焊前准备的要求 2.1 在焊接作业前首先必须根据图纸检查来料或可见的重要尺寸、形位公差和焊接质量，来料不合格不能进行焊接作业。 2.2 在焊接作业前，必须将残留在产品表面和型腔内的灰尘、飞溅、毛刺、切削液、铝屑及其它杂物清理干净。 2.3 用棉布将来料或工件上的灰尘和脏物擦干净，如果工件上有油污，使用清洗液清理干净。 2.4 使用风动不锈钢丝轮将焊缝区域内的氧化膜打磨干净，以打磨处呈白亮色为标准，打磨区域为焊缝两侧至少25mm以上。 2.5 焊前确认待焊焊缝区域无打磨时断掉的钢丝等杂物。 2.6 钢焊和铝焊的打磨、清理工具禁止混用。 2.7 原则上工件打磨后在48小时内没有进行焊接，酸洗部件在72小时内没有进行焊接，则焊前必须重新打磨焊接区域。 2.8 为保证焊丝的质量，焊丝原则上用完后再到焊丝房领用，对于晚班需换焊丝的，可以在当天白班下班前领用，禁止现场长时间(24小时以上)存放焊丝。 2.9 在焊接作业前，必须检查焊接设备和工装处于正常工作状态。焊 前应检查焊机喷嘴的实际气流量(允差为+3L/min),自动焊焊丝在8圈以下，手工焊焊丝在5圈以上，否则需要更换气体或焊丝;检查导电嘴是否拧紧，喷嘴是否需要清理。导电嘴不能只简单的采用手动拧紧，必须采用尖嘴钳拧紧。检查工装状
态是否完好，若工装有损坏，应立即通知工装管理员进行核查，并组织维修,禁止在工装异常状态下进行焊接操作。 2.10 焊接前必须检查环境的温度和湿度。作业区要求温度在5?以上，MIG焊湿度小于65,，TIG焊湿度小于70,。环境不符合要求，不能进行焊接作业。 2.11 焊接过程中不允许有穿堂风。因此，在焊接作业前必须关闭台位附近的通道门。当焊接过程中，如果有人打开台位相近处的大门，则要立即停止施焊。如果台位附近的空调风影响到焊接作业，也必须将该处空调的排风口关闭，才能进行焊接作业。 2.12 对于厚度在8mm以上(包括8mm)的铝材，焊接要预热,预热温度 80?,120?，层间温度控制在60?,100?。预热时要使用接触式测温仪进行测温，工件板厚不超过50mm时,正对着焊工的工件表面,距坡口表面4倍板厚,最多不超过50mm的距离处测量,当工件厚度超过50mm时,要求的测温点应位于至少75mm距离的母材或坡口任何方向上同一的位置,条件允许时,温度应在加热面的背面上测定,严禁凭个人感觉及经验做事。 2.13 按图纸进行组装,点焊固定,点焊要满足与焊接相同的要求,不属于焊接组成部分的点焊要尽可能在焊接时完全熔化(图纸要求的点焊 除外,如焊接垫板的固定),组焊后不能出现图纸要求之外的焊点，部件固定后按图纸要求进行尺寸、平行度、垂直度等项点的自检,自检合格后,根据图纸进行焊接，操作工人必须及时、真实填写操作记录。 2.14 当图纸要求或工艺要求使用焊接垫板时，应将焊接垫板点焊在工件上，点焊应符合焊接质量要求，点焊要求为:焊接垫板小于100mm时，在焊接垫板两端点焊固定，焊接垫板大于100mm时,根据焊接垫板长度点焊均匀分布，间距100mm。 2.15 为了避免腐蚀，铝合金配件存放时不允许直接采用钢或者铜材质的容器存放，不允许将配件直接放置在钢制的工装或地板上。 2.16 对于焊缝质量等级为
铝与铝合金的焊接方法
铝合金焊接的几种先进工艺:搅拌摩擦焊、激光焊、激光- 电弧复合焊、电子束焊。针对于焊接性不好和曾认为不可焊接的合金提出了有效的解决方法,几种工艺均具有优越性,并可对厚板铝合金进行焊接。 关键词:铝合金搅拌摩擦焊激光焊激光- 电弧复合焊电子束焊 1 铝合金焊接的特点 铝合金由于重量轻、比强度高、耐腐蚀性能好、无磁性、成形性好及低温性能好等特点而被广泛地应用于各种焊接结构产品中,采用铝合金代替钢板材料焊接,结构重量可减轻50 %以上。 铝合金焊接有几大难点: ①铝合金焊接接头软化严重,强度系数低,这也是阻碍铝合金应用的最大障碍; ②铝合金表面易产生难熔的氧化膜(Al2O3 其熔点为2060 ℃) ,这就需要采用大功率密度的焊接工艺; ③铝合金焊接容易产生气孔; ④铝合金焊接易产生热裂纹; ⑤线膨胀系数大,易产生焊接变形; ⑥铝合金热导率大(约为钢的4 倍) ,相同焊接速度下,热输入要比焊接钢材大2～4 倍。 因此,铝合金的焊接要求采用能量密度大、焊接热输入小、焊接速度高的高效焊接方法。 2 铝合金的先进焊接工艺 针对铝合金焊接的难点,近些年来提出了几种新工艺,在交通、航天、航空等行业得到了一定应用,几种新工艺可以很好地解决铝合金焊接的难点,焊后接头性能良好,并可以对以前焊接性不好或不可焊的铝合金进行焊接。 2. 1 铝合金的搅拌摩擦焊接 搅拌摩擦焊FSW( Friction Stir Welding) 是由英国焊接研究所TWI ( The Welding Institute) 1991 年提出的新的固态塑性连接工艺[1～2 ] 。图1为搅拌摩擦焊接示意图[3 ] 。其工作原理是用一种特殊形式的搅拌头插入工件待焊部位,通过搅拌头高速旋转与工件间的搅拌摩擦,摩擦产生热使该部位金属处于热塑性状态,并在搅拌头的压力作用下从其前端向后部塑性流动,从而使焊件压焊在一起。图2 为搅拌摩擦焊接过程[4 ] 。由于搅拌摩擦焊过程中不存在金属的熔化,是一种固态连接过程,故焊接时不存在熔焊的各种缺陷,可以焊接用熔焊方法难以焊接的有色金属材料,如铝及高强铝合金、铜合金、钛合金以及异种材料、复合材料焊接等。目前搅拌摩擦焊在铝合金的焊接方面研究应用较多。已经成功地进行了搅拌摩擦焊接的铝合金包括2000 系列(Al- Cu) 、5000 系列(Al - Mg) 、6000 系列(Al - Mg - Si) 、7000 系列(Al - Zn) 、8000 系列(Al - Li) 等。国外已经.进入工业化生产阶段,在挪威已经应用此技术焊接快艇上长为20 m 的结构件,美国洛克希德·马丁航空航天公司用该项技术焊接了铝合金储存液氧的低温容器火箭结构件。 铝合金搅拌摩擦焊焊缝是经过塑性变形和动态再结晶而形成,焊缝区晶粒细化,无熔焊的树枝晶,组织细密,热影响区较熔化焊时窄,无合金元素烧损、裂纹和气孔等缺陷,综合性能良好。与传统熔焊方法相比,它无飞溅、烟尘,不需要添加焊丝和保护气体,接头性能良好。由于是固相焊接工艺,加热温度低,焊接热影响区显微组织变化小,如亚稳定相基本保持不变,这对于热处理强化铝合金及沉淀强化铝合金非常有利。焊后的残余应力和变形非常小,对于薄板铝合金焊后基本不变形。与普通摩擦焊相比,它可不受轴类零件的限制,可焊接直焊缝、角焊缝。传统焊接工艺焊接铝合金要求对表面进行去除氧化膜,并在48 h 内进行加工,而搅拌摩擦焊工艺只要在焊前去除油污即可,并对装配要求不高。并且搅拌摩擦焊比熔化焊节省能源、污染小。 搅拌摩擦焊铝合金也存在一定的缺点:
铝及铝合金焊接
铝及铝合金的焊接
铝及铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。 有色金属non-ferrous metal，狭义的有色金属又称为非铁金属，是铁、锰、铬以外的所有金属的统称。广义的有色金属还包括有色合金。有色合金是以一种有色金属为基体（通常大于50%），加入一种或几种其他元素而构成的合金。随着科学技术的发展，有色金属的应用日趋广泛。虽然有色金属只占金属总量的5%左右，但有色金属在工程应用中的重要作用确实钢铁或其他材料无法代替的。有色金属具有特殊的性能，比常规钢铁材料的焊接更复杂，这给焊接工作带来很大的困难。 铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。 什么是金属盒非金属，什么是黑色金属和有色金属，什么事合什么是金属盒非金属，什么是黑色金属和有色金属，金？目前，已知的的化学元素有118 种，其中自然界只存在92 种，科学家成功研制出并已经得到承认和命名的元素有18 种，有8 种元素没有得到承认和命名。人们通常把这些元素分成金属和非金属两大类。从物理性能上来看，具有导电性、导热性、可塑性以及特殊光泽的元素叫金属，反之是非金属。常见的金属有铁、铝、铜、镁、锌等。在非金属中，常温下呈气态的有氢、氧、氩等；常温下呈液态的有溴；常温下呈固态的有碳、硼等。 金属又可分为黑色金属和有色金属两大类。黑色金属通常是指铁、铬、锰和铁基合金，其他的金属合金称为有色金属。 合金是有两种或两种以上的金属元素与非金属元素所组合成的具有合金性质的物质。3A21 就是由铝和锰组成的以铝为基的合金。 有色金属的分类有色金属按其性质、用途、产量及其在地壳中的储量状况一般分为有色轻金属、有色重金属、贵金属、稀有金属和半金属五大类。在稀有金属中，根据其物理化学性质、原料的共生关系、生产工艺流程等特点，又分稀有轻金属、稀有重金属、稀有难熔金属、稀散金属、稀土金属、稀有放射性金属。
焊接工艺评定规范
焊接工艺评定规范 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 焊接工艺评定(Welding Procedure Qualification，简称WPQ) 为验证所拟定的焊件焊接工艺的正确性而进行的试验过程及结果评价。焊接工艺评定是保证质量的重要措施，为正式制定焊接工艺指导书或焊接工艺卡提供可靠依据。 目的 1.评定施焊单位是否有能力焊出符合相关国家或行业标准、技术规范所要求的焊接接头; 2.验证施焊单位所拟订的焊接工艺规程(WPS或pWPS)是否正确。 3.为制定正式的焊接工艺指导书或焊接工艺卡提供可靠的技术依据。 意义 焊接工艺是保证焊接质量的重要措施，它能确认为各种焊接接头编制的焊接工艺指导书的正确性和合理性。通过焊接工艺评定，检验按拟订的焊接工艺指导书焊制的焊接接头的使用性能是否符合设计要求，并为正式制定焊接工艺指导书或焊接工艺卡提供可靠的依据。 焊接工艺评定应用范围： 1、适用于锅炉，压力容器，压力管道，桥梁，船舶，航空航天，核能以及承重钢结构等钢制设备的制造、安装、检修工作。 2、适用于气焊，焊条电弧焊，钨极氩弧焊，熔化极气体保护焊，埋弧焊，等离子弧焊，电渣焊等焊接方法。评定过程： 1、拟定预备焊接工艺指导书（Preliminary Welding Procedure Specification，简称PWPS) 2、施焊试件和制取试样
3、检验试件和试样 4、测定焊接接头是否满足标准所要求的使用性能 5、提出焊接工艺评定报告对拟定的焊接工艺指导书进行评定 工艺评定常规测试 >>外观检测 >>无损探伤 >>拉伸测试 >>弯曲测试 >>冲击测试 >>硬度测试 >>低倍金相测试 >>表面裂纹检测 工艺评定相关标准 评定参考标准： 工艺评定的标准国内标准 SY∕T4103－1995 （相当于API 1104) NB/T47014-2011 《承压设备用焊接工艺评定》 SY∕T0452－2002 《石油输气管道焊接工艺评定方法》（注：供石油，化工工艺评定）JGJ81－2002 《建筑钢结构焊接技术规程》（注：公路桥梁工艺评定可参照执行）GB50236－98 《现场设备，工业管道焊接工程施工及压力管道工艺评定》 《蒸汽锅炉安全技术监察规程（1996）》注：起重行业工艺评定借用此标准 欧洲标准
铝合金焊接工艺
铝合金焊接工艺 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】
铝合金焊接工艺 铝合金具有较高的比强度、断裂韧度、疲劳强度和耐腐蚀稳定性，并且工艺成形性和焊接性能良好，MIG焊是铝合金焊接的主要方法之一。由于铝合金表面华丽的色泽等诸多优点而被广泛应用于航空、航天及其它运载工具的结构材料；如运载火箭的液体燃料箱，超音速飞机和汽车的结构件以及轻型战车的装甲等。本文主要研究了MIG焊接6063铝合金的工艺方法。 焊接材料 焊接所采用的母材为6063铝合金，焊接壁厚在3mm以上时，开V形坡口，夹角为60°～70°，空隙不得大于1mm，以多层焊完结；焊丝所用的材料为5356铝合金焊丝；壁厚在3mm以下时，不开坡口，不留空隙，不加填充丝；焊接薄铝件, 最好是用低温铝焊条WE53。 焊前准备 坡口加工 铝材可采用机械或等离子弧等方法切割下料。 坡口加工采用机械加工法。加工坡口表面高应平整、无毛刺和飞边。 坡口形式和尺寸根据接头型式，母材厚度、焊接位位置、焊接方法、有无垫板及使用条件。 焊接工艺参数的选择 应在焊接工艺规程规定的范围内正确选用焊接工艺参数
表1手工钨术氩弧焊接工艺参数 焊前清洗 首先，用丙酮等有机溶液除去油污，两侧坡口的清理范围不小于50mm，坡口及其附近（包括垫板)的表面应用机械法清理至露出金属光泽。焊丝去除油污后，应采用化学法除去氧化膜，可用5%～10%的NaOH溶液在70℃下浸泡30～60s，清水冲洗后，再用10%的HNO3常温下浸2min，清水冲洗干净后干燥处理。清理后的焊件、焊丝在4h内应尽快完成施焊。 焊接工艺要求 定位焊缝应符合下列规定： 1）焊件组对可在坡口处点焊定位，也可以坡口内点固。焊接定位焊缝时，选用的焊丝应与母材相匹配。 2）定位焊缝就有适当的长度，间距和高度，以保证其有足够的强度面不致在焊接过程中开裂。 3）定位焊缝如发现缺陷应及时处理。对作为正式焊缝一部分的根部定位焊缝，还应将其表面的黑料，氧化膜清除，并将两端修整成缓坡型。
铝合金焊接通用工艺规范(定版)
铝合金焊接工艺规范 技术部 编制 审核 批准 ××工业有限公司 2012.6.26
前言 本规范根据××工业有限公司，定制与实施设计规范、工艺规范、试验规范的要求，按《企业标准编写的一般规定》，为明确铝合金焊接的工艺要求而制定。 本规范是公司在铝合金焊接中的经验总结，对于生产起指导作用。 本规范编制部门：技术部 本规范制定日期：2012－6－26。
一、目的 为规范焊工操作，保证焊接质量，不断提高焊工的实际操作技术水平,特编制本规范。 二、编制依据 1. GB/T 985.3 《铝及铝合金气体保护焊推荐坡口》 2. GB/T10858-2008《铝及铝合金焊丝》 3. GB/T24598-2009《铝及铝合金熔化焊焊工技能评定》 4. GBT3199-2007 《铝及铝合金加工产品贮存及包装》 5. GBT22087-2008《铝及铝合金弧焊接头缺欠质量》 6.有关产品设计图纸 三、焊前准备 3.1 焊接材料 铝板 3A21(原LF21)及铝合金型材。 焊丝：S311铝硅焊丝 ER4043 直径φ2，φ3，焊丝应有制造长的质量合格证，领取和发放由管理员统一管理。铝硅焊丝抗裂性好，通用性大。 3.2 氩气 氩气瓶上应贴有出厂合格标签，其纯度≥99.99%，所用流量8-16升/分钟，气瓶中 的氩 气不能用尽，瓶内余压不得低于0.5MPa ，以保证充氩纯度。氩气应符合 GB/T4842-1995。 3.3 焊接工具 ①采用交流电焊机，本厂用WSME-315(J19)。 ②选用的氩气减压流量计应开闭自如，没有漏气现象。切记不可先开流量计、后开气 瓶，造成高压气流直冲低压，损坏流量计；关时先关流量计而后关氩气瓶。 ③输送氩气的胶皮管，不得与输送其它气体的胶皮管互相串用，可用新的氧气胶皮管
铝合金焊接质量控制手册
铝合金焊接质量控制手 册 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】
铝合金焊接质量控制手册Quality Control Manual Of Aluminium And Aluminium alloys Welding 编制： 审核： 会签： 批准：
目录 catalog 1前言(f o r e w o r d) (3) 2标准及术语(s t a n d a r d a n d t e c h n i c a l t e r m s) (3) 3职责与权限(r e s p o n s i b i l i t y a n d a u t h o r i t y) (3) 4合同评审及设计评审 (11) (contract and design evaluation) 5分包(s u b c o n t r a c t) (13) 6焊接人员（w e l d e r） (13) 7检验人员（i n s p e c t o r a n d t e s t e r） (14) 8设备及工装（e q u i p m e n t a n d f i x t u r e） (14) 9焊接作业（w e l d i n g o p e r a t i o n） (16) 10母材与焊接材料(b a s e m e t a l a n d w e l d i n g m a t e r i a l) (17) 11储存与搬运(s t o r e a n d h a n d l i n g) (18) 12焊前热处理和焊后热处理 (18) (heat treatment before and after welding) 13焊接相关检验 (18) (relative welding inspection and test) 14不合格品及其纠正 (20) (unqualified products and correction) 15校准(a l i g n m e n t) (20) 16标识及可追溯性(m a r k a n d t r a c e a b i l i t y) (20) 17质量记录(q u a l i t y r e c o r d) (21) 1 前言 本手册对公司铝合金焊接质量控制的有关活动做出了规定，符合DIN6700《轨道车辆及其部件焊接》中的最高级别C1级（安全性高的轨道车辆部件）的有关规定。 本手册是对公司《质量手册》的完善和补充，专门用于描述铝合金焊接质量控制的有关活动，要求各有关单位遵照执行。 本手册适用的产品范围：轨道车辆铝合金车体及其部件焊接。 2 标准及术语 本手册所采用的标准是DIN6700系列标准及其引用的相关标准，本手册所采用的术语与标准中的术语一致，不再赘述。
6063铝合金焊接工艺
铝合金焊接工艺 铝合金具有较高的比强度、断裂韧度、疲劳强度和耐腐蚀稳定性，并且工艺成形性和焊接性能良好，MIG焊是铝合金焊接的主要方法之一。由于铝合金表面华丽的色泽等诸多优点而被广泛应用于航空、航天及其它运载工具的结构材料；如运载火箭的液体燃料箱，超音速飞机和汽车的结构件以及轻型战车的装甲等。本文主要研究了MIG焊接6063铝合金的工艺方法。 焊接材料 焊接所采用的母材为6063铝合金，焊接壁厚在3mm以上时，开V形坡口，夹角为60°～70°，空隙不得大于1mm，以多层焊完结；焊丝所用的材料为5356铝合金焊丝；壁厚在3mm以下时，不开坡口，不留空隙，不加填充丝；焊接薄铝件, 最好是用低温铝焊条WE53。 焊前准备 坡口加工 铝材可采用机械或等离子弧等方法切割下料。 坡口加工采用机械加工法。加工坡口表面高应平整、无毛刺和飞边。 坡口形式和尺寸根据接头型式，母材厚度、焊接位位置、焊接方法、有无垫板及使用条件。 焊接工艺参数的选择 应在焊接工艺规程规定的范围内正确选用焊接工艺参数 表1手工钨术氩弧焊接工艺参数
焊前清洗 首先，用丙酮等有机溶液除去油污，两侧坡口的清理范围不小于50mm，坡口及其附近（包括垫板)的表面应用机械法清理至露出金属光泽。焊丝去除油污后，应采用化学法除去氧化膜，可用5%～10%的NaOH溶液在70℃下浸泡30～60s，清水冲洗后，再用10%的HNO3常温下浸2min，清水冲洗干净后干燥处理。清理后的焊件、焊丝在4h 内应尽快完成施焊。 焊接工艺要求 定位焊缝应符合下列规定： 1）焊件组对可在坡口处点焊定位，也可以坡口内点固。焊接定位焊缝时，选用的焊丝应与母材相匹配。 2）定位焊缝就有适当的长度，间距和高度，以保证其有足够的强度面不致在焊接过程中开裂。 3）定位焊缝如发现缺陷应及时处理。对作为正式焊缝一部分的根部定位焊缝，还应将其表面的黑料，氧化膜清除，并将两端修整成缓坡型。
铝及铝合金焊接工艺参数介绍步骤及注意事项
铝及铝合金的焊接工艺技术参数介绍、方法、步 骤及注意事项 一、为什么MIG焊铝的工艺难题较多 答：MIG焊铝的工艺难题主要有： （1）铝及铝合金的熔点低（纯铝660℃），表面生成高熔点氧化膜（AL2O3 2050℃），容易造成焊接不熔合； （2）低熔点共晶物和焊接应力，容易产生焊接热裂纹； （3）母材、焊材氧化膜吸附水分，焊缝容易产生气孔； （4）铝的导热性是钢的3倍，焊缝熔池的温度场变化大，控制焊缝成型的难度较大； （5）焊接变形较大。 二、铝及铝合金焊接难点 （1）强的氧化能力铝在空气中极易与氧结合生成致密结实的Al2O3膜薄，厚度约μm。Al2O3的熔点高达2050℃，远远超过铝及铝合金的熔点（约660℃），而且体积质量大，约为铝的倍。焊接过程中，氧化铝薄膜会阻碍金属之间的良好结合，并易形成夹渣。氧化膜还会吸附水分，焊接时会促使焊缝生成气孔。因此，焊前必须严格清理焊件表面的氧化物，并加强焊接区域的保护。 （2）较大的热导率和比热容铝及铝合金的热导率和比热容约比钢大1倍，焊接过程中大量的热量被迅速传导到基体金属内部。因此，焊接铝及铝合金比钢要消耗更多的热量，焊前常需采取预热等工艺措施。 （3）热裂纹倾向大线膨胀系数约为钢的2倍，凝固时的体积收缩率达%左右，因此焊接某些铝合金时，往往由于过大的内应力而产生热裂纹。生产中常用调整焊丝成分的方法来防止产生热裂纹，如使用焊丝HS311。? （4）容易形成气孔形成气孔的气体是氢。氢在液态铝中的溶解度为100g，而在660℃凝固温度时，氢的溶解度突降至100g，使原来溶解于液态铝中的氢大量析出，形成气泡。同时，铝和铝合金的密度小，气泡在熔池中的上升速度较慢，
冲压成形工艺
冲压成形工艺 集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
冲压成型资料 1 冲压成型工艺定义： 冲压工艺是通过模具对毛坯施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的工件的加工方法。冲压工艺的应用范围十分广泛，既可以加工金属板料、棒料，也可以加工多种非金属材料。由于加工通常是在常温下进行的，故又称为冷冲压。 2冲压工艺的特点： 2.1 用冷冲压加工方法可以得到形状复杂、用其他加工方法难以加工的工件，如薄壳零件等。冷冲压件的尺寸精度是由模具保证的，因此，尺寸稳定，互换性好。 2.2 材料利用率高，工件重量轻、刚性好、强度高、冲压过程耗能少。因此，工件的成本较低。 2.3 操作简单、劳动强度低、易于实现机械化和自动化、生产率高。 2.4 冲压加工中所用的模具结构一般比较复杂，生产周期较长、成本较高， 3 冲压材料的基本要求： 冲压所用的材料，不仅要满足产品设计的技术要求，还应当满足冲压工艺的要求和冲压后的加工要求 (如切削加工、电镀、焊接等)。冲压工艺对材料的基本要求主要有： 3.1 对冲压成形性能的要求： 对于成形工序，为了有利于冲压变形和制件质量的提高，材料应具有：良好的塑性(均匀伸长率δb高)、屈强比(σs/σb)小、板厚方向性系数大、板平面方向性系数小、材料的屈服强度与弹性模量的比值 (σs /E)小。
对于分离工序，并不需要材料有很好的塑性，但应具有一定的塑性。塑性越好的材料，越不易分离。 3.2 对材料厚度公差的要求： 材料的厚度公差应符合国家规定标准。因为一定的模具间隙适用于一定厚度的材料，材料厚度公差太大，不仅直接影响制件的质量，还可能导致模具和冲床的损坏。 3.3 对表面质量的要求 材料的表面应光洁平整，无分层和机械性质的损伤，无锈斑、氧化皮及其它附着物。表面质量好的材料，冲压时不易破裂，不易擦伤模具，工件表面质量也好。 4 冲压常用材料： 冷冲压用材料大部分是各种规格的板料、带料和块料。板料的尺寸较大，一般用于大型零件的冲压。对于中小型零件，多数是将板料剪裁成条料后使用。带料 (又称卷料)有各种规格的宽度，展开长度可达几十米，适用于大批量生产的自动送料，材料厚度很小时也可做成带料供应。块料只用于少数钢号和价钱昂贵的有色金属的冲压。 4.1 黑色金属普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、不锈钢、电工硅钢等。 对冷轧钢板，根据国家标准GB708-88规定，按轧制精度（钢板厚度精度）可分为A、B级： A──较高精度； B──普通精度。
铝制压力容器焊接工艺规程
铝制压力容器焊接工艺规程 1 适用范围 本工艺标准适用于铝及铝合金压力容器的手工钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊的焊接; 2 准备 2.1 铝及铝合金的焊接除应执行本工艺标准外,还应符合国家颁布的有关标准、法律法规及规定; 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款,凡是不注日期的引用文件其最新版本适用于本标准 《铝及铝合金轧制板材》 《铝及铝合金热挤压管》第一部分：无缝圆管 《铝及铝合金拉（轧）制无缝管》 《铝及铝合金焊丝》 《铝及铝合金焊接管》 《铝制焊接容器》 2.2 材料 2.2.1 一般规定 工程中使用的母材和焊丝应具备出厂质量合格证或质量复验合格报告,并优先选用已列入国家标准或行业标准的母材和焊丝,母材和焊丝应妥善保管,防止损伤、污染和腐蚀;当选用国外材料时,其使用范围应符合相应标准的规定,并应有该材料的质量证明书; 2.2.2 母材 2.2.2.1 工程选用的母材应符合现行的国家标准规定; 2.2.2.2 当对母材有特殊要求时,应在设计图样或相应的技术条件上标明; 2.2.2.3 施工单位对设备、容器和管道的材料的代用,必须事先取得原设计单位的设计修改证明文件,并对改动部位作详细记载; 2.2.2.4 损伤和锈蚀严重的母材不得在工程中使用; 2.2.3 焊接材料 2.2. 3.1 母材焊接所选用的焊丝应符合现行的国家标准《铝及铝合金焊丝》GB/T10858的规定; 2.2. 3.2 选用焊丝时应综合考虑母材的化学成分、力学性能及使用条件因素,并应符合下列规定; （1）焊接纯铝时应选用纯度与母材相同或比母材高的焊丝; （2）焊接铝锰合金时应选用含锰量与母材相近的焊丝或铝硅合金焊丝; （3）焊接铝镁合金时应选用含镁量与母材相同或比母材高的焊丝; （4）异种铝及铝合金的焊接应选用与抗拉强度较高的母材相应的焊丝 2.2. 3.3 焊接时所使用的氩气应符合现行的国家标准《纯氩》GB4842的规定; 2.2. 3.4 手工钨极氩弧焊电极应选用铈钨极,也可选用钍钨极,施焊前应根据焊接电流的大小正确选用钨极直径; 2.3 作业人员 2.3.1 铝及铝合金施工应具有符合国家质量技术监督或国家压力容器、压力管道监察机构有关法规要求的质量管理体系; 2.3.2 主要作业人员：焊工,管道工,无损探伤工
铝合金焊接工艺
铝合金焊接工艺 TPMK standardization office【 TPMK5AB- TPMK08- TPMK2C- TPMK18】
铝合金焊接工艺 铝合金具有较高的比强度、断裂韧度、疲劳强度和耐腐蚀稳定性，并且工艺成形性和焊接性能良好，MIG焊是铝合金焊接的主要方法之一。由于铝合金表面华丽的色泽等诸多优点而被广泛应用于航空、航天及其它运载工具的结构材料；如运载火箭的液体燃料箱，超音速飞机和汽车的结构件以及轻型战车的装甲等。本文主要研究了MIG焊接6063铝合金的工艺方法。 1.1焊接材料 焊接所采用的母材为6063铝合金，焊接壁厚在3mm以上时，开V形坡口，夹角为60°～70°，空隙不得大于1mm，以多层焊完结；焊丝所用的材料为5356铝合金焊丝；壁厚在3mm以下时，不开坡口，不留空隙，不加填充丝；焊接薄铝件, 最好是用低温铝焊条WE53。 1.2焊前准备 1.2.1 坡口加工 铝材可采用机械或等离子弧等方法切割下料。 坡口加工采用机械加工法。加工坡口表面高应平整、无毛刺和飞边。 坡口形式和尺寸根据接头型式，母材厚度、焊接位位置、焊接方法、有无垫板及使用条件。 1.2.2 焊接工艺参数的选择 应在焊接工艺规程规定的范围内正确选用焊接工艺参数
表1手工钨术氩弧焊接工艺参数 2.1焊前清洗 首先，用丙酮等有机溶液除去油污，两侧坡口的清理范围不小于50mm，坡口及其附近（包括垫板)的表面应用机械法清理至露出金属光泽。焊丝去除油污后，应采用化学法除去氧化膜，可用5%～10%的NaOH溶液在70℃下浸泡30～60s，清水冲洗后，再用10%的HNO3常温下浸2min，清水冲洗干净后干燥处理。清理后的焊件、焊丝在4h内应尽快完成施焊。 3.1焊接工艺要求 3.1.1 定位焊缝应符合下列规定： 1）焊件组对可在坡口处点焊定位，也可以坡口内点固。焊接定位焊缝时，选用的焊丝应与母材相匹配。 2）定位焊缝就有适当的长度，间距和高度，以保证其有足够的强度面不致在焊接过程中开裂。 3）定位焊缝如发现缺陷应及时处理。对作为正式焊缝一部分的根部定位焊缝，还应将其表面的黑料，氧化膜清除，并将两端修整成缓坡型。
铝及铝合金焊接工艺参数介绍步骤及注意事项
铝及铝合金的焊接工艺技术参数介绍、方法、步骤及注意事项MIG焊铝的工艺难题较多一、为什么MIG答：焊 铝的工艺难题主要有：AL2O3 ，（纯铝1）铝及铝合金的熔点低660℃）表面生成高熔点氧化膜（（2050℃），容易造成焊接不熔合；）低熔点共晶物和焊接应力，容易产生焊接热裂纹；（2 （3）母材、焊材氧化膜吸附水分，焊缝容易产生气孔； 倍，焊缝熔池的温度场变化大，控制焊缝成型的（4）铝的导热性是钢的3 难度较大；5（）焊接变形较大。二、铝及铝合金焊接难点膜薄，Al2O3（1） 强的氧化能力铝在空气中极易与氧结合生成致密结实的℃，远远超过铝及铝合金的熔点（约0.1μm厚度约。Al2O3的熔点高达2050倍。焊接过程中，氧化铝薄膜会阻碍660℃），而且体积质量大，约为铝的1.4焊接时会促使焊缝金属之间的良好结合，并易形成夹渣。氧化膜还会吸附水分，生成气孔。因此，焊前必须严格清理焊件表面的氧化物，并加强焊接区域的保护。倍，铝及铝合金的热导率和比热容约比钢大12（）较大的热导率和比热容焊接铝及铝合金比钢焊接过程中大量的热量被迅速传导到基体金属内部。因此，要消耗更多的热量，焊前常需采取预热等工艺措施。6.5%凝固时的体积收缩率达倍，）热裂纹倾向大（3 线膨胀系数约为钢的2生产中常往往由于过大的内应力而产生热裂纹。左右，因此焊接某些铝合金时，。用调整焊丝成分的方法来防止产生热裂纹，如使用焊丝HS311形成气孔的气体是氢。氢在液态铝中的溶解度为）容易形成气孔（4 使原来溶0.04ml/100g℃凝固温度时，而在0.7mL/100g，660氢的溶解度突降至，解于液态铝中的氢大量析出，形成气泡。同时，铝和铝合金的密度小，气泡在熔 池中的上升速度较慢，加上铝的导热性强，熔池冷凝快，因此，上升的气泡往往焊接材料及母材表面氧来不及逸出，留在焊缝内成为气孔。弧柱气氛中的水分、化膜吸附的水分都是氢的主要来源，因此焊前必须严格做好焊件的表面清理工作。强度降低）接头不等强度铝及铝合金的热影响区由于受热而发生软化、（5纯铝及非热处理强化铝合金接头的强度约为母材使接头与母材无法达到等强度。。～～的75%100%；热处理强化铝合金的接头强度较小，只有母材的40%505所以不易（6）焊穿铝及铝合金从固态转变为液态时，无明显的颜色变 化，判断母材温度，施焊时常会因温度过高无法察觉而导至焊穿。三、铝及铝合金焊前应进行哪些准备工作？这是防止产生1（）焊前清理清 理的目的是去除焊件表面的氧化膜和油污，气孔、夹渣的重要措施。效率高、质量稳定、适用于清理焊丝及尺寸不大、成批生产的a 化学清洗 焊件。化学清洗分浸洗法和擦洗法两种，清洗剂及清洗工艺，见表。1铝及铝合金的化学清洗法表1
五金冲压拉伸成型加工工艺的种类型解析
五金冲压拉伸成型加工工艺的16种类型 内容来源网络，由深圳机械展收集整理！ 更多冲床及冲压自动化生产线技术，就在深圳机械展！ 拉伸成型加工是利用模具将平板毛坯成形为开口空心零件的冲压加工方法。拉伸作为主要的冲压工序之一，应用广泛。用拉伸工艺可以制成圆筒形、矩形、阶梯形、球形、锥形、抛物线形及其他不规则形状的薄壁零件，如果与其他冲压成形工艺配合，还可制造形状更为复杂的零件。 使用冲压设备进行产品的拉伸成型加工，包括：拉伸加工、再拉伸加工、逆向拉伸以及变薄拉伸加工等。 拉伸加工：使用压板装置，利用凸模的冲压力，将平板材的一部分或者全部拉入凹模型腔内，使之成形为带底的容器。容器的侧壁与拉伸方向平行的加工，是单纯的拉伸加工，而对圆锥（或角锥）形容器、半球形容器及抛物线面容器等的拉伸加工，其中还包含扩形加工。 再拉伸加工：即对一次拉伸加工无法完成的深拉伸产品，需要将拉伸加工的成形产品进行再次拉伸，以增加成形容器的深度。 逆向拉伸加工：将前工序的拉伸工件进行反向拉伸，工件内侧变成外侧，并使其外径变小的加工。 变薄拉伸加工：用凸模将已成形容器挤入比容器外径稍小的凹模型腔内，使带底的容器外径变小，同时壁厚变薄，既消除壁厚偏差，又使容器表面光滑。 使用冲压设备进行五金冲压拉伸加工时，包括以下16种类型： 1、圆筒拉伸加工（Round drawing）：带凸缘（法兰）圆筒产品的拉伸。法兰与底部均为平面形状，圆筒侧壁为轴对称，在同一圆周上变形均匀分布，法兰上毛坯产生拉深变形。
2、椭圆拉伸加工（Ellipse drawing）：法兰上毛坯的变形为拉伸变形，但变形量与变形比沿轮廓形状相应变化。曲率越大的部分，毛坯的塑性变形量就越大；反之，曲率越小的部分，毛坯的塑性变形越小。 3、矩形拉伸加工（Rectangular drawing）：一次拉伸成形的低矩形件。拉伸时，凸缘变形区圆角处的拉伸阻力大于直边处的拉伸阻力，圆角处的变形程度大于直边处的变形程度。 4、山形拉伸加工（Hill drawing）：冲压件的侧壁为斜面时，侧壁在冲压过程中是悬空的，不贴模，直到成形结束时才贴模。成形时侧壁的不同部位变形特点不完全相同。 5、丘形拉伸加工（Hill drawing）：丘形盖板件在成形过程中的坯件变形不是简单的拉伸变形，而是拉伸和胀形变形同时存在的复合成形。压料面上坯件的变形为拉伸变形（径向为拉应力，切向为压应力），而轮廓内部（特别是中心区域）坯件的变形为胀形变形（径向和切向均为拉应力）。