有色金属焊接PPT课件
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一、概述
§6 有色金属焊接
1、铝的性能特点
密度小;导电及导热性能好;抗大气腐蚀性好;塑性高; 强度低;无磁性; 无打击火花;加工工艺性好等。
-
1
线膨胀系数大，比热大，是钢的1倍； 比热大，是钢的2倍； 密度小； 晶型是Biblioteka Baidu心立方，没有同素异构转变，塑性好， 无低温脆性转变，但强度比较低。
-
铝合金2的焊接
2、铝合金的分类
按合金化系列，铝及其合金分为：工业纯铝（1××× 系）、铝铜合金（2×××系）、铝锰合金（3××× 系）、铝硅合金（4×××系）、铝镁合金（5××× 系）、铝镁硅合金（6×××系）、铝锌镁铜合金 （7×××系）。 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。 按产品成形方法不同，分为：变形铝及铝合金、铸造铝 合金。
Al-Si Al-Si-Mg Al-Si-Cu
Al-Cu
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
力学性能高 强度最好
2A11 7A04
锻造性能好，耐热性能好
6A02 2A70
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
时效强化提铝合金强度, 但耐蚀性不高。LY1、 LY11、LY12。
C、超硬铝合金 ( LC ) Al – Zn – Mg – Cu 通过
时效强化和形成的强化相, 使铝合金达到最高的硬度和 强度。但耐蚀性较差。LC4、 LC9。
-
飞机翼梁(腹板为硬铝合金)
飞机主起落架
8
D、锻铝合金 ( LD ) : Al – Mg – Si – Cu 具有良好的热塑性,通过固溶处理和人工时效来
预防： 严格清理焊件表面的氧化物； 对熔池及高温区金属应进行有效保护，防止在焊接过程中的再氧化。
-
14
2、焊接时耗能大
铝合金的熔点虽低，但其比热容高（约是钢的2倍），热导率大（约 是钢的3倍），线膨胀系数大（约是铁的2倍）。因此，焊接铝及铝合金 比焊接钢要消耗更多的热量，为防止变形，必须采用能量集中、功率密 度大的热源，有时还需采用预热等工艺措施。
A、防锈铝合金 ( LF ) : Al – Mn 通过固溶强化提高铝合金的强度和抗蚀性 ( 比纯铝好 )。
例如:LF21。 Al – Mg 通过固溶强化提高铝合金的强度和抗蚀性 ( 比纯铝轻 )。
例如:LF2、LF6等。
不能热处理强化。
-
7
B、硬铝合金 ( LY ) Al – Cu – Mg 通过
提高铝合金的力学性能。LD5、LD6、LD10。
制造形状复杂的大型 锻件，如内燃机的活 塞、汽缸等。
压气机叶片
-
9
铝合金的分类
分类
合金名称
非热处理强
化铝合
变
金
形
铝
合 热处理强化
金
铝合金
防锈铝
硬铝 超硬铝
锻铝
铸造铝合金
铝硅合金
特殊铝合金
铝铜铸造合 金
铝镁铸造合 金
合金系 Al-Mn Al-Mg Al-Cu-Mg Al-Cu-Mg-Zn Al- Mg-Si- Cu Al-Cu-Mg-Fe-Ni
牌号中第一、三、四位为阿拉伯数字，第二位为英文 大写字母Ａ、Ｂ或其他字母（有时也用数字）。
第一位数字为2～9，表示变形铝合金的不同组别， 其中“2”表示铝铜合金，“3”表示铝锰合金，“4” 表示铝硅合金等；最后两位数字为合金的编号， 没有特殊意义，仅用来区分同一组别中的不同合 金； 如果第二位字母为A，则表示原始合金，如果是B 或其他字母，则表示原始合金的改型合金，如果 是数字，则0表示原始合金，1～9表示改型合金。
-
3
-
4
Cu、Mg和 Mn能提高强度， Ti能细化晶粒， Mg能防止海水的 腐蚀，Ni能提高 耐热性。
-
5
形变铝合金
不能热处理强化铝合 金:主要在1、3、5系 列
铝合金 的分类
（合金元素及 加工工艺性）
能热处理强化铝合 金: 2、6、7和8系列
铸造铝合金
-
6
3、常用的铝合金
按化学成分和性能特点，分为防锈铝、硬铝、超硬铝和锻铝。
耐热性好，铸造性能与抗蚀性 差
ZL102 ZL101 ZL107 ZL201
力学性能高，抗蚀性好
ZL301
-
10
铝及其合金的牌号、成分及性能
纯铝牌号以国际四位数字体系表达：
如1A99表示铝的质量分数为 99.99 ％的原始纯 铝；
1B99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；
-
15
氢的来源： （1）弧柱气氛中的水分、焊材及母材所吸附的水分；
氢在铝中的溶解度（pH2=101kPa)
-
16
冷却速度很大时，在凝固点以上溶解度差形成的气孔虽 然不多，但来不及逸出，形成粗大孤立的皮下气孔。
铝合金焊接中的“皮下气孔”（LF6，TIG）
-
17
冷却速度较小，在凝固点溶解度发生突变，沿结晶的层状 线形成均布形式的“结晶层气孔”。
-
11
常用的纯铝牌号有1A99、1A97、1A93、 1A90、1A85、1A70、1060、1050、1035、 1200。
纯铝的主要用途是代替贵重的铜合金，制 作导线、电器元件及换热器件；制作各种 要求质轻、导热、耐大气腐蚀但强度不高 的器具；配制各种铝合金。
-
12
变形铝合金的牌号也用四位国际字符体系来表示。 例如，2A11表示铝铜原始合金；5A05表示铝镁原 始合金，5B05表示铝镁改型合金。
3、气孔倾向性大
氢是铝在熔焊时产生气孔的主要原因。
氢气孔易产生的原因： （1）氢在液态和固态铝中的溶解度相差很大（近20倍），高温下溶入的 大量气体，在焊后冷却凝固过程中由于溶解度的变化要析出大量气体。 （2）铝和铝合金的导热能力强，焊后冷却速度快，不利于气体的析出； （3）铝和铝合金的密度小，气泡上浮速度慢。
-
13
二、铝和铝合金的焊接性
1、容易氧化
铝的化学性质活泼，与氧的亲和力很强，在空气中极易与氧结合生成 致密的氧化铝（Al2O3）膜，氧化膜对焊接过程造成以下影响：
熔点高达2050℃（而铝只有600℃），易形成未熔合； 密度大（Al2O3为3.965g/cm3），约为铝的1.4倍，易形成夹渣； 氧化铝膜存在于熔池表面时，影响电弧的稳定燃烧，阻碍焊接过程的 正常进行； 氧化膜对水分有很高的吸附能力，在焊接时会促使焊缝中生成气孔。
§6 有色金属焊接
1、铝的性能特点
密度小;导电及导热性能好;抗大气腐蚀性好;塑性高; 强度低;无磁性; 无打击火花;加工工艺性好等。
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线膨胀系数大，比热大，是钢的1倍； 比热大，是钢的2倍； 密度小； 晶型是Biblioteka Baidu心立方，没有同素异构转变，塑性好， 无低温脆性转变，但强度比较低。
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铝合金2的焊接
2、铝合金的分类
按合金化系列，铝及其合金分为：工业纯铝（1××× 系）、铝铜合金（2×××系）、铝锰合金（3××× 系）、铝硅合金（4×××系）、铝镁合金（5××× 系）、铝镁硅合金（6×××系）、铝锌镁铜合金 （7×××系）。 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。 按产品成形方法不同，分为：变形铝及铝合金、铸造铝 合金。
Al-Si Al-Si-Mg Al-Si-Cu
Al-Cu
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
力学性能高 强度最好
2A11 7A04
锻造性能好，耐热性能好
6A02 2A70
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
时效强化提铝合金强度, 但耐蚀性不高。LY1、 LY11、LY12。
C、超硬铝合金 ( LC ) Al – Zn – Mg – Cu 通过
时效强化和形成的强化相, 使铝合金达到最高的硬度和 强度。但耐蚀性较差。LC4、 LC9。
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飞机翼梁(腹板为硬铝合金)
飞机主起落架
8
D、锻铝合金 ( LD ) : Al – Mg – Si – Cu 具有良好的热塑性,通过固溶处理和人工时效来
预防： 严格清理焊件表面的氧化物； 对熔池及高温区金属应进行有效保护，防止在焊接过程中的再氧化。
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2、焊接时耗能大
铝合金的熔点虽低，但其比热容高（约是钢的2倍），热导率大（约 是钢的3倍），线膨胀系数大（约是铁的2倍）。因此，焊接铝及铝合金 比焊接钢要消耗更多的热量，为防止变形，必须采用能量集中、功率密 度大的热源，有时还需采用预热等工艺措施。
A、防锈铝合金 ( LF ) : Al – Mn 通过固溶强化提高铝合金的强度和抗蚀性 ( 比纯铝好 )。
例如:LF21。 Al – Mg 通过固溶强化提高铝合金的强度和抗蚀性 ( 比纯铝轻 )。
例如:LF2、LF6等。
不能热处理强化。
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B、硬铝合金 ( LY ) Al – Cu – Mg 通过
提高铝合金的力学性能。LD5、LD6、LD10。
制造形状复杂的大型 锻件，如内燃机的活 塞、汽缸等。
压气机叶片
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铝合金的分类
分类
合金名称
非热处理强
化铝合
变
金
形
铝
合 热处理强化
金
铝合金
防锈铝
硬铝 超硬铝
锻铝
铸造铝合金
铝硅合金
特殊铝合金
铝铜铸造合 金
铝镁铸造合 金
合金系 Al-Mn Al-Mg Al-Cu-Mg Al-Cu-Mg-Zn Al- Mg-Si- Cu Al-Cu-Mg-Fe-Ni
牌号中第一、三、四位为阿拉伯数字，第二位为英文 大写字母Ａ、Ｂ或其他字母（有时也用数字）。
第一位数字为2～9，表示变形铝合金的不同组别， 其中“2”表示铝铜合金，“3”表示铝锰合金，“4” 表示铝硅合金等；最后两位数字为合金的编号， 没有特殊意义，仅用来区分同一组别中的不同合 金； 如果第二位字母为A，则表示原始合金，如果是B 或其他字母，则表示原始合金的改型合金，如果 是数字，则0表示原始合金，1～9表示改型合金。
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Cu、Mg和 Mn能提高强度， Ti能细化晶粒， Mg能防止海水的 腐蚀，Ni能提高 耐热性。
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形变铝合金
不能热处理强化铝合 金:主要在1、3、5系 列
铝合金 的分类
（合金元素及 加工工艺性）
能热处理强化铝合 金: 2、6、7和8系列
铸造铝合金
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3、常用的铝合金
按化学成分和性能特点，分为防锈铝、硬铝、超硬铝和锻铝。
耐热性好，铸造性能与抗蚀性 差
ZL102 ZL101 ZL107 ZL201
力学性能高，抗蚀性好
ZL301
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铝及其合金的牌号、成分及性能
纯铝牌号以国际四位数字体系表达：
如1A99表示铝的质量分数为 99.99 ％的原始纯 铝；
1B99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；
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氢的来源： （1）弧柱气氛中的水分、焊材及母材所吸附的水分；
氢在铝中的溶解度（pH2=101kPa)
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冷却速度很大时，在凝固点以上溶解度差形成的气孔虽 然不多，但来不及逸出，形成粗大孤立的皮下气孔。
铝合金焊接中的“皮下气孔”（LF6，TIG）
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冷却速度较小，在凝固点溶解度发生突变，沿结晶的层状 线形成均布形式的“结晶层气孔”。
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常用的纯铝牌号有1A99、1A97、1A93、 1A90、1A85、1A70、1060、1050、1035、 1200。
纯铝的主要用途是代替贵重的铜合金，制 作导线、电器元件及换热器件；制作各种 要求质轻、导热、耐大气腐蚀但强度不高 的器具；配制各种铝合金。
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变形铝合金的牌号也用四位国际字符体系来表示。 例如，2A11表示铝铜原始合金；5A05表示铝镁原 始合金，5B05表示铝镁改型合金。
3、气孔倾向性大
氢是铝在熔焊时产生气孔的主要原因。
氢气孔易产生的原因： （1）氢在液态和固态铝中的溶解度相差很大（近20倍），高温下溶入的 大量气体，在焊后冷却凝固过程中由于溶解度的变化要析出大量气体。 （2）铝和铝合金的导热能力强，焊后冷却速度快，不利于气体的析出； （3）铝和铝合金的密度小，气泡上浮速度慢。
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二、铝和铝合金的焊接性
1、容易氧化
铝的化学性质活泼，与氧的亲和力很强，在空气中极易与氧结合生成 致密的氧化铝（Al2O3）膜，氧化膜对焊接过程造成以下影响：
熔点高达2050℃（而铝只有600℃），易形成未熔合； 密度大（Al2O3为3.965g/cm3），约为铝的1.4倍，易形成夹渣； 氧化铝膜存在于熔池表面时，影响电弧的稳定燃烧，阻碍焊接过程的 正常进行； 氧化膜对水分有很高的吸附能力，在焊接时会促使焊缝中生成气孔。