第7章 常用有色金属的焊接.

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 —
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) 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
焊缝中的气孔
铝及铝 合金的 焊接性
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
工业 铝锰 纯铝 合金 焊接方法 1070 3003 1100 3004 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
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
非热处 理强化 铝合金 热处理 强化 铝合金 工业纯铝1000系 防锈铝3000或5000系 硬铝2000系Al-Cu-Mg
Al-Mn合金 Al-Mg合金
铝 及 铝 合 金 的 分 类
变形 铝合金
锻铝4000系或60Baidu Nhomakorabea0系 超硬铝7000系Al-Zn-Mg-Cu
新型铝合金Al-Li系合金
Al-Mg-Si
Al-Cu-Mg-Si
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
表7-1
铝合金分类
分 类 非热处 理 变 强化铝 形 合金 铝 合 热处理 金 强化铝 合金
合金名称
合金系 Al-Mn
性能特点
牌号示 例 3A21
防锈铝 硬铝 超硬铝
Al-Mg
抗蚀性、 压力加工性与 焊接性能好， 但强度较低 5A05 2A11 7A04 6A02 2A70 ZL102 ZL101 ZL107 ZL201 ZL301
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
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
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。
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
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
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