鋁及鋁合金焊接

鋁及鋁合金焊接基礎(chǔ)知識(shí)1、鋁及鋁合金概述雖然用焊接來連接鋁及鋁合金產(chǎn)品，僅僅只有五六十年的歷史，但是在這短短的幾十年時(shí)間里，已經(jīng)發(fā)展了完善的鋁及鋁合金焊接工藝技術(shù)。1.1、 鋁合金的特點(diǎn)：鋁及鋁合金具有獨(dú)特的物理，化學(xué)性能。他的外觀呈銀白色，密度小，電阻率小。線膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)大，由于鋁為面心里放結(jié)構(gòu)，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，無“延一一脆”轉(zhuǎn)變，因而具有良好的低溫任性。在低溫下能夠保持良好的力學(xué)性能。此外，鋁及鋁合金還具有優(yōu)異的耐腐蝕性能和較高的比強(qiáng)度強(qiáng)度/密度）對(duì)熱和光都有良好的反射率。純鋁的熔點(diǎn)為660°C，而鋁合金，隨著其含的合金元素的不同，它的熔點(diǎn)在482C?660C之間變化，鋁合金從常溫到熔化沒有顏色變化。2、鋁及鋁合金飛分類及性能，用途。2.1、 鋁合金的分類：鋁及鋁合金廠工業(yè)純鋁（1070A）r鋁及鋁合金廠工業(yè)純鋁（1070A）r非熱處理強(qiáng)化鋁合金（防銹鋁合金）CAl-Mn合金JAl-Mg合金變形鋁合金熱處理強(qiáng)化鋁合金鑄造鋁合金（ZL101熱處理強(qiáng)化鋁合金鑄造鋁合金（ZL101）（Al-Cu-Mg合金）硬鋁（Al-Cu-Mn合金）鍛鋁（Al-Cu-Mg-Si合金）超硬鋁（Al-Zn-Mg-Cu合金）2.2、變形鋁合金的牌號(hào)表示：1XXX系純鋁（鋁含量不小于99.00%） 10602XXX系鋁-銅系合金（以銅為主要合金元素）20143XXX系鋁-錳系合金（以錳為主要合金元素）3A214XXX系鋁-硅系合金（以硅為主要合金元素）40435XXX系鋁-鎂系合金（以鎂為主要合金元素）50526XXX系鋁-鎂-硅系合金（以鎂、硅為主要合金元素并以Mg2Si相為強(qiáng)化相）60057XXX系鋁-鋅系合金（以鋅為主要合金元素）70058XXX系（以其它合金元素為主要合金元素） 80902.3、鋁及鋁合金的焊接特點(diǎn)：⑴強(qiáng)的氧化能力，易氧化生成的氧化膜妨礙焊接。鋁在空氣中極易與氧結(jié)合生成致密結(jié)實(shí)的A12O3膜薄，厚度約0.1〃mA12O3的熔點(diǎn)高達(dá)2050°C,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鋁及鋁合金的熔點(diǎn)（約660°C）,而且體積質(zhì)量大，約為鋁的1.4倍。焊接過程中，氧化鋁薄膜會(huì)阻礙金屬之間的良好結(jié)合，因?yàn)楹附訒r(shí)，氧化膜不易熔化會(huì)浮于熔池表面，還易形成夾渣。氧化膜還會(huì)吸附水分，焊接時(shí)會(huì)促使焊縫生成氣孔。因此，焊前必須嚴(yán)格清理焊件表面的氧化物，并加強(qiáng)焊接區(qū)域的保護(hù)。（焊前需要預(yù)熱和嚴(yán)格清理待焊接處的氧化膜）⑵較大的熱導(dǎo)率和比熱容鋁及鋁合金的熱導(dǎo)率約為鋼大3倍，焊接過程中大量的熱量被迅速傳導(dǎo)到基體金屬內(nèi)部。因此焊接鋁及鋁合金比鋼要消耗更多的熱量，固要達(dá)到熔化溫度，焊接時(shí)要求采用能量密度大、焊接熱輸入小、焊接速度高的高效焊接方。對(duì)于大厚度焊件的焊接，焊前常需采取預(yù)熱等工藝措施。⑶線膨脹系數(shù)大，易產(chǎn)生焊接變形，且熱裂紋傾向性大。鋁和鋁合金的線膨脹系數(shù)約為鋼的2倍，因此易產(chǎn)生焊接變形，防止焊接變形的有效措施處理選擇合理的工藝參數(shù)和焊接順序以外，采用適宜的工裝也是簡(jiǎn)單可行的。凝固時(shí)的體積收縮率達(dá)6.5%左右。因此鋁合金焊接時(shí)，彳主彳主由于過大的收縮內(nèi)應(yīng)力，在脆性溫度區(qū)內(nèi)導(dǎo)致熱裂紋的產(chǎn)生。⑷容易產(chǎn)生氣孔。焊縫中的氣孔是鋁及鋁合金焊接時(shí)易產(chǎn)生的缺陷之一。氫是熔焊時(shí)產(chǎn)生氣孔的主要原因。鋁和鋁合金的液態(tài)熔池很容易吸收氣體。高溫下溶入大量的氣體，由液態(tài)凝固時(shí)，氫的溶解度從0.69ml/100g下降到0.036ml/100g，下降近20倍，同時(shí)，鋁和鋁合金的密度小，氣泡在熔池中的上升速度較慢，加上鋁的導(dǎo)熱性強(qiáng)，熔池冷凝快，因此，在冷卻凝固過程中上升的氣泡彳主彳主來不及逸出，而聚集在焊縫中形成氣孔?；≈鶇^(qū)氣氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分都是焊縫氣體中氫的主要來源。⑸無色澤變化。鋁及鋁合金焊接有固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)，沒有顯著的顏色變化。不易從色澤變化來判斷熔池溫度，給操作者帶來困難容易造成燒穿。⑹受焊接熱影響，接頭軟化嚴(yán)重，強(qiáng)度系數(shù)低鋁及鋁合金的熱影響區(qū)由于受熱而發(fā)生軟化、強(qiáng)度降低使接頭與母材無法達(dá)到等強(qiáng)度。純鋁及非熱處理強(qiáng)化鋁合金接頭的強(qiáng)度約為母材的75%?100%；熱處理強(qiáng)化鋁合金的接頭強(qiáng)度較小，只有母材的40%?60%。⑺焊接時(shí)無明顯的顏色變化鋁及鋁合金從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)，無明顯的顏色變化，所以不易判斷母材溫度，施焊時(shí)常會(huì)因溫度過高無法察覺而導(dǎo)至焊穿。2.4、鋁和鋁合金的相對(duì)焊接性鋁和鋁合金的相對(duì)焊接性焊接方法焊接性及適用范圍說明工業(yè)純鋁鋁猛合金鋁鎂合金鋁銅合金適用厚度1170110030033004508350565052545420142024推薦可用TIG焊很好很好很好很好彳艮差1?60.8?25厚板需預(yù)熱，交流MIG焊很好很好很好很好較差3432厚板需預(yù)熱，直流反接脈沖MIG很好很好很好很好較差321.6?8適用于薄板焊接氣焊很好很好很差較差彳艮差0.5?100.3?25適用于薄板焊接焊條電弧焊較好較好很差較差彳艮差3?8直流反接等離子弧焊很好很好很好很好較差1?16焊縫晶粒小，抗氣孔電子束焊很好很好很好很好較好3?7533焊接質(zhì)量好，厚板焊接2.5、鋁焊絲在鋁合金焊接中，焊縫金屬的組織成分決定著焊縫的強(qiáng)度、塑性、耐腐蝕性和抗裂性等。合理的選擇焊絲是很有必要的。氬弧焊焊接純鋁、鋁錳、鋁鎂及鋁硅等鋁合金時(shí)，一般都采用與母材成分相近的焊絲牌號(hào)名稱化學(xué)成分％熔點(diǎn)用途MgMnSiFeAlHS301純鋁焊絲__<0.3<0.3399.5660焊接純鋁HS311鋁硅合金焊絲__4.5?6