铝及铝合金的焊接.ppt
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1、铝合金的焊接,上海交通大学焊接工程研究所Welding Engineering Institute of Shanghai Jiao Tong University,船用铝及其合金的焊接,上海交通大学焊接工程技术研究所,楼松年 教授,铝合金的焊接,上海交通大学焊接工程研究所Welding Engineering Institute of Shanghai Jiao Tong University,1.铝合金的分类,2.铝合金的物理、化学性能,3.铝合金焊接时的气孔,4.铝合金焊接时的裂纹,5.铝合金焊接时的等强性,铝合金的焊接,上海交通大学焊接工程研究所Welding Engineering
2、Institute of Shanghai Jiao Tong University,1.铝合金的分类,铝合金的焊接,上海交通大学焊接工程研究所Welding Engineering Institute of Shanghai Jiao Tong University,可热处理合金,该类合金是通过加工强化和固溶强化来获得所需要的强度,通常的固溶强化元素有Mg和Mn,主要在1xxx、3xxx、5xxx系列的合金中。,不可热处理合金,材料的强度和硬度依靠合金成分和热处理(固溶处理和淬火+自然或人工时效处理生成的细小弥散相强化)获得。主要的合金元素主要存在于2xxx、6xxx、7xxx和8xxx系列
3、合金中。,铝合金的焊接,上海交通大学焊接工程研究所Welding Engineering Institute of Shanghai Jiao Tong University,铸铝和锻铝,铸铝合金中的合金元素含量高于锻铝,这样改善了铸铝件的质量,但是对其加工性能则不利。,铝合金的焊接,上海交通大学焊接工程研究所Welding Engineering Institute of Shanghai Jiao Tong University,常用的铝合金焊丝,4043(Al-Si):用于Al-Si 和Al-Mg-Si系(6061、6082等)以及铸铝和锻铝合金之间的MIG和TIG焊。5356(Al-M
4、g-Si):用于Al-Mg系(Mg5%)合金的MIG和TIG焊。,铝合金的焊接,上海交通大学焊接工程研究所Welding Engineering Institute of Shanghai Jiao Tong University,2.Al合金的物理化学性能,铝合金的焊接,上海交通大学焊接工程研究所Welding Engineering Institute of Shanghai Jiao Tong University,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;晶型是面心立方,没有同素异构转变,塑性好,无低温脆性转变,但强度比较低。,铝合金的焊接,上海交通大学焊接工程研究
5、所Welding Engineering Institute of Shanghai Jiao Tong University,3.铝合金焊接过程中形成的气孔 铝是活性元素,本身能脱氧,不象钢焊接过程中会形成CO或CO2气孔,所以主要是氢气孔。,铝合金的焊接,上海交通大学焊接工程研究所Welding Engineering Institute of Shanghai Jiao Tong University,(1)氢的主要来源 1)保护气体中的水分;2)焊材和母材表面吸附的水分;3)工件坡口处的氧化膜、油污等。,铝合金的焊接,上海交通大学焊接工程研究所Welding Engineering I
6、nstitute of Shanghai Jiao Tong University,(2)产生气孔的原因 主要是由铝本身的物理性能造成的。,1)产生气孔的临界氢分压最低 氢在铝中的固溶度(S)与氢分压PH2有关:,S=K PH2,产生气孔时几种金属临界氢分压的比较:Al Cu Ni Fe,铝合金的焊接,上海交通大学焊接工程研究所Welding Engineering Institute of Shanghai Jiao Tong University,即在焊接铝、铜、镍和铁时,铝产生气孔时所需的临界氢分压最低,所以容易产生气孔,纯铝的最低,所以纯铝对气氛中的水分最为敏感。,铝合金的焊接,上海交
7、通大学焊接工程研究所Welding Engineering Institute of Shanghai Jiao Tong University,2)与氢在铝中的溶解度变化有关,氢在铝中的溶解度,氢在铝合金的凝固点时从0.69突降到0.036ml/100g,相差约20倍,这是产生气孔的重要原因。,铝合金的焊接,上海交通大学焊接工程研究所Welding Engineering Institute of Shanghai Jiao Tong University,3)铝的导热系数很大,在相同的工艺条件下,铝熔合区的冷却速度是高强钢的47倍,不利于气泡的逸出。,铝合金的焊接,上海交通大学焊接工程研究
8、所Welding Engineering Institute of Shanghai Jiao Tong University,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),铝合金的焊接,上海交通大学焊接工程研究所Welding Engineering Institute of Shanghai Jiao Tong University,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”。,铝合金焊缝中均布形式的“结晶层气孔”(Al-Zn-Mg,TIG),铝合金的焊接,
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