铝合金的焊接.doc

铝合金的焊接在幕墙工程中，钢结构的焊接经常用到，但铝合金的焊接却很少用到，为什么？铝合金的焊接有什么优缺点？在幕墙工程中，铝合金龙骨连接一般都是通过角片打钉来连接的我认为，焊接却很少用到，是因为施工安装的方式及铝合金焊接工艺的原因铝合金焊接具体来说，比钢结构焊接麻烦很多铝及铝合金的焊接方法1．铝及铝合金的焊接特点　　（1）铝在空气中及焊接时极易氧化，生成的氧化铝（Al2O3）熔点高、非常稳定，不易去除阻碍母材的熔化和熔合，氧化膜的比重大，不易浮出表面，易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺欠铝材的表面氧化膜和吸附大量的水分，易使焊缝产生气孔焊接前应采用化学或机械方法进行严格表面清理，清除其表面氧化膜在焊接过程加强保护，防止其氧化钨极氩弧焊时，选用交流电源，通过“阴极清理”作用，去除氧化膜气焊时，采用去除氧化膜的焊剂在厚板焊接时，可加大焊接热量，例如，氦弧热量大，利用氦气或氩氦混合气体保护，或者采用大规范的熔化极气体保护焊，在直流正接情况下，可不需要“阴极清理”　　（2）铝及铝合金的热导率和比热容均约为碳素钢和低合金钢的两倍多铝的热导率则是奥氏体不锈钢的十几倍在焊接过程中，大量的热量能被迅速传导到基体金属内部，因而焊接铝及铝合金时，能量除消耗于熔化金属熔池外，还要有更多的热量无谓消耗于金属其他部位，这种无用能量的消耗要比钢的焊接更为显著，为了获得高质量的焊接接头，应当尽量采用能量集中、功率大的能源，有时也可采用预热等工艺措施。

　　（3）铝及铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍铝凝固时的体积收缩率较大，焊件的变形和应力较大，因此，需采取预防焊接变形的措施铝焊接熔池凝固时容易产生缩孔、缩松、热裂纹及较高的内应力生产中可采用调整焊丝成分与焊接工艺的措施防止热裂纹的产生在耐蚀性允许的情况下，可采用铝硅合金焊丝焊接除铝镁合金之外的铝合金在铝硅合金中含硅0.5%时热裂倾向较大，随着硅含量增加，合金结晶温度范围变小，流动性显著提高，收缩率下降，热裂倾向也相应减小 根据生产经验，当含硅5%～6%时可不产生热裂，因而采用SAlSi條（硅含量4.5%～6%)焊丝会有更好的抗裂性　　（4）铝对光、热的反射能力较强，固、液转态时，没有明显的色泽变化，焊接操作时判断难高温铝强度很低，支撑熔池困难，容易焊穿　　（5）铝及铝合金在液态能溶解大量的氢，固态几乎不溶解氢在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中，氢来不及溢出，极易形成氢气孔弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分，都是焊缝中氢气的重要来源因此，对氢的来源要严格控制，以防止气孔的形成　　（6）合金元素易蒸发、烧损，使焊缝性能下降　　（7）母材基体金属如为变形强化或固溶时效强化时，焊接热会使热影响区的强度下降。

　　（8） 铝为面心立方晶格，没有同素异构体，加热与冷却过程中没有相变，焊缝晶粒易粗大，不能通过相变来细化晶粒　　2．焊接方法　　几乎各种焊接方法都可以用于焊接铝及铝合金，但是铝及铝合金对各种焊接方法的适应性不同，各种焊接方法有其各自的应用场合气焊和焊条电弧焊方法，设备简单、操作方便气焊可用于对焊接质量要求不高的铝薄板及铸件的补焊焊条电弧焊可用于铝合金铸件的补焊惰性气体保护焊（TIG或MIG）方法是应用最广泛的铝及铝合金焊接方法铝及铝合金薄板可采用钨极交流氩弧焊或钨极脉冲氩弧焊铝及铝合金厚板可采用钨极氦弧焊、氩氦混合钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊应用越来越广泛（氩气或氩/氦混合气）1.为什么叫纯铝？它们是如何分类的？答：工业纯铝：含铝量≥99.00% 国产牌号： L1、L2、L3、L4、L5 国际型号： 1060、1035、1100、1200、1370等国产焊丝牌号：HS3012.为什么叫铝合金？它们是如何分类的？答：在铝材中加入镁、硅、锰、铜、锌等合金元素，形成不同的组织和性能，形成不同系列的铝合金材料，如：〈1〉铝铜合金 （ LY19 2014 2219 2024 ）〈2〉铝锰合金 （ LF21 3003 3005 3105 ） 国产焊丝牌号：HS321〈3〉铝硅合金 （ LT1 4A11 4043 4047 ） 国产焊丝牌号：HS311〈4〉铝镁合金 （ LF2--LF16 5005 5052 5182 5356 ）国产焊丝牌号： HS331〈5〉铝镁硅合金（ LD2 LD31 6061 6063 6070 ）〈6〉铝铜镁锌合金 （ 7005 7050 7075 7475 ）〈7〉铝铜镁锂合金 （ 8090 ）等3.为什么MIG焊铝要用亚射流过渡？答：亚射流过渡—在射流过渡的电弧成分中调试出3—5%的短路过渡成分，保证电弧长度较短，电弧不漂移，气体保护和阴极雾化效果好，产生气孔的倾向小，焊缝内在质量高。

4.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5.为什么MIG焊铝要用Φ1.2/Φ1.6焊丝？答：MIG焊铝时，因焊丝的熔化速度很快，送丝速度高；铝焊丝刚性小，比较软，推丝送进时，细焊丝容易堆丝打弯，影响正常焊接所以一般使用Φ1.2/Φ1.6铝焊丝6.什么叫清洁宽度？答：TIG交流和MIG直流反接焊铝时，负电极（母材）表面上集中发射电子的光亮微小区域—“阴极雾化区”，此区域为清洁宽度，清理铝表面氧化膜我为人人，人人为我shown65积分26帖子14#32009-8-18 08:19 介绍铝及铝合金焊接基础知识虽然用焊接来连接铝及铝合金产品，仅仅只有五六十年的历史，但是在这短短的几十年时间里，已经发展了完善的铝及铝合金焊接工艺技术焊接技术的发展使可焊接铝及铝合金材料范围扩大了。

现在不仅掌握了热处理强化的高强度硬铝合金焊接时的各种难题，且适用于铝及铝合金的焊接方法增多了现在除了传统的熔焊、电阻焊、钎焊之外，脉冲氩（氦）弧焊极性参数部队陈的方波交流钨极亚弧焊、等离子弧焊、真空电子束焊、真空机气保护钎焊以及扩散焊等都可以很容易地将铝及铝合金焊接在一起在大多数情况下，使用焊接其它材料所用的普通设备和工艺，就可以将铝及铝合金进行焊接，有时也需要特殊的设备和工艺　　铝的一般特性：　　铝及铝合金具有独特的物理化学性能它的外观呈银灰色，密度小，电阻率小，线胀系数大由于铝为面心立方结构，无同素异构转变，无“延—脆”转变，因而具有优异的低温韧性，在低温下能保持良好的力学性能此外，铝及铝合金还具有优异的耐腐蚀性能和较高的比强度（强度/密度），对热和光都有良好的反射率磨削时无火花和无磁性　　铝及铝合金很容易加工成形，它可用铸造、轧制、冲压、拔丝、施压、拉形和滚轧等各种办法治成各式各样的制品它也能用锤击、锻打和挤压的方法制成形状各异的制品铝及铝合金容易机械加工，且加工速度快，这也是大量使用铝零件到重要因素之一铝的机械性能、电化学性能、化学或油漆涂饰的变化范围也较宽　　纯铝的熔点为660℃。

而铝合金随着其含的合金元素的不同，它的熔点在482℃-660℃之间变化铝及铝合金从常温加热到溶化状态时，没有颜色的变化，这就给怎样判断是否接近熔点变得十分困难　　铝及铝合金的机械性能随其纯度而变化，纯度越高，强度越低，塑性越高如工业纯铝热轧板的抗拉强度最低值在70—110MPa之间，工业高纯铝的抗拉强度只有50MPa,而铝镁合金的抗拉强度则在170MPa以上铝及铝合金的另一特点是，随着温度的升高，其抗拉强度降低；温度降低，则抗拉强度就增高，延伸率随之增加　　和钢相比，铝的导热率高，焊接时，就需要高的热量输入对大型截面焊接时，需要进行预热当使用电阻焊时，和焊钢件相比，因铝具有高的导电率，所以需要较大的电流和较短的焊接时间以精确地控制焊接参数由于铝是无磁性的，当用直流电焊接时，电弧不会有吹偏因此，它可以用作焊接挡板和夹具　　铝及铝合金，暴露在空气中时，会很快形成一种黏着力强且耐热的氧化薄膜在焊接前，必须仔细清除这层氧化膜，才能在焊接时，基体和填充金属熔合良好；在纤焊时，钎料有很好的流动性氧化膜可用溶剂去除，也可在惰性气氛下，由焊接电弧的作用去除，或者用机械的或化学的方法去除　　氧化膜的存在对铝及铝合金也有保护作用的一面。

因为它的组织比较致密，与铝的结合力很强，能够阻止铝金属继续氧化，保护金属不受破坏并且铝的纯度越高，对抗腐蚀越有利因为杂质的存在，除了影响氧化膜与金属结合力外，还可能导致其它形式的腐蚀根据氧化膜的这一特点，对于能促进氧化膜的生成，且不与它起作用的介质，如硝酸、蜡酸等，就常以铝作为储存容器，而对薄膜起破坏作用的介质，如盐酸、碱类和食盐等，因能迅速破坏氧化膜，使铝受到腐蚀，是铝的强烈腐蚀剂，因此此类介质的储存就不能用铝作为容器　　虽然在铝及铝合金的焊接过程中会遇到诸多困难因素，但是和其它材料如铜相比，铝及铝合金又具有某些无可比拟的优势所以在航空、航天、汽车、机械制造、电子、化工、轻工、铁道等方面，铝及铝合金焊接产品都日益获得了广泛的应用，我国地大物博，铝资源非常丰富，并且开发利用的成本较低，铝及铝合金焊接在我国非常有发展前途我为人人，人人为我shown65积分26帖子14#42009-8-18 08:21 铝合金焊接的特点框架铝型材铝合金由于重量轻、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。