铝合金与不锈钢的焊接工艺PPT.ppt

铝合金与不锈钢的焊接工艺铝合金与不锈钢的焊接工艺 1本组成员：何泰￿￿CD20150517￿￿朱志权￿￿CD20150502赵川￿CD20150523唐靖炎￿￿CD201505322一、铝合金的焊接工艺1、铝及铝合金的焊接性（1）强的氧化能力￿￿￿铝在空气中极易与氧结合生成致密结实的Al2O3膜薄，厚度约0.1μmAl2O3的熔点高达2050℃，远远超过铝及铝合金的熔点（约660℃），而且体积质量大，约为铝的1.4倍焊接过程中，氧化铝薄膜会阻碍金属之间的良好结合，并易形成夹渣氧化膜还会吸附水分，焊接时会促使焊缝生成气孔因此，焊前必须严格清理焊件表面的氧化物，并加强焊接区域的保护2）较大的热导率和比热容￿￿￿￿￿￿￿铝及铝合金的热导率和比热容约比钢大1倍，焊接过程中大量的热量被迅速传导到基体金属内部因此，焊接铝及铝合金比钢要消耗更多的热量，焊前常需采取预热等工艺措施￿￿￿￿￿（3）热裂纹倾向大￿￿￿￿￿￿￿￿线膨胀系数约为钢的2倍，凝固时的体积收缩率达6.5%左右，因此焊接某些铝合金时，往往由于过大的内应力而产生热裂纹生产中常用调整焊丝成分的方法来防止产生热裂纹，如使用焊丝HS311.3（4）容易形成气孔￿￿￿￿￿￿￿形成气孔的气体是氢。

氢在液态铝中的溶解度为0.7mL/100g，而在660℃凝固温度时，氢的溶解度突降至0.04ml/100g，使原来溶解于液态铝中的氢大量析出，形成气泡同时，铝和铝合金的密度小，气泡在熔池中的上升速度较慢，加上铝的导热性强，熔池冷凝快，因此，上升的气泡往往来不及逸出，留在焊缝内成为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氢的主要来源，因此焊前必须严格做好焊件的表面清理工作￿￿￿￿￿（5）接头不等强度￿￿￿￿￿￿￿铝及铝合金的热影响区由于受热而发生软化、强度降低使接头与母材无法达到等强度纯铝及非热处理强化铝合金接头的强度约为母材的75%～100%；热处理强化铝合金的接头强度较小，只有母材的40%～50%￿￿￿￿￿（6）焊穿￿￿￿￿￿￿￿￿￿铝及铝合金从固态转变为液态时，无明显的颜色变化，所以不易判断母材温度，施焊时常会因温度过高无法察觉而导至焊穿42、铝合金焊接前进行的准备工作（1）焊前清理￿￿￿清理的目的是去除焊件表面的氧化膜和油污，这是防止产生气孔、夹渣的重要措施￿￿￿￿￿￿￿￿￿1）化学清洗￿￿￿效率高、质量稳定、适用于清理焊丝及尺寸不大、成批生产的焊件化学清洗分浸洗法和擦洗法两种，清洗剂及清洗工艺。

￿￿￿￿￿￿￿￿2）机械清理￿￿￿先用有机溶剂(丙酮、松香或汽油)擦拭焊件表面的油污，然后用细铜线刷至表面露出金属光泽，或者用刮刀清理表面清理后的焊件应在4h内施焊，否则应重新清理2）垫板￿￿￿为了保证焊透并使焊件不致焊穿或塌陷，焊前可在接缝下面安放垫板垫板材料可采用石墨、不锈钢或碳钢，表面开一圆弧形槽，以保证反面焊缝成形3）预热￿￿￿对薄、小的焊件一般可以不用预热焊接厚度超过5mm的焊件时，为了使接缝附￿￿￿￿近达到所需要的温度，焊前应对焊件进行预热，预热温度为100～300℃53、铝合金焊接后的清理工作￿￿￿￿￿￿￿焊件焊后留在焊缝及邻近的残存熔剂和焊渣，需要及时清理干净，否则在空气、水分的作用下，残存的溶剂和焊渣会破坏具有防腐作用的氧化铝薄膜，激烈的腐蚀焊件因此，焊后应立即严格清除焊件上残存的污物常用的清渣方法和步骤：1）在热水中用硬毛刷仔细地洗刷焊接接头2）将焊件在温度为60～80℃、质量分数为2%～3%的铬酐水溶液或重铬酸钾溶液中浸洗约5～10min，并用硬毛刷仔细洗刷3）在热水中冲刷洗涤焊件4）将焊件用热空气吹干或在100℃干燥箱内烘干64、铝及铝合金钨极氩弧焊（TIG焊）的焊接工艺（1）焊丝的选用￿￿￿HS311是一种通用焊丝，采用这种焊丝焊接时，金属流动性好，有较高的抗热裂性能，并能保证一定的强度。

但在焊接铝镁合金时，焊缝中会出现脆性化合物Mg2Si，降低接头的塑性和耐腐蚀性焊接铝-镁合金时应采用HS3312）焊接接头及坡口形式￿￿￿坡口形式3）焊接电源￿￿￿应选用交流电源7铝及铝合金钨极氩弧焊（铝及铝合金钨极氩弧焊（TIG焊）焊）8￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿这这种种焊焊接接适适于于焊焊接接厚厚度度小小于于3mm3mm的的铝铝及及铝铝合合金金薄薄板板，，工工件件变变形形明明显显小小于于气气焊焊交交流流TIGTIG焊焊具具有有去去除除氧氧化化膜膜的的清清理理作作用用，，不不用用熔熔剂剂，，避避免免了了焊焊后后熔熔剂剂残残渣渣对对接接头头的的腐腐蚀蚀，，接接头头形形式式不不受受限限制制，，焊焊缝缝成成形形良良好好、、表表面面光光亮亮氩氩气气流流对对焊焊接接区区的的冲冲刷刷使使接接头头冷冷却却加加快快，，改改善善了了接接头头的的组组织织性性能能，，适适于全位置焊接由于不用熔剂，焊前清理要求比其他焊接方法严格于全位置焊接由于不用熔剂，焊前清理要求比其他焊接方法严格￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿脉冲脉冲TIGTIG焊扩大了氩弧焊的应用范围，特别适用于焊接铝合金精密零件增加脉冲可减小热焊扩大了氩弧焊的应用范围，特别适用于焊接铝合金精密零件。

增加脉冲可减小热输入，有利于薄铝件的焊接交流脉冲输入，有利于薄铝件的焊接交流脉冲TIGTIG焊有加热速度快、高温停留时间短、对熔池有搅拌作焊有加热速度快、高温停留时间短、对熔池有搅拌作用的特点，焊接薄板、硬铝可得到满意的结果对仰焊、立焊、管子全位置焊、单面焊双面成形用的特点，焊接薄板、硬铝可得到满意的结果对仰焊、立焊、管子全位置焊、单面焊双面成形等，也可得到较好的焊接效果等，也可得到较好的焊接效果95、铝及铝合金熔化极氩弧焊（MIG焊）焊接工艺￿ ￿￿ ￿￿ ￿与与TIGTIG焊焊相相比比，，MIGMIG焊焊可可焊焊的的铝铝合合金金厚厚度度明明显显增增大大，，而而且且焊焊接接效效率率高高，，适适合合于于自自动动化化生生产产￿ ￿MIGMIG焊焊用用于于焊焊接接铝铝及及铝铝合合金金时时通通常常采采用用直直流流反反极极性性，，焊焊接接薄薄、、中中等等厚厚度度板板材材时时，，可可用用纯纯ArAr作作保保护护气气体体；；焊焊接接厚厚大大件件时时，，采采用用（（Ar+HeAr+He））混混合合气气体体，，也也可可采采用用纯纯HeHe保保护护焊焊前前一一般般不不预预热热，，板厚较大时，也只需预热起弧部位。

板厚较大时，也只需预热起弧部位￿￿￿￿￿￿￿￿脉冲脉冲MIGMIG焊可以将熔池控制的很小，容易进行全位置焊接，尤其焊接薄板、薄壁管的立焊焊可以将熔池控制的很小，容易进行全位置焊接，尤其焊接薄板、薄壁管的立焊缝、仰焊缝和全位置焊缝是一种较理想的焊接方法脉冲缝、仰焊缝和全位置焊缝是一种较理想的焊接方法脉冲MIGMIG焊电源是直流脉冲，脉冲焊电源是直流脉冲，脉冲TIGTIG焊焊的电源是交流脉冲的电源是交流脉冲10铝及铝合金熔化极氩弧焊（铝及铝合金熔化极氩弧焊（MIG焊）焊）11二、不锈钢的焊接工艺1、不锈钢的性能（1）物理性能￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿热导率小、线膨胀系数大、电阻率大2）耐腐蚀性￿￿￿￿￿￿￿￿1）化学腐蚀:￿金属与介质￿(￿干燥气体和非电解质溶液￿)￿发生化学反应而产生的腐蚀例如:高温氧化、脱碳等￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿特点：无电流产生￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿2）电化学腐蚀:金属与介质￿(￿电解质溶液，即酸、碱、盐溶液￿)发生电化学反应而产生的腐蚀￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿特点：有电流产生12￿2、不锈钢的腐蚀形式（1）均匀腐蚀￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿接触腐蚀介质的金属表面全部产生腐蚀的现象。

2）点蚀￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿在金属材料表面产生尺寸小于1.0mm的穿孔性或蚀坑性宏观腐蚀；￿￿￿￿￿￿￿￿原因：材料表面钝化膜局部破坏引起；￿￿￿￿￿￿￿￿预防措施：A、降低cl-浓度；B、减少夹杂物，增加均匀性；C、降低含碳量，增加Cr、Mo、Ni含量￿￿（3）缝隙腐蚀￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿金属构件中发生的斑点状宏观蚀坑；￿￿￿￿￿￿￿￿￿原因：间隙中溶液流动发生迟滞，致使溶液中局部cl-浓化，不锈钢表面钝化膜吸附cl-被局部破坏13（4）晶间腐蚀￿￿￿￿￿￿￿￿在晶粒边界附近发生的有选择性的腐蚀现象￿￿￿￿￿￿￿￿原因：贫铬理论（5）应力腐蚀￿￿￿￿￿￿￿￿在特定腐蚀介质和拉应力共同作用下而引起的断裂143、A（奥氏体）不锈钢的焊接￿￿￿￿￿￿显微组织：奥氏体￿￿￿￿￿￿￿成分：高铬不锈钢+适量的Ni￿￿￿￿￿￿典型钢种：￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿18-8钢￿￿￿￿0Cr18Ni9￿￿1Cr18Ni9Ti￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿25-20钢￿￿2Cr25Ni20Si2￿￿4Cr25Ni20￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿25-35钢￿￿0Cr21Ni32￿￿4Cr25Ni3515（1）焊接分析￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿1）接头的耐蚀性￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿变形能力强、含碳量低，焊接性良好；￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿问题：腐蚀、焊接热裂纹、铁素体含量的控制、脆化等￿.（2）预防措施：￿￿￿￿￿￿￿￿①降低母材和焊缝中的含碳量￿：将钢中的碳降低到小于或等于其室温时在γ相中的溶解度，这样在加热时就不会有或很少有Cr23C6析出，从而从根本上避免了贫铬层的形成。

如￿00Crl9Ni10、00Crl8Nil0N及焊丝H00Crl9Nil2Mo2￿16￿￿￿￿②在钢中加入稳定的碳化物形成元素（钛、铌、钽等）：如0Crl8Ni11Ti、0Crl8Ni11Nb及焊丝H0Cr20Ni10Ti、H0Cr20Ni10Nb等￿3）焊后进行固溶处理：￿￿￿￿￿￿￿￿￿固溶处理可使已经析出的Cr23C6重溶于奥氏体中￿￿￿￿￿￿￿￿固溶处理：T＝1050-1150℃￿￿￿￿￿￿￿￿此方法对大型复杂零部件有一定的困难，处理后再次在敏化温度范围加热，仍然会形成贫铬层￿17（4）A不锈钢焊接的工艺要点￿￿￿1）焊前准备￿￿￿￿A、下料方法的选择：￿机械切割、等离子弧切割及碳弧气刨等，最好等离子弧切割；￿￿￿￿B、坡口的制备￿￿适当减小V形坡口角度当板厚大于10mm时，应尽量选用焊缝截面较小的U形坡口；￿￿￿￿C、焊前清理￿￿将坡口两侧20mm～30mm范围内的焊件表面清理干净，如有油污，可用丙酮或酒精等有机溶剂擦拭对表面质量要求特别高的焊件，应在适当范围内涂上用白垩调制的糊浆，以防飞溅金属损伤表面；￿￿￿￿D、表面防护￿￿避免损伤钢材表面，不允许用利器划伤钢板表面，不允许随意到处引弧等￿。

182）焊接方法￿￿￿￿￿￿￿￿￿焊接奥氏体不锈钢时，应控制焊接热输入和层间温度，以防止热影响区晶粒长大及碳化物析出，应根据具体焊接性和使用要求选择：￿A、焊条电弧焊￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿同样直径的焊条，焊接电流值应比低碳钢焊条降低20%左右￿；焊条长度应比碳素钢焊条短；采用直流反接施焊￿；多层焊时，待上一层焊道冷到60℃以下再焊下一层焊道，以防晶间腐蚀￿；在焊接过程中，应注意提高焊接速度，同时焊条不作横向摆动￿￿19B、熔化极惰性气体保护焊￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿一般采用直流反接法￿，焊接电流为相同直径的碳钢焊丝的80％￿；保护气体可用纯Ar，Ar＋O2（CO2）或Ar十He十CO2混合气￿；板厚δ＝6-25mm用喷射过渡，δ＜6mm用短路过渡￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿CO2气体保护焊不适合焊接A不锈钢，因为CO2焊接时使焊缝增碳（[Cr]+CO2=Cr2O3+[C]）￿20C、钨极氩弧焊￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿焊缝成形好，线能量很低，特别适合焊接对过热敏感的各种奥氏体钢；一般采用直流正接，以防止因电极过热而造成焊缝中渗钨的现象￿；但因生产效率较低、成本高，一船只用于焊接6mm以下的薄板￿。

￿￿￿￿D、埋弧焊￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿（含埋弧堆焊及电渣堆焊等）是一种电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法其固有的焊接质量稳定、焊接生产率高、无弧光及烟尘很少等优点，使其成为压力容器、管段制造、箱型梁柱等重要钢结构制作中的主要焊接方法21（5）焊接材料选择￿￿￿A、适用性原则￿￿￿B、注重实验验证　　￿￿￿C、考虑熔合比大小对焊缝成分的影响￿￿￿D、根据焊接性要求确定合金化程度￿￿￿E、注重具体合金成分在该合金系统中的作用22（6）焊接工艺要点￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿A、合理选择焊接方法，药芯焊丝电弧焊最好，不锈钢薄板宜用TIG焊，厚板用气保焊；￿￿￿￿￿￿￿￿B、控制焊接参数，避免接头产生过热：如热输入比焊接碳钢时小20-30%；焊接时采用小电流、窄道快速焊，I=（25-35）d，￿；焊完进行强制冷却（加垫板、水冷等）；避免交叉焊缝；多层焊时使层间温度冷却到60℃以下再焊下一道;￿￿￿￿￿￿￿￿C、注意焊接接头设计的合理性，A钢焊接时选择同质材料，坡口一般60选择镍基材料做焊材时，坡口需增大80;23￿￿￿￿￿￿￿D、尽可能控制焊接工艺稳定以保证焊缝金属成分稳定；￿￿￿￿￿￿￿￿E、控制焊缝成形，保证焊件表面完好无损，焊接时要避免焊件碰撞损伤和在焊件表面进行引弧，造成局部损伤影响其耐蚀性;￿￿￿￿￿￿￿￿F、焊后热处理￿￿奥氏体不锈钢焊接后，原则上不进行热处理。

只在焊接接头产生了脆化要进一步提高其耐蚀能力时，才根据需要选择固溶处理、稳定化处理或消除应力处理;￿￿￿￿￿￿￿G、焊后焊接变形不能用火焰加热矫正￿.24（7）焊缝的酸洗及钝化处理￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿酸洗：去除焊缝及热影响区表面的氧化皮；￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿钝化：使酸洗的表面重新形成一层无色的致密氧化膜，起耐腐蚀作用￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿酸洗前须进行表面清理及修补，包括修补表面损伤、彻底清除焊缝表面残渣及焊缝附近表面的飞溅物8）焊后检验￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿焊后除了要进行一般焊接缺陷的检验外，还要进行耐蚀性试验￿￿25THANK YOU FOR YOUR ATTENTION!26 刚才的发言，如刚才的发言，如有不当之处请多指有不当之处请多指正谢谢大家！　　正谢谢大家！　　27。