1、6 有色金屬焊接有色金屬焊接一、概述一、概述 1 1、鋁的性能特點(diǎn)、鋁的性能特點(diǎn) 密度小密度小; ;導(dǎo)電及導(dǎo)熱性能好導(dǎo)電及導(dǎo)熱性能好; ;抗大氣腐蝕性好抗大氣腐蝕性好; ;塑性高塑性高; ; 強(qiáng)度低強(qiáng)度低; ;無(wú)磁性無(wú)磁性; ;無(wú)打擊火花無(wú)打擊火花; ;加工工藝性好等。加工工藝性好等。鋁合金的焊接 線(xiàn)膨脹系數(shù)大，比熱大，是鋼的線(xiàn)膨脹系數(shù)大，比熱大，是鋼的1倍；倍；比熱大，是鋼的比熱大，是鋼的2倍；倍；密度?。幻芏刃?；晶型是面心立方，沒(méi)有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，塑性好，晶型是面心立方，沒(méi)有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，塑性好，無(wú)低溫脆性轉(zhuǎn)變，但強(qiáng)度比較低。無(wú)低溫脆性轉(zhuǎn)變，但強(qiáng)度比較低。2 2、鋁合金的分類(lèi)、鋁合金的分類(lèi)

2、Cu Cu、MgMg和和MnMn能提高強(qiáng)度，能提高強(qiáng)度，TiTi能細(xì)化晶粒，能細(xì)化晶粒，MgMg能防止海水的腐能防止海水的腐蝕，蝕，NiNi能提高耐能提高耐熱性。熱性。 鋁合金鋁合金的分類(lèi)的分類(lèi)形變鋁合金形變鋁合金鑄造鋁合金鑄造鋁合金不能熱處理強(qiáng)化鋁合不能熱處理強(qiáng)化鋁合金金:主要在主要在1、3、5系系列列 能熱處理強(qiáng)化鋁合能熱處理強(qiáng)化鋁合金金: 2、6、7和和8系列系列（合金元素及（合金元素及加工工藝性）加工工藝性）3 3、常用的鋁合金、常用的鋁合金A、防銹鋁合金、防銹鋁合金 ( LF ) : Al Mn Al Mn 通過(guò)固溶強(qiáng)化提高鋁合金的強(qiáng)度和抗蝕性通過(guò)固溶強(qiáng)化提高鋁合金的強(qiáng)度和抗蝕性 (

3、 ( 比純鋁比純鋁好好 ) )。例如。例如:LF21:LF21。 Al Mg Al Mg 通過(guò)固溶強(qiáng)化提高鋁合金的強(qiáng)度和抗蝕性通過(guò)固溶強(qiáng)化提高鋁合金的強(qiáng)度和抗蝕性 ( ( 比純鋁比純鋁輕輕 ) )。 例如例如:LF2:LF2、LF6LF6等。等。 按化學(xué)成分和性能特點(diǎn)，分為防銹鋁、硬鋁、超硬鋁和鍛鋁。按化學(xué)成分和性能特點(diǎn)，分為防銹鋁、硬鋁、超硬鋁和鍛鋁。不能熱處理強(qiáng)化。不能熱處理強(qiáng)化。飛機(jī)翼梁飛機(jī)翼梁( (腹板為硬鋁合金腹板為硬鋁合金) )B B、硬鋁合金、硬鋁合金 ( LY ) ( LY ) Al Cu Mg Al Cu Mg 通過(guò)通過(guò)時(shí)效強(qiáng)化提鋁合金強(qiáng)度時(shí)效強(qiáng)化提鋁合金強(qiáng)度, ,但耐蝕性不

4、高。但耐蝕性不高。LY1LY1、LY11LY11、LY12LY12。C C、超硬鋁合金、超硬鋁合金 ( LC ) ( LC ) Al Zn Mg Cu Al Zn Mg Cu 通過(guò)通過(guò)時(shí)效強(qiáng)化和形成的強(qiáng)化相時(shí)效強(qiáng)化和形成的強(qiáng)化相, ,使鋁合金達(dá)到最高的硬度和使鋁合金達(dá)到最高的硬度和強(qiáng)度。但耐蝕性較差。強(qiáng)度。但耐蝕性較差。LC4LC4、LC9LC9。 飛機(jī)主起落架飛機(jī)主起落架D D、鍛鋁合金、鍛鋁合金 ( LD ) :( LD ) : Al Mg Si Cu Al Mg Si Cu 具有良好的熱塑性具有良好的熱塑性, ,通過(guò)固溶處理和人工時(shí)通過(guò)固溶處理和人工時(shí)效來(lái)提高鋁合金的力學(xué)性能。效來(lái)提高鋁

5、合金的力學(xué)性能。LD5LD5、LD6LD6、LD10LD10。壓氣機(jī)葉片壓氣機(jī)葉片制造形狀復(fù)雜的大型制造形狀復(fù)雜的大型鍛件，如內(nèi)燃機(jī)的活鍛件，如內(nèi)燃機(jī)的活塞、汽缸等。塞、汽缸等。鋁合金的分類(lèi)鋁合金的分類(lèi)分類(lèi)分類(lèi)合金名稱(chēng)合金名稱(chēng)合金系合金系性能特點(diǎn)性能特點(diǎn)牌號(hào)示例牌號(hào)示例變變形形鋁鋁合合金金非熱處理強(qiáng)非熱處理強(qiáng)化鋁合化鋁合金金防銹鋁防銹鋁Al-MnAl-Mn抗蝕性、壓力加工性與焊接性抗蝕性、壓力加工性與焊接性能好，但強(qiáng)度較低能好，但強(qiáng)度較低3A213A21Al-MgAl-Mg5A055A05熱處理強(qiáng)化熱處理強(qiáng)化鋁合金鋁合金硬鋁硬鋁Al-Cu-MgAl-Cu-Mg力學(xué)性能高力學(xué)性能高2A112A1

6、1超硬鋁超硬鋁Al-Cu-Mg-ZnAl-Cu-Mg-Zn強(qiáng)度最好強(qiáng)度最好7A047A04鍛鋁鍛鋁Al- Mg-Si- CuAl- Mg-Si- Cu鍛造性能好，耐熱性能好鍛造性能好，耐熱性能好6A026A02Al-Cu-Mg-Fe-NiAl-Cu-Mg-Fe-Ni2A702A70鑄造鋁合金鑄造鋁合金鋁硅合金鋁硅合金Al-SiAl-Si鑄造性能好，不能熱處理強(qiáng)化，鑄造性能好，不能熱處理強(qiáng)化，力學(xué)性能較低力學(xué)性能較低ZL102ZL102特殊鋁合金特殊鋁合金Al-Si-MgAl-Si-Mg鑄造性能良好，可熱處理強(qiáng)化，鑄造性能良好，可熱處理強(qiáng)化，力學(xué)性能較高力學(xué)性能較高ZL101ZL101Al-Si

7、-CuAl-Si-CuZL107ZL107鋁銅鑄造合鋁銅鑄造合金金Al-CuAl-Cu耐熱性好，鑄造性能與抗蝕性耐熱性好，鑄造性能與抗蝕性差差ZL201ZL201鋁鎂鑄造合鋁鎂鑄造合金金Al-MgAl-Mg力學(xué)性能高，抗蝕性好力學(xué)性能高，抗蝕性好ZL301ZL301鋁及其合金的牌號(hào)、成分及性能純鋁牌號(hào)以國(guó)際四位數(shù)字體系表達(dá)：如1A99表示鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 99.99 的原始純鋁；1B99表示鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 99.99的改型純鋁；1070表示雜質(zhì)極限含量無(wú)特殊控制、鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 99.70的純鋁；常用的純鋁牌號(hào)有1A99、1A97、1A93、1A90、1A85、1A70、1060、1050、10

8、35、1200。純鋁的主要用途是代替貴重的銅合金，制作導(dǎo)線(xiàn)、電器元件及換熱器件；制作各種要求質(zhì)輕、導(dǎo)熱、耐大氣腐蝕但強(qiáng)度不高的器具；配制各種鋁合金。變形鋁合金的牌號(hào)也用四位國(guó)際字符體系來(lái)表示。例如，2A11表示鋁銅原始合金；5A05表示鋁鎂原始合金，5B05表示鋁鎂改型合金。牌號(hào)中第一、三、四位為阿拉伯?dāng)?shù)字，第二位為英文大寫(xiě)字母、或其他字母（有時(shí)也用數(shù)字）。第一位數(shù)字為29，表示變形鋁合金的不同組別，其中“2”表示鋁銅合金，“3”表示鋁錳合金，“4”表示鋁硅合金等；最后兩位數(shù)字為合金的編號(hào)，沒(méi)有特殊意義，僅用來(lái)區(qū)分同一組別中的不同合金；如果第二位字母為A，則表示原始合金，如果是B或其他字母，則

9、表示原始合金的改型合金，如果是數(shù)字，則0表示原始合金，19表示改型合金。二、鋁和鋁合金的焊接性二、鋁和鋁合金的焊接性1 1、容易氧化、容易氧化 鋁的化學(xué)性質(zhì)活潑，與氧的親和力很強(qiáng)，在空氣中極易與氧結(jié)合生鋁的化學(xué)性質(zhì)活潑，與氧的親和力很強(qiáng)，在空氣中極易與氧結(jié)合生成致密的氧化鋁（成致密的氧化鋁（AlAl2 2O O3 3）膜，氧化膜對(duì)焊接過(guò)程造成以下影響：）膜，氧化膜對(duì)焊接過(guò)程造成以下影響： 熔點(diǎn)高達(dá)熔點(diǎn)高達(dá)20502050（而鋁只有（而鋁只有600600），易形成未熔合；），易形成未熔合； 密度大（密度大（AlAl2 2O O3 3為為3.965g/cm3.965g/cm3 3），約為鋁的），約

10、為鋁的1.41.4倍，易形成夾渣；倍，易形成夾渣； 氧化鋁膜存在于熔池表面時(shí)，影響電弧的穩(wěn)定燃燒，阻礙焊接過(guò)程氧化鋁膜存在于熔池表面時(shí)，影響電弧的穩(wěn)定燃燒，阻礙焊接過(guò)程的正常進(jìn)行；的正常進(jìn)行； 氧化膜對(duì)水分有很高的吸附能力，在焊接時(shí)會(huì)促使焊縫中生成氣孔。氧化膜對(duì)水分有很高的吸附能力，在焊接時(shí)會(huì)促使焊縫中生成氣孔。 預(yù)防：預(yù)防：嚴(yán)格清理焊件表面的氧化物；嚴(yán)格清理焊件表面的氧化物；對(duì)熔池及高溫區(qū)金屬應(yīng)進(jìn)行有效保護(hù)，防止在焊接過(guò)程中的再氧化。對(duì)熔池及高溫區(qū)金屬應(yīng)進(jìn)行有效保護(hù)，防止在焊接過(guò)程中的再氧化。2 2、焊接時(shí)耗能大、焊接時(shí)耗能大 鋁合金的熔點(diǎn)雖低，但其比熱容高（約是鋼的鋁合金的熔點(diǎn)雖低，但其比

11、熱容高（約是鋼的2 2倍），熱導(dǎo)率大（約倍），熱導(dǎo)率大（約是鋼的是鋼的3 3倍），線(xiàn)膨脹系數(shù)大（約是鐵的倍），線(xiàn)膨脹系數(shù)大（約是鐵的2 2倍）。因此，焊接鋁及鋁合金倍）。因此，焊接鋁及鋁合金比焊接鋼要消耗更多的熱量，為防止變形，必須采用能量集中、功率密比焊接鋼要消耗更多的熱量，為防止變形，必須采用能量集中、功率密度大的熱源，有時(shí)還需采用預(yù)熱等工藝措施。度大的熱源，有時(shí)還需采用預(yù)熱等工藝措施。3 3、氣孔傾向性大、氣孔傾向性大 氫是鋁在熔焊時(shí)產(chǎn)生氣孔的主要原因。氫是鋁在熔焊時(shí)產(chǎn)生氣孔的主要原因。 氫氣孔易產(chǎn)生的原因：氫氣孔易產(chǎn)生的原因：（1 1）氫在液態(tài)和固態(tài)鋁中的溶解度相差很大（近）氫在液態(tài)和

12、固態(tài)鋁中的溶解度相差很大（近2020倍），高溫下溶入的大倍），高溫下溶入的大量氣體，在焊后冷卻凝固過(guò)程中由于溶解度的變化要析出大量氣體。量氣體，在焊后冷卻凝固過(guò)程中由于溶解度的變化要析出大量氣體。（2 2）鋁和鋁合金的導(dǎo)熱能力強(qiáng)，焊后冷卻速度快，不利于氣體的析出；）鋁和鋁合金的導(dǎo)熱能力強(qiáng)，焊后冷卻速度快，不利于氣體的析出；（3 3）鋁和鋁合金的密度小，氣泡上浮速度慢。）鋁和鋁合金的密度小，氣泡上浮速度慢。 氫的來(lái)源：氫的來(lái)源：（1 1）弧柱氣氛中的水分、焊材及母材所吸附的水分；）弧柱氣氛中的水分、焊材及母材所吸附的水分；氫在鋁中的溶解度（氫在鋁中的溶解度（pH2=101kPa) 鋁合金焊接中的

13、鋁合金焊接中的“皮下氣孔皮下氣孔”（LF6LF6，TIGTIG） 冷卻速度很大時(shí)，在凝固點(diǎn)以上溶解度差形成的氣孔雖冷卻速度很大時(shí)，在凝固點(diǎn)以上溶解度差形成的氣孔雖然不多，但來(lái)不及逸出，形成粗大孤立的皮下氣孔。然不多，但來(lái)不及逸出，形成粗大孤立的皮下氣孔。 冷卻速度較小，在凝固點(diǎn)溶解度發(fā)生突變，沿結(jié)晶的層狀冷卻速度較小，在凝固點(diǎn)溶解度發(fā)生突變，沿結(jié)晶的層狀線(xiàn)形成均布形式的線(xiàn)形成均布形式的“結(jié)晶層氣孔結(jié)晶層氣孔”。鋁合金焊縫中均布形式的鋁合金焊縫中均布形式的“結(jié)晶層氣孔結(jié)晶層氣孔”（Al-Zn-Mg,TIGAl-Zn-Mg,TIG） 不同合金系對(duì)弧柱氣氛中水分的影響不同：純鋁對(duì)氣氛中的水分最不同合

14、金系對(duì)弧柱氣氛中水分的影響不同：純鋁對(duì)氣氛中的水分最敏感。敏感。Al-MgAl-Mg合金合金MgMg含量增高，氫的溶解度和引起氣孔的臨界氫分壓含量增高，氫的溶解度和引起氣孔的臨界氫分壓p pH H2 2隨之增大，因而對(duì)吸收氣氛中水分不太敏感。隨之增大，因而對(duì)吸收氣氛中水分不太敏感。同樣焊接條件下，純鋁焊同樣焊接條件下，純鋁焊縫產(chǎn)生氣孔的傾向要大些?？p產(chǎn)生氣孔的傾向要大些。 不同的焊接方法對(duì)弧柱氣氛中水分的敏感性也不同：不同的焊接方法對(duì)弧柱氣氛中水分的敏感性也不同：MIGMIG焊時(shí)，焊絲焊時(shí)，焊絲以細(xì)小熔滴形式通過(guò)弧柱落入熔池，由于弧柱溫度高，熔滴比表面積大，以細(xì)小熔滴形式通過(guò)弧柱落入熔池，由于

15、弧柱溫度高，熔滴比表面積大，熔滴金屬易于吸收氫；熔滴金屬易于吸收氫；TIGTIG焊時(shí)，熔池金屬表面與氣體氫反應(yīng)，因比表面焊時(shí)，熔池金屬表面與氣體氫反應(yīng)，因比表面積小和熔池溫度低于弧柱溫度，吸收氫的條件不如積小和熔池溫度低于弧柱溫度，吸收氫的條件不如MIGMIG焊時(shí)容易。同時(shí)，焊時(shí)容易。同時(shí)，MIGMIG焊的熔深一般大于焊的熔深一般大于TIGTIG焊的熔深，也不利于氣泡的浮出。所以，焊的熔深，也不利于氣泡的浮出。所以，在同在同樣的氣氛條件下，樣的氣氛條件下，MIGMIG焊時(shí)焊縫氣孔傾向比焊時(shí)焊縫氣孔傾向比TIGTIG焊時(shí)大。焊時(shí)大。 （2 2）氧化膜中水分的影響）氧化膜中水分的影響 在正常的焊接

16、條件下，對(duì)于氣氛中的水分已嚴(yán)格限制，在正常的焊接條件下，對(duì)于氣氛中的水分已嚴(yán)格限制，這時(shí)，焊絲或工件氧化膜中所吸附的水分將是生成焊縫氣孔這時(shí)，焊絲或工件氧化膜中所吸附的水分將是生成焊縫氣孔的主要原因。氧化膜不致密、吸水性強(qiáng)的鋁合金（如的主要原因。氧化膜不致密、吸水性強(qiáng)的鋁合金（如Al-MgAl-Mg合合金），比氧化膜致密的純鋁具有更大的氣孔傾向。金），比氧化膜致密的純鋁具有更大的氣孔傾向。MIGMIG焊由于焊由于熔深大，坡口端部的氧化膜能迅速熔化，有利于氧化膜中水熔深大，坡口端部的氧化膜能迅速熔化，有利于氧化膜中水分的排除，氧化膜對(duì)焊縫氣孔的影響就小得多。分的排除，氧化膜對(duì)焊縫氣孔的影響就小得

17、多。 純鋁焊絲表面清理方法對(duì)焊縫含氫量的影響 處理方法未處理不完全的機(jī)械刮削15%NaOH（2min）+15%HNO3（8min）+水洗干燥沸騰蒸餾水中加熱1h，室內(nèi)存放1d氣體總量 /mL100g-12.81.61.08.7氫量 /mL100g-12.11.30.76.9氫體積比率 (%)74.981.370.079.3 TIGTIG焊時(shí)，在熔透不足的情況下，母材坡口根部未除焊時(shí)，在熔透不足的情況下，母材坡口根部未除凈的氧化膜所吸附的水分是產(chǎn)生焊縫氣孔的主要原因。這種凈的氧化膜所吸附的水分是產(chǎn)生焊縫氣孔的主要原因。這種氧化膜不僅提供了氫的來(lái)源，而且能使氣泡聚集附著。剛形氧化膜不僅提供了氫的來(lái)

18、源，而且能使氣泡聚集附著。剛形成熔池時(shí)，如果坡口附近的氧化膜未能完全熔化而殘存下來(lái)，成熔池時(shí)，如果坡口附近的氧化膜未能完全熔化而殘存下來(lái)，則氧化膜中水分因受熱而分解出氫，并在氧化膜上萌生氣泡；則氧化膜中水分因受熱而分解出氫，并在氧化膜上萌生氣泡；由于氣泡是附著在殘留氧化膜上，不易脫離浮出，且因氣泡由于氣泡是附著在殘留氧化膜上，不易脫離浮出，且因氣泡是在熔化早期形成的，有條件長(zhǎng)大，所以常造成集中的大氣是在熔化早期形成的，有條件長(zhǎng)大，所以常造成集中的大氣孔。這種氣孔在焊縫根部未熔合時(shí)就更嚴(yán)重。坡口端部氧化孔。這種氣孔在焊縫根部未熔合時(shí)就更嚴(yán)重。坡口端部氧化膜引起的氣孔，常沿著熔合區(qū)原坡口邊緣分布，

19、內(nèi)壁呈氧化膜引起的氣孔，常沿著熔合區(qū)原坡口邊緣分布，內(nèi)壁呈氧化色，這是其重要特征。由于色，這是其重要特征。由于Al-MgAl-Mg合金比純鋁更易于形成疏合金比純鋁更易于形成疏松而吸水性強(qiáng)的厚氧化膜，所以松而吸水性強(qiáng)的厚氧化膜，所以Al-MgAl-Mg合金比純鋁更容易產(chǎn)合金比純鋁更容易產(chǎn)生這種集中的氧化膜氣孔。因此，焊接鋁鎂合金時(shí)，焊前須生這種集中的氧化膜氣孔。因此，焊接鋁鎂合金時(shí)，焊前須仔細(xì)清除坡口端部的氧化膜。仔細(xì)清除坡口端部的氧化膜。鋁合金的焊接 焊縫氣孔的影響因素焊縫氣孔的影響因素 1）焊接方法的影響）焊接方法的影響 MIG焊時(shí)，焊絲以細(xì)小熔滴形式向熔池過(guò)渡，焊時(shí)，焊絲以細(xì)小熔滴形式向熔

20、池過(guò)渡， 弧柱弧柱溫度高，熔滴比表面積大，熔滴易于吸氫；溫度高，熔滴比表面積大，熔滴易于吸氫； TIG焊時(shí)，主要是熔池金屬表面與氫反應(yīng)，比表面積焊時(shí)，主要是熔池金屬表面與氫反應(yīng)，比表面積小，熔池溫度小于弧柱，吸氫條件不如小，熔池溫度小于弧柱，吸氫條件不如MIG有利；有利； 另外，另外，MIG焊熔池深度大于焊熔池深度大于TIG焊，不利于氫氣泡的焊，不利于氫氣泡的逸出。逸出。鋁合金的焊接 2）極性的影響）極性的影響 TIG焊時(shí)，直流反接，具有陰極霧化作用，可以避免氫焊時(shí)，直流反接，具有陰極霧化作用，可以避免氫的產(chǎn)生，但鎢極易燒損，形成缺陷；正接時(shí)無(wú)陰極霧化作用，的產(chǎn)生，但鎢極易燒損，形成缺陷；正接

21、時(shí)無(wú)陰極霧化作用，熔深大，對(duì)氣泡逸出不利，所以采用交流。熔深大，對(duì)氣泡逸出不利，所以采用交流。 MIG焊時(shí)，采用直流反接，無(wú)陰極霧化作用，也沒(méi)有鎢焊時(shí)，采用直流反接，無(wú)陰極霧化作用，也沒(méi)有鎢極燒損。極燒損。鋁合金的焊接 3）焊接工藝參數(shù)）焊接工藝參數(shù) 焊接規(guī)范主要影響熔池在高溫的停留時(shí)間，從而對(duì)氫的溶入焊接規(guī)范主要影響熔池在高溫的停留時(shí)間，從而對(duì)氫的溶入時(shí)間和析出時(shí)間產(chǎn)生影響。時(shí)間和析出時(shí)間產(chǎn)生影響。 TIG焊時(shí)，采用小線(xiàn)能量，采用較大的規(guī)范，高的焊速，減焊時(shí)，采用小線(xiàn)能量，采用較大的規(guī)范，高的焊速，減少熔池存在時(shí)間，減小氫的溶入；少熔池存在時(shí)間，減小氫的溶入； MIG焊時(shí)，焊絲氧化膜的影響更

22、為顯著，不能通過(guò)減少熔池焊時(shí)，焊絲氧化膜的影響更為顯著，不能通過(guò)減少熔池時(shí)間來(lái)防止氫向熔池的溶入，所以通過(guò)降低焊速和提高焊接線(xiàn)能時(shí)間來(lái)防止氫向熔池的溶入，所以通過(guò)降低焊速和提高焊接線(xiàn)能量來(lái)增大溶池存在時(shí)間，有利于減少焊縫中的氣孔。量來(lái)增大溶池存在時(shí)間，有利于減少焊縫中的氣孔。鋁合金的焊接 4）保護(hù)氣體中的水分和氧化性影響）保護(hù)氣體中的水分和氧化性影響 采用高純采用高純Ar或采用或采用Ar+He改變（即提高）熱容量，改改變（即提高）熱容量，改變?nèi)艹匦螤?，使尖變?nèi)艹匦螤?，使尖“V”型變?yōu)閳A底型，延長(zhǎng)溶池停留時(shí)間，型變?yōu)閳A底型，延長(zhǎng)溶池停留時(shí)間，有利于氣孔逸出；有利于氣孔逸出； 或者采用或者采用Ar

23、+0.51%O2，Ar+25%CO2，增強(qiáng)保護(hù)氣氛增強(qiáng)保護(hù)氣氛的氧化性，減少氫。的氧化性，減少氫。鋁合金的焊接 5）表面狀態(tài)的影響）表面狀態(tài)的影響 不同的焊材、母材，其氧化膜性質(zhì)不同，對(duì)氣不同的焊材、母材，其氧化膜性質(zhì)不同，對(duì)氣孔的影響有差別?？椎挠绊懹胁顒e。 MgO疏松，易吸水，產(chǎn)生氣孔傾向大；疏松，易吸水，產(chǎn)生氣孔傾向大； MnO致密，不易吸水，氣孔傾向小。致密，不易吸水，氣孔傾向小。鋁合金的焊接 母材氧化膜引起的氣孔（母材氧化膜引起的氣孔（LF6LF6，TIG)TIG)鋁合金的焊接 6）環(huán)境因素的影響）環(huán)境因素的影響環(huán)境因素主要是指溫度和濕度。環(huán)境因素主要是指溫度和濕度。 0 C以下，濕

24、度不影響氣孔的產(chǎn)生；以下，濕度不影響氣孔的產(chǎn)生； 0 C以上，溫度越高，濕度越大，越易對(duì)氣孔敏感。以上，溫度越高，濕度越大，越易對(duì)氣孔敏感。 另外，表面油污也可以導(dǎo)致氣孔。另外，表面油污也可以導(dǎo)致氣孔。防止產(chǎn)生氣孔的途徑：防止產(chǎn)生氣孔的途徑：（1 1）減少氫的來(lái)源：烘干焊接材料；焊前清理氧化膜等；）減少氫的來(lái)源：烘干焊接材料；焊前清理氧化膜等；（2 2）控制焊接參數(shù)：即）控制焊接參數(shù)：即通過(guò)焊接參數(shù)的調(diào)整影響熔池高溫存在時(shí)間，從而通過(guò)焊接參數(shù)的調(diào)整影響熔池高溫存在時(shí)間，從而影響氫溶入時(shí)間和析出時(shí)間來(lái)控制氣孔產(chǎn)生影響氫溶入時(shí)間和析出時(shí)間來(lái)控制氣孔產(chǎn)生。TIGTIG焊：小熱輸入焊：小熱輸入-減少熔

25、池存在時(shí)間減少熔池存在時(shí)間-減少氫的溶入減少氫的溶入 同時(shí)為保證根部熔透，需用大電流，所以應(yīng)：同時(shí)為保證根部熔透，需用大電流，所以應(yīng)：I I大，大，V V大；大；MIGMIG焊：水分主要來(lái)自氧化膜焊：水分主要來(lái)自氧化膜-增大熔池存在時(shí)間增大熔池存在時(shí)間-氣泡析出，所以應(yīng)：氣泡析出，所以應(yīng)： I I大，大，V V小，必要時(shí)預(yù)熱。小，必要時(shí)預(yù)熱。（3 3）改變弧柱氣氛性質(zhì)。如氬弧焊中，）改變弧柱氣氛性質(zhì)。如氬弧焊中，ArAr中加入少量中加入少量COCO2 2或或O O2 2，是氫發(fā)生氧，是氫發(fā)生氧化從而減小氫的分壓?；瘡亩鴾p小氫的分壓。 鏟根對(duì)焊縫氣孔的影響（Al-4Mg-1Mn，MIG）1未鏟根

26、 2鏟根TIG 焊焊接參數(shù)對(duì)焊縫中擴(kuò)散氫焊焊接參數(shù)對(duì)焊縫中擴(kuò)散氫H的影響的影響母材為母材為5A06（LF6） MIG焊焊接參數(shù)對(duì)焊縫氣孔的影響焊焊接參數(shù)對(duì)焊縫氣孔的影響4 4、焊接熱裂紋傾向大、焊接熱裂紋傾向大 純鋁和非熱處理強(qiáng)化鋁合金（如純鋁和非熱處理強(qiáng)化鋁合金（如Al-MnAl-Mn、Al-MgAl-Mg合金等），一般是不容易合金等），一般是不容易產(chǎn)生裂紋的。而硬鋁及大部分熱處理強(qiáng)化鋁合金，產(chǎn)生裂紋的傾向較大。產(chǎn)生裂紋的。而硬鋁及大部分熱處理強(qiáng)化鋁合金，產(chǎn)生裂紋的傾向較大。 對(duì)含有銅的硬鋁（對(duì)含有銅的硬鋁（Al-Cu-MgAl-Cu-Mg）和超硬鋁（）和超硬鋁（Al-Zn-Cu-MgAl-

27、Zn-Cu-Mg）合金，目前很）合金，目前很難用熔焊方法獲得沒(méi)有裂紋的焊接接頭，所以一般不能選用熔焊方法制造硬難用熔焊方法獲得沒(méi)有裂紋的焊接接頭，所以一般不能選用熔焊方法制造硬鋁和超硬鋁焊接結(jié)構(gòu)。鋁和超硬鋁焊接結(jié)構(gòu)。 鋁及鋁合金常見(jiàn)的熱裂紋主要是焊縫凝固裂紋和近縫區(qū)鋁及鋁合金常見(jiàn)的熱裂紋主要是焊縫凝固裂紋和近縫區(qū)液化裂紋。液化裂紋。鋁合金的焊接 鋁合金接頭中的結(jié)晶裂紋鋁合金接頭中的結(jié)晶裂紋鋁合金的焊接 鋁合金接頭熱影響區(qū)中的液化裂紋鋁合金接頭熱影響區(qū)中的液化裂紋鋁合金的焊接 液化裂紋產(chǎn)生原因液化裂紋產(chǎn)生原因 在母材的熱影響區(qū)中，成在母材的熱影響區(qū)中，成分為分為XC的鋁合金在平衡狀態(tài)下，的鋁合金

28、在平衡狀態(tài)下，t1溫度下組織為溫度下組織為 + ，t2時(shí)時(shí) 中中的組元開(kāi)始向的組元開(kāi)始向 固溶體溶解，固溶體溶解，t3時(shí)全部轉(zhuǎn)化為時(shí)全部轉(zhuǎn)化為 固溶體。固溶體。 鋁合金的焊接 在焊接快速加熱條件下，在焊接快速加熱條件下，在在t2 來(lái)不及溶解，達(dá)不到平衡，來(lái)不及溶解，達(dá)不到平衡，到到t3時(shí)仍可能為時(shí)仍可能為 + 兩相狀態(tài)，兩相狀態(tài)，t4時(shí)已超過(guò)共晶溫度，時(shí)已超過(guò)共晶溫度， 中的組中的組元還未完全溶入元還未完全溶入 固溶體，則在固溶體，則在 和和 兩相界面出現(xiàn)共晶液相，兩相界面出現(xiàn)共晶液相，這種局部液化在焊接應(yīng)力下沿這種局部液化在焊接應(yīng)力下沿晶界液膜形成晶界液膜形成“液化裂紋液化裂紋”。鋁合金的焊

29、接 （2）熱裂紋的形成原因）熱裂紋的形成原因 1）拘束度的影響；）拘束度的影響； 2）液固相距離寬，生成柱狀晶，柱狀）液固相距離寬，生成柱狀晶，柱狀晶之間產(chǎn)生成分偏析，導(dǎo)致容易產(chǎn)生裂紋；晶之間產(chǎn)生成分偏析，導(dǎo)致容易產(chǎn)生裂紋； 3）材料因素的影響：）材料因素的影響： a）鋁合金為共晶合金，裂紋傾向與）鋁合金為共晶合金，裂紋傾向與合金結(jié)晶溫度區(qū)間大小有關(guān)系；合金結(jié)晶溫度區(qū)間大小有關(guān)系； 鋁合金的焊接 幾種鋁合金熱裂傾向最大時(shí)的合金組元濃度幾種鋁合金熱裂傾向最大時(shí)的合金組元濃度(x m)： Al-Mg：x m=2% Mg； Al-Zn： x m=1012%Zn； Al-Si： x m=0.72%Si

30、； Al-Cu： x m=2%Cu。 如果存在其他元素或雜質(zhì)時(shí)，可能出現(xiàn)三元共如果存在其他元素或雜質(zhì)時(shí)，可能出現(xiàn)三元共晶，其熔點(diǎn)比二元更低，結(jié)晶溫度區(qū)間更大，更容晶，其熔點(diǎn)比二元更低，結(jié)晶溫度區(qū)間更大，更容易產(chǎn)生熱裂紋。易產(chǎn)生熱裂紋。鋁合金的焊接 b) 線(xiàn)膨脹系數(shù)大，是鋼的線(xiàn)膨脹系數(shù)大，是鋼的1倍，在拘束條倍，在拘束條件下焊接，容易產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力，增大裂件下焊接，容易產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力，增大裂紋傾向；紋傾向； c) 鋁合金焊接過(guò)程中無(wú)相變，柱狀晶粗大，鋁合金焊接過(guò)程中無(wú)相變，柱狀晶粗大，容易偏析。容易偏析。鋁合金的焊接 （3）熱裂紋的影響因素）熱裂紋的影響因素 1）焊縫合金系統(tǒng)的影響）焊縫

31、合金系統(tǒng)的影響 控制適量的易熔共晶，縮小結(jié)晶溫度區(qū)間?？刂七m量的易熔共晶，縮小結(jié)晶溫度區(qū)間。 少量的易熔共晶增大熱裂傾向，增大主要合金元素少量的易熔共晶增大熱裂傾向，增大主要合金元素x m，對(duì)熱裂紋產(chǎn)生愈合作用。對(duì)熱裂紋產(chǎn)生愈合作用。 焊接焊接Al-Mg合金時(shí)采用合金時(shí)采用Mg含量超過(guò)含量超過(guò)3.55%的焊絲；的焊絲； LF21 （Al-Mn）采用）采用Mg含量超過(guò)含量超過(guò)8%的焊絲；的焊絲； 對(duì)熱裂傾向大的對(duì)熱裂傾向大的LY合金采用含合金采用含5%Si的的Al-Si焊絲解決抗裂焊絲解決抗裂問(wèn)題。問(wèn)題。Al-Mg合金焊縫凝固裂紋與含Mg量的關(guān)系（T形角接接頭）1連續(xù)焊道 2斷續(xù)焊道 從抗裂角度

32、考慮，從抗裂角度考慮，焊縫合金系在于控制焊縫合金系在于控制適量的易熔共晶并縮適量的易熔共晶并縮小結(jié)晶溫度區(qū)間。由小結(jié)晶溫度區(qū)間。由于鋁合金為共晶型合于鋁合金為共晶型合金，少量易熔共晶會(huì)金，少量易熔共晶會(huì)增大凝固裂紋傾向，增大凝固裂紋傾向，所以，一般都是使主所以，一般都是使主要合金元素含量超過(guò)要合金元素含量超過(guò)x xm m，以便能產(chǎn)生，以便能產(chǎn)生“愈愈合合”作用。作用。 012345678 000020242219(a) Al-Cu焊絲40434343(b) Al-Si545450525083焊絲5356、5183(c) Al-Mg60636061(d) Al-Mg2Si焊縫合金元素 /%裂紋敏

33、感性 /%鋁合金的裂紋敏感性不同焊絲成分對(duì)母材焊縫裂紋傾向的影響不同焊絲成分對(duì)母材焊縫裂紋傾向的影響 1- 2 2）焊絲成分的影響）焊絲成分的影響 不同的母材配合不同的焊絲，在剛性T形接頭試樣上進(jìn)行TIG焊，具有不同的裂紋傾向。采用成分與母材相同的焊絲時(shí)，具有較大的裂紋傾向。采用Al-5%Si焊絲（國(guó)外牌號(hào)4043）和Al-5%Mg焊絲（5A05或5556）的抗裂效果是較好。 Al-Zn-Mg合金專(zhuān)用焊絲X5180（Al-4%Mg-2%Zn-0.15%Zr）也具有相當(dāng)高的抗裂性能。 母材與焊絲組合的抗熱裂性試驗(yàn)(剛性T形接頭；TIG)（括號(hào)中數(shù)字為母材代號(hào)，無(wú)括號(hào)的數(shù)字為焊絲代號(hào)）鋁合金的焊接

34、 3）變質(zhì)劑的影響）變質(zhì)劑的影響 Ti、Zr、V、B微量元素作為變質(zhì)劑，在焊接過(guò)程微量元素作為變質(zhì)劑，在焊接過(guò)程中生成細(xì)小難熔質(zhì)點(diǎn)，作為結(jié)晶時(shí)的非自發(fā)形核核心，中生成細(xì)小難熔質(zhì)點(diǎn)，作為結(jié)晶時(shí)的非自發(fā)形核核心，細(xì)化晶粒，改善塑性，還能顯著改善抗裂性能。細(xì)化晶粒，改善塑性，還能顯著改善抗裂性能。鋁合金的焊接 4）焊接規(guī)范的影響）焊接規(guī)范的影響 采用熱能集中的焊接方法，有利于快速進(jìn)行焊接，防止形采用熱能集中的焊接方法，有利于快速進(jìn)行焊接，防止形成方向性強(qiáng)的粗大柱狀晶，改善抗裂性。成方向性強(qiáng)的粗大柱狀晶，改善抗裂性。 采用小電流施焊，減小熔池過(guò)熱；采用小電流施焊，減小熔池過(guò)熱； 增大焊速和提高電流都不

35、利于抗裂。增大焊速和提高電流都不利于抗裂。 因?yàn)樘岣吆杆?，促使焊接接頭的應(yīng)變速率，增大熱裂傾向因?yàn)樘岣吆杆?，促使焊接接頭的應(yīng)變速率，增大熱裂傾向。5. 5. 鋁合金焊接中接頭的等強(qiáng)性問(wèn)題鋁合金焊接中接頭的等強(qiáng)性問(wèn)題 （1）不可熱處理合金（）不可熱處理合金（ Al-Mg） 不可熱處理鋁合金的主要問(wèn)題是晶粒粗化不可熱處理鋁合金的主要問(wèn)題是晶粒粗化（焊接熱影響區(qū)溫度超過(guò)再結(jié)晶溫度，一般為焊接熱影響區(qū)溫度超過(guò)再結(jié)晶溫度，一般為200300 C，引起晶粒長(zhǎng)大引起晶粒長(zhǎng)大）而降低塑性，表）而降低塑性，表現(xiàn)為接頭強(qiáng)度低于母材?，F(xiàn)為接頭強(qiáng)度低于母材。鋁合金的焊接 冷作硬化鋁冷作硬化鋁Al-4Mg-1Mn接頭接

36、頭軟化與焊接峰值溫度的關(guān)系軟化與焊接峰值溫度的關(guān)系鋁合金的焊接 不可熱處理鋁合金焊接前后強(qiáng)度變化不可熱處理鋁合金焊接前后強(qiáng)度變化鋁合金的焊接 影響因素影響因素 1）熱影響區(qū)溫度峰值越高，軟化越明顯；）熱影響區(qū)溫度峰值越高，軟化越明顯； 2）焊前冷作強(qiáng)化程度越高，焊后失強(qiáng)越）焊前冷作強(qiáng)化程度越高，焊后失強(qiáng)越明顯，而且這種軟化無(wú)法消除；明顯，而且這種軟化無(wú)法消除； 3）冷卻速度對(duì)軟化影響不大。）冷卻速度對(duì)軟化影響不大。鋁合金的焊接 2）熱處理強(qiáng)化合金）熱處理強(qiáng)化合金 熱處理鋁合金的軟化問(wèn)題主要是熱處理鋁合金的軟化問(wèn)題主要是“過(guò)時(shí)過(guò)時(shí)效效”軟化。軟化。 嚴(yán)重程度取決于第二相的性質(zhì)，也和嚴(yán)重程度取決于

37、第二相的性質(zhì)，也和熱循環(huán)特性有一定關(guān)系。熱循環(huán)特性有一定關(guān)系。鋁合金的焊接 時(shí)效強(qiáng)化：時(shí)效強(qiáng)化： 固溶度變化大的合金，加熱至高溫后急冷，固溶度變化大的合金，加熱至高溫后急冷，都可形成過(guò)飽和固溶體都可形成過(guò)飽和固溶體SS，即固溶處理。然后，即固溶處理。然后常溫或稍高溫度加熱，即可產(chǎn)生所謂的常溫或稍高溫度加熱，即可產(chǎn)生所謂的“時(shí)效時(shí)效”過(guò)程而強(qiáng)化。過(guò)程而強(qiáng)化。鋁合金的焊接 時(shí)效過(guò)程：時(shí)效過(guò)程：時(shí)效初期，時(shí)效初期，SS中發(fā)生溶質(zhì)原子偏聚形成局部富集中發(fā)生溶質(zhì)原子偏聚形成局部富集GP區(qū)，區(qū)，隨溫度或時(shí)間延長(zhǎng)，發(fā)展為一種共格過(guò)渡相隨溫度或時(shí)間延長(zhǎng)，發(fā)展為一種共格過(guò)渡相 ，其成，其成分與平衡非共格相分與平

38、衡非共格相 相同，但點(diǎn)陣不同而且未脫溶，隨相同，但點(diǎn)陣不同而且未脫溶，隨溫度或時(shí)間延長(zhǎng)，溫度或時(shí)間延長(zhǎng)， ，轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為 而脫溶析出。而脫溶析出。 “過(guò)時(shí)效過(guò)時(shí)效” ：一般在一般在GP區(qū)合金發(fā)生強(qiáng)化，區(qū)合金發(fā)生強(qiáng)化， 微細(xì)共格相微細(xì)共格相 ，開(kāi)始出現(xiàn)開(kāi)始出現(xiàn)時(shí)強(qiáng)度進(jìn)一步提高，一旦發(fā)生時(shí)強(qiáng)度進(jìn)一步提高，一旦發(fā)生 ，向向 轉(zhuǎn)化，強(qiáng)化作用降轉(zhuǎn)化，強(qiáng)化作用降低，轉(zhuǎn)變結(jié)束時(shí)強(qiáng)化作用消失，成為低，轉(zhuǎn)變結(jié)束時(shí)強(qiáng)化作用消失，成為“過(guò)時(shí)效過(guò)時(shí)效”。鋁合金的焊接 焊接過(guò)程中，焊接溫度超過(guò)過(guò)時(shí)效溫度，產(chǎn)生過(guò)時(shí)效和焊接過(guò)程中，焊接溫度超過(guò)過(guò)時(shí)效溫度，產(chǎn)生過(guò)時(shí)效和脫溶，所以導(dǎo)致強(qiáng)度損失。脫溶，所以導(dǎo)致強(qiáng)度損失。 無(wú)論退

39、火態(tài)還是時(shí)效態(tài)下焊接，焊后不經(jīng)熱處理，接頭無(wú)論退火態(tài)還是時(shí)效態(tài)下焊接，焊后不經(jīng)熱處理，接頭強(qiáng)度均低于母材，特別是在時(shí)效態(tài)下焊接超硬鋁，焊后即使強(qiáng)度均低于母材，特別是在時(shí)效態(tài)下焊接超硬鋁，焊后即使進(jìn)行人工時(shí)效，接頭強(qiáng)度系數(shù)（進(jìn)行人工時(shí)效，接頭強(qiáng)度系數(shù)（ 接頭接頭 / 母材母材）也沒(méi)有超過(guò)）也沒(méi)有超過(guò)60%。 熱處理強(qiáng)化鋁合金焊接接頭組織示意圖熱處理強(qiáng)化鋁合金焊接接頭組織示意圖鋁合金的焊接 上海交通大學(xué)焊接工程研究所上海交通大學(xué)焊接工程研究所Welding Engineering Institute of Shanghai Jiao Tong University 鋁合金的焊接 Al-Cu-Mg硬

40、鋁的時(shí)效過(guò)程是很快的，而硬鋁的時(shí)效過(guò)程是很快的，而Al-Zn-Mg合金的時(shí)合金的時(shí)效過(guò)程是很慢的，說(shuō)明前者比后者的第二相易于脫溶，所以在焊效過(guò)程是很慢的，說(shuō)明前者比后者的第二相易于脫溶，所以在焊后強(qiáng)度損失大。后強(qiáng)度損失大。 另外另外Al-Cu-Mg在焊后在焊后560天自然時(shí)效對(duì)強(qiáng)度改善不明顯，而天自然時(shí)效對(duì)強(qiáng)度改善不明顯，而Al-Zn-Mg則在焊后則在焊后4天自然時(shí)效，軟化開(kāi)始顯著消失，天自然時(shí)效，軟化開(kāi)始顯著消失，30天后基天后基本消失。本消失。 Al-Zn-Mg合金的這種自然時(shí)效消除焊接軟化問(wèn)題值得注意。合金的這種自然時(shí)效消除焊接軟化問(wèn)題值得注意。 小件采用人工時(shí)效，大件采用自然時(shí)效。小件

41、采用人工時(shí)效，大件采用自然時(shí)效。 Al-Cu-Mg（2A12）合金焊接熱影響區(qū)的硬度變化（手工TIG） Al-4.5Zn-1.2Mg合金焊接熱影響區(qū)的硬度變化（焊前自然時(shí)效，MIG）Tm峰值溫度 1、2、3、4表示不同的焊后自然時(shí)效時(shí)間 13h 24d 330d 490d6 6、焊接接頭耐蝕性下降、焊接接頭耐蝕性下降 純鋁和防銹鋁多用于要求耐腐蝕的場(chǎng)合純鋁和防銹鋁多用于要求耐腐蝕的場(chǎng)合 ，但生產(chǎn)實(shí)踐證明：即使采，但生產(chǎn)實(shí)踐證明：即使采用可靠的焊接方法（如氬弧焊），配以純度較高的焊絲，嚴(yán)格按照操作規(guī)用可靠的焊接方法（如氬弧焊），配以純度較高的焊絲，嚴(yán)格按照操作規(guī)程焊接，焊接接頭的耐蝕性一般仍低于

42、母材。原因：程焊接，焊接接頭的耐蝕性一般仍低于母材。原因：（1 1）接頭的組織不均勻）接頭的組織不均勻 由于焊接熱過(guò)程的影響，使得焊縫和熱影響區(qū)組織不均勻，并且還由于焊接熱過(guò)程的影響，使得焊縫和熱影響區(qū)組織不均勻，并且還存在著偏析，會(huì)使接頭各部位產(chǎn)生電極電位差，在腐蝕介質(zhì)中形成微電池，存在著偏析，會(huì)使接頭各部位產(chǎn)生電極電位差，在腐蝕介質(zhì)中形成微電池，產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，從而破壞了氧化膜的完整性和致密性，使腐蝕過(guò)程加速。產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，從而破壞了氧化膜的完整性和致密性，使腐蝕過(guò)程加速。 （2 2）焊接接頭存在有焊接缺陷）焊接接頭存在有焊接缺陷 在焊接接頭中總是或多或少地存在有焊接缺陷，如咬邊、氣孔、

43、夾在焊接接頭中總是或多或少地存在有焊接缺陷，如咬邊、氣孔、夾雜物、未焊透等。這些缺陷破壞了接頭表面氧化膜的連續(xù)性。雜物、未焊透等。這些缺陷破壞了接頭表面氧化膜的連續(xù)性。 （3 3）焊縫金屬鑄造組織的影響）焊縫金屬鑄造組織的影響 焊縫組織較母材粗大疏松，表面也不如母材光滑，表面氧化膜的連焊縫組織較母材粗大疏松，表面也不如母材光滑，表面氧化膜的連續(xù)性和致密性差。另外，焊縫為鑄造組織，具有明顯的枝狀晶特點(diǎn)。由續(xù)性和致密性差。另外，焊縫為鑄造組織，具有明顯的枝狀晶特點(diǎn)。由于存在著枝晶偏析，具有很大的組織和成分不均勻性，以及焊縫金屬枝于存在著枝晶偏析，具有很大的組織和成分不均勻性，以及焊縫金屬枝狀晶的結(jié)

44、晶方向，對(duì)其耐蝕性均有一定的影響。狀晶的結(jié)晶方向，對(duì)其耐蝕性均有一定的影響。 （4 4）焊接應(yīng)力的影響）焊接應(yīng)力的影響 焊接應(yīng)力的存在，容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。焊接應(yīng)力的存在，容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。 預(yù)防措施：預(yù)防措施：A A、選用純度高于母材的焊絲，以減少焊縫金屬中的雜質(zhì)含量；、選用純度高于母材的焊絲，以減少焊縫金屬中的雜質(zhì)含量；B B、選擇合適的焊接方法及焊接參數(shù)，以減小、選擇合適的焊接方法及焊接參數(shù)，以減小HAZHAZ，防止接頭過(guò)熱；，防止接頭過(guò)熱；C C、焊后碾壓或錘擊焊縫表面，使焊縫鑄造組織趨于致密，消除局部拉應(yīng)力；、焊后碾壓或錘擊焊縫表面，使焊縫鑄造組織趨于致密，消除局部拉應(yīng)力；D D、調(diào)節(jié)

45、工藝條件，改善焊縫柱狀晶成長(zhǎng)方向。、調(diào)節(jié)工藝條件，改善焊縫柱狀晶成長(zhǎng)方向。7 7、塌陷、塌陷 鋁及鋁合金的熔點(diǎn)低，高溫強(qiáng)度低，而且熔化時(shí)沒(méi)有鋁及鋁合金的熔點(diǎn)低，高溫強(qiáng)度低，而且熔化時(shí)沒(méi)有顯顯著的顏色變化著的顏色變化，因此焊接時(shí)常因溫度過(guò)高無(wú)法察覺(jué)而導(dǎo)致，因此焊接時(shí)常因溫度過(guò)高無(wú)法察覺(jué)而導(dǎo)致塌陷。塌陷。 為了防止塌陷，可在焊件坡口下面放置墊板，并控制為了防止塌陷，可在焊件坡口下面放置墊板，并控制好焊接工藝參數(shù)。好焊接工藝參數(shù)。 加熱表面由光亮銀白色變成暗淡的銀白色，表面加熱表面由光亮銀白色變成暗淡的銀白色，表面氧化膜起皺，加熱處金屬有波動(dòng)氧化膜起皺，加熱處金屬有波動(dòng)三、鋁和鋁合金的焊接工藝三、鋁

46、和鋁合金的焊接工藝1 1、焊前準(zhǔn)備：、焊前準(zhǔn)備：包括焊前清理、設(shè)置墊板和預(yù)熱；包括焊前清理、設(shè)置墊板和預(yù)熱； A A、焊前清理、焊前清理 ：去除坡口表面的油污和氧化膜等污物。氧化膜的清理有機(jī)去除坡口表面的油污和氧化膜等污物。氧化膜的清理有機(jī)械清理和化學(xué)清理兩種方法。在清除氧化膜之前，應(yīng)先用有機(jī)溶劑（丙酮械清理和化學(xué)清理兩種方法。在清除氧化膜之前，應(yīng)先用有機(jī)溶劑（丙酮或酒精）將坡口及其兩側(cè)（各約或酒精）將坡口及其兩側(cè)（各約30mm 30mm 內(nèi)）的油污、臟物清洗干凈。內(nèi)）的油污、臟物清洗干凈。（1 1）機(jī)械清理：坡口兩側(cè)）機(jī)械清理：坡口兩側(cè)303040mm40mm范圍內(nèi)的氧化膜去除，直到露出金屬

47、范圍內(nèi)的氧化膜去除，直到露出金屬光澤為止。光澤為止。（2 2）化學(xué)清理：用酸或堿溶液來(lái)溶解金屬表面的氧化膜，最常用的方法）化學(xué)清理：用酸或堿溶液來(lái)溶解金屬表面的氧化膜，最常用的方法是，用（是，用（5 51010）% %體積的體積的NaOHNaOH溶液（約溶液（約7070），浸泡坡口兩側(cè)各），浸泡坡口兩側(cè)各100mm100mm范范圍，圍，303060s60s后先用清水沖洗，然后在約后先用清水沖洗，然后在約15%15%的的HNOHNO3 3水溶液（常溫）中浸泡水溶液（常溫）中浸泡2min2min，用溫水沖洗后再用清水洗干凈，最后進(jìn)行干燥處理。，用溫水沖洗后再用清水洗干凈，最后進(jìn)行干燥處理。 氧化膜

48、清除后，通常應(yīng)在氧化膜清除后，通常應(yīng)在2h2h之內(nèi)焊接，否則會(huì)有新的氧化膜生成。之內(nèi)焊接，否則會(huì)有新的氧化膜生成。B B、設(shè)置墊板、設(shè)置墊板 墊板由銅或不銹鋼板制成，用以控制焊縫根部形狀和余高量。墊墊板由銅或不銹鋼板制成，用以控制焊縫根部形狀和余高量。墊板表面開(kāi)有圓弧形或方形槽。板表面開(kāi)有圓弧形或方形槽。C C、預(yù)熱、預(yù)熱 薄、小鋁件可不預(yù)熱；厚度超過(guò)薄、小鋁件可不預(yù)熱；厚度超過(guò)5 58mm8mm的鋁件焊前應(yīng)預(yù)熱至的鋁件焊前應(yīng)預(yù)熱至150150300300；多層焊時(shí)，注意控制層間溫度不低于預(yù)熱溫度。；多層焊時(shí)，注意控制層間溫度不低于預(yù)熱溫度。2 2、焊接方法選擇、焊接方法選擇 需要采用熱量集中

49、的熱源。否則，將會(huì)造成未焊透或者因加熱不需要采用熱量集中的熱源。否則，將會(huì)造成未焊透或者因加熱不集中而變形嚴(yán)重。就熔焊而言，國(guó)內(nèi)最常見(jiàn)的方法是氣焊、氬弧焊，集中而變形嚴(yán)重。就熔焊而言，國(guó)內(nèi)最常見(jiàn)的方法是氣焊、氬弧焊，焊條電弧焊應(yīng)用較少。焊條電弧焊應(yīng)用較少。 （1 1）氣焊：）氣焊：功率低，熱量分散，功率低，熱量分散，HAZHAZ及工件變形大，生產(chǎn)率低，焊后接及工件變形大，生產(chǎn)率低，焊后接頭晶粒粗大，容易產(chǎn)生夾渣、裂紋等缺陷，用于厚度頭晶粒粗大，容易產(chǎn)生夾渣、裂紋等缺陷，用于厚度0.50.510mm10mm的不重要的不重要結(jié)構(gòu)，鑄鋁件焊補(bǔ)；結(jié)構(gòu)，鑄鋁件焊補(bǔ)；（2 2）焊條電弧焊：）焊條電弧焊：電

50、弧穩(wěn)定性較大，飛濺大，接頭質(zhì)量較差，僅用于板電弧穩(wěn)定性較大，飛濺大，接頭質(zhì)量較差，僅用于板厚大于厚大于4mm4mm且要求不高的工件焊補(bǔ)及修復(fù)。且要求不高的工件焊補(bǔ)及修復(fù)。（3 3）TIGTIG焊：焊：電弧熱量集中，燃燒穩(wěn)定，焊縫成形美觀，接頭質(zhì)量較好，電弧熱量集中，燃燒穩(wěn)定，焊縫成形美觀，接頭質(zhì)量較好，廣泛用于厚度廣泛用于厚度6mm 6mm 以下薄板件的焊接。以下薄板件的焊接。（4 4）MIGMIG焊：焊：電弧功率大，熱源集中，焊件變形及電弧功率大，熱源集中，焊件變形及HAZHAZ小，生產(chǎn)效率高，小，生產(chǎn)效率高，用于焊接用于焊接50mm50mm以下中厚板。以下中厚板。（5 5）電子束焊：）電子

51、束焊：功率密度大，焊縫深寬比大，功率密度大，焊縫深寬比大，HAZHAZ及焊件變形極小，生及焊件變形極小，生產(chǎn)效率高，接頭質(zhì)量好，用于厚度產(chǎn)效率高，接頭質(zhì)量好，用于厚度3 375mm75mm的板材焊接。的板材焊接。（6 6）電阻焊：）電阻焊：利用工件內(nèi)部電阻產(chǎn)生熱量，焊縫在外壓下凝固結(jié)晶，不利用工件內(nèi)部電阻產(chǎn)生熱量，焊縫在外壓下凝固結(jié)晶，不需要焊接材料，生產(chǎn)率高，用于焊接需要焊接材料，生產(chǎn)率高，用于焊接4mm4mm以下的鋁薄板。以下的鋁薄板。 3 3、焊接材料選擇、焊接材料選擇 鋁及鋁合金的焊接材料包括鋁及鋁合金的焊接材料包括鋁焊絲、鋁氣焊熔劑和焊條鋁焊絲、鋁氣焊熔劑和焊條等；等； 鋁焊絲通常分

52、為：鋁焊絲通常分為：（1 1）專(zhuān)用焊絲）專(zhuān)用焊絲 是專(zhuān)用于焊接與其成分相同或相近的母材，可根據(jù)母材是專(zhuān)用于焊接與其成分相同或相近的母材，可根據(jù)母材成分選用。若無(wú)現(xiàn)成焊絲，也可從母材上切下窄條作為填充金屬。成分選用。若無(wú)現(xiàn)成焊絲，也可從母材上切下窄條作為填充金屬。（2 2）通用焊絲）通用焊絲 其中其中HS311HS311（鋁硅焊絲）是一種通用焊絲，主要成分為（鋁硅焊絲）是一種通用焊絲，主要成分為Al+Si5Al+Si5。用這種焊絲焊接時(shí)，焊縫金屬流動(dòng)性好，抗裂性能好，并能保。用這種焊絲焊接時(shí)，焊縫金屬流動(dòng)性好，抗裂性能好，并能保證一定的接頭性能。但用它焊接證一定的接頭性能。但用它焊接鋁鎂合金鋁鎂

53、合金時(shí)，焊縫中會(huì)出現(xiàn)脆性相，降低時(shí)，焊縫中會(huì)出現(xiàn)脆性相，降低接頭的塑性和耐腐蝕性，因此用來(lái)焊接除鋁鎂合金以外的其他各種鋁合金。接頭的塑性和耐腐蝕性，因此用來(lái)焊接除鋁鎂合金以外的其他各種鋁合金。（3 3）特種焊絲）特種焊絲 是為焊接各種硬鋁、超硬鋁而專(zhuān)門(mén)冶煉的焊絲，這類(lèi)焊是為焊接各種硬鋁、超硬鋁而專(zhuān)門(mén)冶煉的焊絲，這類(lèi)焊絲的成分與母材相近，一般是在母材的基礎(chǔ)上加入變質(zhì)劑（如絲的成分與母材相近，一般是在母材的基礎(chǔ)上加入變質(zhì)劑（如TiTi、ZrZr、V V、B B等等) )），并適當(dāng)調(diào)整合金元素），并適當(dāng)調(diào)整合金元素( (如如CuCu、MgMg、Zn)Zn)的含量，以達(dá)到細(xì)化晶粒、的含量，以達(dá)到細(xì)化晶

54、粒、縮小結(jié)晶溫度區(qū)間或增加共晶數(shù)量的目的。與專(zhuān)用焊絲相比，焊縫金屬既縮小結(jié)晶溫度區(qū)間或增加共晶數(shù)量的目的。與專(zhuān)用焊絲相比，焊縫金屬既有良好的抗裂性，又有較高強(qiáng)度和塑性。有良好的抗裂性，又有較高強(qiáng)度和塑性。鋁合金的焊接 常用的鋁合金焊絲常用的鋁合金焊絲 4043（Al-Si）：用于）：用于Al-Si 和和Al-Mg-Si系（系（6061、6082等）以及鑄鋁和鍛鋁合金之間的等）以及鑄鋁和鍛鋁合金之間的MIG和和TIG焊。焊。 5356（ Al-Mg-Si ）：用于）：用于Al-Mg系（系（Mg5%）合金的）合金的MIG和和TIG焊。焊。牌 號(hào)化 學(xué) 成 分 (質(zhì)量分?jǐn)?shù)) (%)SiFeCuMnM

55、gCrZnV、ZrTi其他Al每種合計(jì)10700.200.250.040.030.030.040.030.0399.701100HS301Si+Fe1.00.050.20.050.100.050.1599.001200Si+Fe1.00.050.050.100.050.050.1599.0023190.200.305.86.80.20.40.020.10V0.050.15Zr0.100.250.100.200.050.15余量4043HS3114.56.00.80.300.050.050.100.200.050.15余量4047HL40011.013.00.80.300.150.100.200

56、.050.15余量4145HL4029.310.70.83.34.70.150.150.150.200.050.15余量55540.250.400.100.501.02.43.00.050.200.250.050.200.050.15余量5654Si+Fe0.450.050.013.13.90.150.350.200.050.150.050.15余量53560.250.400.100.050.24.55.50.050.200.100.060.200.050.15余量5556HS3310.250.400.100.501.04.75.50.050.200.250.050.200.050.15余量5

57、1830.400.400.100.501.04.35.20.050.250.250.150.050.15余量鋁及鋁合金焊絲的化學(xué)成分鋁及鋁合金焊絲的化學(xué)成分 焊接鋁及鋁合金的惰性氣體有氬氣和氦氣。氬氣要焊接鋁及鋁合金的惰性氣體有氬氣和氦氣。氬氣要求求: : w wArAr99.9%99.9%，w wO O0.005%0.005%，w wH H0.005%0.005%，w w水分水分0.02mg/L0.02mg/L，w wN N0.015%0.015%。氧、氮增多，均惡化陰極霧化作氧、氮增多，均惡化陰極霧化作用。用。w wO O0.3%0.3%使鎢極燒損加劇，超過(guò)使鎢極燒損加劇，超過(guò)0.1%0.

58、1%使焊縫表面無(wú)光使焊縫表面無(wú)光澤或發(fā)黑。澤或發(fā)黑。 TIGTIG焊時(shí)，交流加高頻焊接選用純氬氣，適用大厚板；焊時(shí)，交流加高頻焊接選用純氬氣，適用大厚板；直流正極性焊接選用氬氣直流正極性焊接選用氬氣+ +氦氣或純氦。氦氣或純氦。 MIGMIG焊焊: :當(dāng)板厚當(dāng)板厚25mm25mm時(shí)，采用純氬氣；時(shí)，采用純氬氣； 板厚為板厚為25-50mm25-50mm時(shí)，用體積分?jǐn)?shù)為時(shí)，用體積分?jǐn)?shù)為1010%-%-35%35%氦氣的氦氣的Ar+HeAr+He混合氣體；混合氣體； 板厚為板厚為50-75mm50-75mm時(shí)，采用添加體積分?jǐn)?shù)為時(shí)，采用添加體積分?jǐn)?shù)為35%-50%35%-50%氦氣的氦氣的Ar+H

59、eAr+He混合氣體；混合氣體； 板厚板厚75mm75mm時(shí)，用添加時(shí)，用添加50%-75%50%-75%氦氣的氦氣的Ar+HeAr+He混合氣體?；旌蠚怏w。氣焊熔劑氣焊熔劑 ：去除焊接時(shí)的氧化膜及其他雜質(zhì)，改善熔池金屬的流動(dòng)性。去除焊接時(shí)的氧化膜及其他雜質(zhì)，改善熔池金屬的流動(dòng)性。 氣焊熔劑一般是由含有氣焊熔劑一般是由含有K K、NaNa、LiLi、BaBa等元素的氯化物和氟化物組成，等元素的氯化物和氟化物組成，如如KClKCl、BaClBaCl2 2、LiClLiCl及及NaNa3 3AlFAlF6 6（鋁冰晶石）等。這些鹽類(lèi)與氧化鋁反應(yīng)（鋁冰晶石）等。這些鹽類(lèi)與氧化鋁反應(yīng)后可生成易于揮發(fā)的

60、后可生成易于揮發(fā)的A1ClA1Cl3 3或或A1FA1F3 3。如：。如：6LiCl + A16LiCl + A12 2O O3 3 = A1Cl = A1Cl3 3 + 3Li + 3Li2 2O O焊條：其藥皮組成與氣焊熔劑相似，一般由氯化物和氟化物組成。焊條：其藥皮組成與氣焊熔劑相似，一般由氯化物和氟化物組成。 4 4、焊接工藝要點(diǎn)、焊接工藝要點(diǎn)（1 1）電源極性）電源極性 MIG MIG一律采用直流反接。一律采用直流反接。 TIG TIG一般采用交流焊。在電流方向變化時(shí)，有一個(gè)半周相當(dāng)于直流反一般采用交流焊。在電流方向變化時(shí)，有一個(gè)半周相當(dāng)于直流反接（工件為陰極），具有陰極破碎作用。而