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焊工理论培训焊工理论培训 编制 姜英禄 铝合金的焊接铝合金的焊接 能够掌握铝合金的焊接特点，合理选择焊接材料、焊接工艺，以提高铝合金的焊接质量。目目 录录 第一节 铝合金概述 一、铝合金的分类和牌号 二、铝合金的特性 第二节 铝合金的焊接特点及工艺 一、铝合金的焊接特点 二、铝合金焊接方法 三、铝合金焊接材料 四、铝合金焊接保护气体 五、铝合金TIG焊用钨极 六、铝合金对接焊坡口 七、焊前准备及焊后处理 八、铝合金的焊接工艺 第三节 铝合金的工艺评定 一、相关标准 二、试板 铝合金的焊接铝合金的焊接 第一节第一节 铝合金概述铝合金概述 一、铝合金的分类和牌号 第一节第一节 铝合金概述铝合金概述 铝及铝合金 变形铝 工业纯铝 热处理强化铝合金 铸造铝合金 非热处理强化铝合金 （防锈铝合金）Al-Mg合金 Al-Mn合金 锻铝Al-Cu-Mg-Si合金 硬铝Al-Cu-Mg合金 Al-Cu-Mn合金 超硬铝Al-Zn-Mg-Cu合金 一、铝合金的分类和牌号 第一节第一节 铝合金概述铝合金概述 工业纯铝 1A85、1050A、1060和1200。Al-Cu合金 2014。Al-Mn合金 3003和3004。Al-Si合金 4003 Al-Mg合金 5A02、5A03、5A05、5052、5058和5086。Al-Mg-Si合金 6A02、6061和6063。Al-Zn-Mg-Cu合金 7系 一、铝合金的分类和牌号 第一节第一节 铝合金概述铝合金概述 一、铝合金的分类和牌号 第一节第一节 铝合金概述铝合金概述 一、铝合金的分类和牌号 第一节第一节 铝合金概述铝合金概述 一、铝合金的分类和牌号 第一节第一节 铝合金概述铝合金概述 一、铝合金的分类和牌号 第一节第一节 铝合金概述铝合金概述 一、铝合金的分类和牌号 非热处理强化铝合金 第一节第一节 铝合金概述铝合金概述 一、铝合金的分类和牌号 热处理强化铝合金 第一节第一节 铝合金概述铝合金概述 一、铝合金的分类和牌号 热处理强化铝合金 第一节第一节 铝合金概述铝合金概述 一、铝合金的分类和牌号 热处理强化铝合金 第一节第一节 铝合金概述铝合金概述 一、铝合金的分类和牌号 热处理强化铝合金 第一节第一节 铝合金概述铝合金概述 二、铝合金的特性 第一节第一节 铝合金概述铝合金概述 二、铝合金的特性 铝（Al）的密度为2.7g/cm3，比铜轻2/3，铝为银白色的轻金属，熔点为658，电导率仅次于金、银、铜而位居第四位。纯铝具有面心立方点阵结构，没有同素异构转变，塑性好，无低温脆性转变，但强度低。铝合金的线胀系数较大。第一节第一节 铝合金概述铝合金概述 二、铝合金的特性 铝在空气和氧化性水溶液介质中，其表面较易产生致密的氧化铝钝化膜，它在一些氧化性介质中具有良好的耐蚀性。在高温浓硝酸中，纯铝的耐蚀性优于不锈钢。铝材常作为耐蚀容器材料。第一节第一节 铝合金概述铝合金概述 二、铝合金的特性 对一些腐蚀性不太强，但要求防铁污染的介质，如化纤生产介质等，铝有较好的耐蚀性，而且没有铁污染物料，因此，铝材常作为防铁污染的容器的材料。其他有色金属容器也能防铁污染，但铝最便宜 第一节第一节 铝合金概述铝合金概述 二、铝合金的特性 铝是面心立方晶格，没有同素异构体，低温下不存在像铁素体钢那样的脆性转变，铝容器的最低设计温度可达-269。铝材常作为低温容器的材料。铝镁合金中的镁含量较高时，会以金属间化合物Mg2Al3和Mg5Al8在晶间析出，使铝镁合金在某些介质中产生应力腐蚀敏感性，只有在65以下使用才不会产生应力腐蚀，因此含镁量超过了3的铝镁合金规定设计温度不超过65。析出相过多也会降低冲击韧性，因此含镁量超过3的铝镁合金及其焊接接头应检验冲击韧性。其他铝和铝容器，包括低温铝容器均不要求进行冲击韧性检验 第一节第一节 铝合金概述铝合金概述 二、铝合金的特性 由于铝镁硅合金固溶时效状态强度高，塑性也较好，焊接性好，焊接接头在焊后状态仍能保持较高的强度，因而常用作容器用高强度铝合金。铝，特别是纯铝的规定非比例伸长应力很低，在小的载荷下即会产生塑性变形。铝容器在使用与运输时，应留意碰撞变形 第一节第一节 铝合金概述铝合金概述 二、铝合金的特性 为了得到好的塑性，纯铝、铝锰合金和铝镁合金的变形铝材都只在退火状态或热作状态使用，不采用冷作状态。热作状态铝的焊接接头，焊接热对热影响区有退火作用，因而其许用应力也只取退火状态铝材的许用应力。只有铝镁硅合金和铝铜合金的铝材才采用固溶时效状态，以保证其高强度。第二节第二节 铝合金的焊接特点及工艺铝合金的焊接特点及工艺 一、铝合金的焊接特点 由于铝合金的化学性质非常活泼，热导率很大，容易造成铝合金产生未熔合缺陷，在焊接生产中的主要问题有以下几个：主要问题 1.铝的比热和热导率比钢大 2.线膨胀系数较大 3.铝和氧的亲和力大 4.容易产生气孔 5.铝合金熔化时无色泽变化 6.焊接热裂纹 7.焊接接头的等强性 8.焊接接头的耐蚀性 第二节第二节 铝合金的焊接特点及工艺铝合金的焊接特点及工艺 一、铝合金的焊接特点 铝在空气中及焊接时极易氧化，天生的氧化铝（Al2O3）熔点高、非常稳定，不易往除。阻碍母材的熔化和熔合，氧化膜的比重大，不易浮出表面，易天生夹渣、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，往除氧化膜。气焊时，采用往除氧化膜的焊剂。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”。第二节第二节 铝合金的焊接特点及工艺铝合金的焊接特点及工艺 一、铝合金的焊接特点 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明显，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。第二节第二节 铝合金的焊接特点及工艺铝合金的焊接特点及工艺 一、铝合金的焊接特点 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。铝焊接熔池凝固时轻易产生缩孔、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。在耐蚀性答应的情况下，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，活动性明显进步，收缩率下降，热裂倾向也相应减小。根据生产经验，当含硅56时可不产生热裂，因而采用SAlSi條(硅含量456)焊丝会有更好的抗裂性。第二节第二节 铝合金的焊接特点及工艺铝合金的焊接特点及工艺 一、铝合金的焊接特点 铝对光、热的反射能力较强，固、液转态时，没有明显的光彩变化，焊接操纵时判定难。高温铝强度很低，支撑熔池困难，轻易焊穿。第二节第二节 铝合金的焊接特点及工艺铝合金的焊接特点及工艺 一、铝合金的焊接特点 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。第二节第二节 铝合金的焊接特点及工艺铝合金的焊接特点及工艺 一、铝合金的焊接特点 合金元素易蒸发、烧损，使焊缝性能下降。第二节第二节 铝合金的焊接特点及工艺铝合金的焊接特点及工艺 一、铝合金的焊接特点 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。第二节第二节 铝合金的焊接特点及工艺铝合金的焊接特点及工艺 一、铝合金的焊接特点 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。第二节第二节 铝合金的焊接特点及工艺铝合金的焊接特点及工艺 二、铝合金的焊接方法 第二节第二节 铝合金的焊接特点及工艺铝合金的焊接特点及工艺 三、铝合金焊接材料 铝及铝合金焊丝的选用除考虑良好的焊接工艺性能外，按容器要求应使对接接头的抗拉强度、塑性(通过弯曲试验)达到规定要求，对含镁量超过3的铝镁合金应满足冲击韧性的要求，对有耐蚀要求的容器，焊接接头的耐蚀性还应达到或接近母材的水平。因而焊丝的选用主要按照下列原则：1）纯铝焊丝的纯度一般不低于母材；2）铝合金焊丝的化学成分一般与母材相应或相近；3）铝合金焊丝中的耐蚀元素(镁、锰、硅等)的含量一般不低于母材；4）异种铝材焊接时应按耐蚀较高、强度高的母材选择焊丝；5）不要求耐蚀性的高强度铝合金(热处理强化铝合金)可采用异种成分的焊丝，如抗裂性好的铝硅合金焊丝SAlSi一1等(留意强度可能低于母材)。第二节第二节 铝合金的焊接特点及工艺铝合金的焊接特点及工艺 三、铝合金焊接材料 第二节第二节 铝合金的焊接特点及工艺铝合金的焊接特点及工艺 三、铝合金焊接材料 第二节第二节 铝合金的焊接特点及工艺铝合金的焊接特点及工艺 三、铝合金焊接材料 第二节第二节 铝合金的焊接特点及工艺铝合金的焊接特点及工艺 三、铝合金焊接材料 第二节第二节 铝合金的焊接特点及工艺铝合金的焊接特点及工艺 四、铝合金焊接用保护气体 保护气体为氩气、氦气或其混合气。交流加高频TIG焊时，采用大于999纯氩气，直流正极性焊接宜用氦气。MIG焊时，板厚75 mm时推荐采用添加5075氦气的氩气。氩气应符合GBT 4842?995纯氩的要求。氩气瓶压低于0.5 MPa后压力不足，不能使用 第二节第二节 铝合金的焊接特点及工艺铝合金的焊接特点及工艺 四、铝合金焊接用保护气体 第二节第二节 铝合金的焊接特点及工艺铝合金的焊接特点及工艺 五、铝合金TIG焊用 钨极 氩弧焊用的钨极材料有纯钨、钍钨、铈钨、锆钨四种。纯钨极的熔点和沸点高，不易熔化挥发，电极烧损及尖真个污染较少，但电子发射能力较差。在纯钨中加进12氧化钍的电极为钍钨极，电子发射能力强，答应的电流密度高，电弧燃烧较稳定，但钍元素具有一定的放射性，使用时应采取适当的防护措施。在纯钨中加进1.82.2的氧化铈(杂质0.1)的电极为铈钨极。铈钨极电子逸出功低，化学稳定性高，答应电流密度大，无放射性，是目前普遍采用的电极。锆钨极可防止电极污染基体金属，尖端易保持半球形，适用于交流焊接。第二节第二节 铝合金的焊接特点及工艺铝合金的焊接特点及工艺 五、铝合金TIG焊用 钨极 第二节第二节 铝合金的焊接特点及工艺铝合金的焊接特点及工艺 五、铝合金TIG焊用 钨极 第二节第二节 铝合金的焊接特点及工艺铝合金的焊接特点及工艺 六、铝合金的焊前准备及焊后清理（1)机械清理 先用有机溶剂（汽油或丙酮）擦拭待焊处的表面，细铜丝刷或不锈钢丝刷、各种刮刀，将待焊处的表面刷净。机械清理方法主要适用：去除铝合金表面的氧化膜、各种锈蚀在铝合金表面的污染，以及在轧制生产过程中产生的氧化皮等。常用于大尺寸的焊件表面、焊接生产周期较长、多层焊接、以及经过化学清理后又被污染的焊件清理。1.焊前清理 焊前清理主要有机械清理和化学清理两种方法。第二节第二节 铝合金的焊接特点及工艺铝合金的焊接特点及工艺 六、铝合金的焊前准备及焊后清理 1.焊前清理 铝及铝合金焊接时，焊前应严格清除工件焊口及焊丝表面的氧化膜和油污，清除质量直接影响焊接工艺与接头质量，如焊缝气孔产生的倾向和力学性能等。常采用化学清洗和机械清理两种方法 第二节第二节 铝合金的焊接特点及工艺铝合金的焊接特点及工艺 六、铝合金的焊前准备及焊后清理 1.焊前清理（1)化学清理 化学清洗效率高，质量稳定，适用于清理焊丝及尺寸不大、成批生产的工件。可用