铝及铝合金的焊接.

《铝及铝合金的焊接.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《铝及铝合金的焊接.（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、铝及铝合金的概述铝及铝合金的概述 铝及铝合金具有优异的物理特性、化学特性、力学特性及工艺特性，是宇航、化工、交通铝及铝合金具有优异的物理特性、化学特性、力学特性及工艺特性，是宇航、化工、交通 运输等工业重要的结构材料之一。随着焊接技术的进步，人们已研制成多种能够满足各种运输等工业重要的结构材料之一。随着焊接技术的进步，人们已研制成多种能够满足各种 特殊使用要求的铝合金焊接结构，如宇宙飞船、航天飞机、轻型汽车以及能导电、散热、特殊使用要求的铝合金焊接结构，如宇宙飞船、航天飞机、轻型汽车以及能导电、散热、 耐腐蚀、耐超低温的各种铝合金焊接产品。耐腐蚀、耐超低温的各种铝合金焊接产品。 铝是仅次于氧和

2、硅，在地壳中含量最高的金属元素之一。与其他金属材料相比，铝具有许铝是仅次于氧和硅，在地壳中含量最高的金属元素之一。与其他金属材料相比，铝具有许 多优点，除了密度小之外，铝几乎具有与铜相当的导电导热性能。多优点，除了密度小之外，铝几乎具有与铜相当的导电导热性能。 纯铝的一般特性纯铝的一般特性 密度小密度小 纯铝的密度接近纯铝的密度接近2700kg/m2700kg/m，约为铁或铜的，约为铁或铜的1/31/3。 可强化可强化 纯铝的强度虽然不高，退货状态的抗拉强度约为纯铝的强度虽然不高，退货状态的抗拉强度约为80MPa80MPa，通过冷加工可使其强度提，通过冷加工可使其强度提 高一倍以上。通过添加镁

3、、锌、铜、锰、硅、锂等合金化元素和热处理进一步强化可以获高一倍以上。通过添加镁、锌、铜、锰、硅、锂等合金化元素和热处理进一步强化可以获 得更高的强度。目前我们已经可以得到抗拉强度大于得更高的强度。目前我们已经可以得到抗拉强度大于700MPa700MPa的铝合金，其比强度可与优质的铝合金，其比强度可与优质 合金钢媲美。合金钢媲美。 易加工易加工 铝可用任何方法铸造。铝的塑性好，加工速度快，可轧成薄板和箔；拉成管材和细铝可用任何方法铸造。铝的塑性好，加工速度快，可轧成薄板和箔；拉成管材和细 丝；挤压成各种复杂断面的型材；可用大多数机床所能达到的最大速度进行机械加工。丝；挤压成各种复杂断面的型材；可

4、用大多数机床所能达到的最大速度进行机械加工。 耐腐蚀耐腐蚀 铝及其合金的表面易生成一层致密、牢固的铝及其合金的表面易生成一层致密、牢固的AlAl 2 2O O3 3 保护膜。这种保护膜只有在碱性保护膜。这种保护膜只有在碱性 溶液或者卤素离子的激烈作用下才会遭到破坏。因此，铝有很好的耐大气腐蚀和水腐蚀的溶液或者卤素离子的激烈作用下才会遭到破坏。因此，铝有很好的耐大气腐蚀和水腐蚀的 能力。能抵抗多数酸和有机物腐蚀，采用缓蚀剂可耐弱碱液腐蚀；采用保护措施，可提高能力。能抵抗多数酸和有机物腐蚀，采用缓蚀剂可耐弱碱液腐蚀；采用保护措施，可提高 铝合金的抗蚀性能。铝合金的抗蚀性能。 无低温脆性无低温脆性

5、在在0 0以下，铝的强度和塑性不仅不会随温度降低而降低，反而会提高。以下，铝的强度和塑性不仅不会随温度降低而降低，反而会提高。 导电、导热性好导电、导热性好 铝的导电、导热性能仅次于银、铜和金。铝的导电、导热性能仅次于银、铜和金。 反射性强反射性强 铝的抛光面对白光的反射率大于铝的抛光面对白光的反射率大于80%80%，纯度越高，反射率越高。另外铝对红外，纯度越高，反射率越高。另外铝对红外 线、紫外线、电磁波、热辐射也都有良好的反射性能。线、紫外线、电磁波、热辐射也都有良好的反射性能。 无磁性、冲击不生火花无磁性、冲击不生火花 对某些特殊用途如仪表材料。电气设备的屏蔽材料、易燃、易爆对某些特殊用

6、途如仪表材料。电气设备的屏蔽材料、易燃、易爆 物生产器材等，这种性能非常重要。物生产器材等，这种性能非常重要。 吸音性吸音性 对室内装饰有利，也可配制成减震合金。对室内装饰有利，也可配制成减震合金。 耐核辐射耐核辐射 对高能中子而言，铝具有与其他金属相同程度的中子吸收界面；对低能范围内对高能中子而言，铝具有与其他金属相同程度的中子吸收界面；对低能范围内 的中子吸收界面小，仅次于铍、镁、锆等金属。铝能耐辐射的原因是对其照射生成的感应的中子吸收界面小，仅次于铍、镁、锆等金属。铝能耐辐射的原因是对其照射生成的感应 放射衰减很快。放射衰减很快。 1111美观美观 铝及其合金由于反射能力强，表面表面呈银

7、白色光泽，经机加工后可得到很高的光铝及其合金由于反射能力强，表面表面呈银白色光泽，经机加工后可得到很高的光 洁度和光亮度。经阳极氧化和着色，不仅可以获得五颜六色、光彩夺目的表面，还可以进洁度和光亮度。经阳极氧化和着色，不仅可以获得五颜六色、光彩夺目的表面，还可以进 一步提高抗耐蚀性能。铝还可以电镀、覆盖陶瓷，是生产涂料材料的好基体。涂漆后不会一步提高抗耐蚀性能。铝还可以电镀、覆盖陶瓷，是生产涂料材料的好基体。涂漆后不会 产生裂纹和脱皮，即使局部有损伤也不会产生蚀斑。产生裂纹和脱皮，即使局部有损伤也不会产生蚀斑。 铝及铝合金的特点铝及铝合金的特点 与其他金属相比较，铝及铝合金具有独特的和优异的物

8、理特性、化学特性、力学与其他金属相比较，铝及铝合金具有独特的和优异的物理特性、化学特性、力学 特性及工艺特性，能适应现代科技及高新工程发展的需要，广泛应用于制造各类特性及工艺特性，能适应现代科技及高新工程发展的需要，广泛应用于制造各类 工业产品。对比下表几种金属的特性：工业产品。对比下表几种金属的特性： 几种金属的物理特性 几种金属的力学性能 由上述两表可见，铝及铝合金的密度仅为钢的由上述两表可见，铝及铝合金的密度仅为钢的1/31/3，小与除金属镁以外的其他金，小与除金属镁以外的其他金 属的密度。虽然抗拉强度和弹性模量比刚低，但铝合金经热处理强化以后，其强属的密度。虽然抗拉强度和弹性模量比刚低

9、，但铝合金经热处理强化以后，其强 度已超过高强度钢而接近超高强度钢，比模量也接近高强度钢。因此，铝合金特度已超过高强度钢而接近超高强度钢，比模量也接近高强度钢。因此，铝合金特 别适用于轻质承载结构。别适用于轻质承载结构。 铝及铝合金为面心立方结晶体结构。这一结构在温度降低时不发生脆性转变，强铝及铝合金为面心立方结晶体结构。这一结构在温度降低时不发生脆性转变，强 度、延性、韧度不仅不降低，反而可同步提升。现在，铝合金的工作温度可达零度、延性、韧度不仅不降低，反而可同步提升。现在，铝合金的工作温度可达零 下下253253，因此特别适用于低温和超低温容器。，因此特别适用于低温和超低温容器。 铝及铝合

10、金的化学性质活泼、极易氧化，在大气条件下，其表面可随时生产一层铝及铝合金的化学性质活泼、极易氧化，在大气条件下，其表面可随时生产一层 附着力强的和难熔（附着力强的和难熔（20502050）的氧化膜，对铝及铝合金的表面起防止进一步氧）的氧化膜，对铝及铝合金的表面起防止进一步氧 化和介质腐蚀的作用，因而耐蚀性好，可在不同的气候条件下与液态的氢、氧、化和介质腐蚀的作用，因而耐蚀性好，可在不同的气候条件下与液态的氢、氧、 氮、天然气和重水、石油、浓硝酸等长期接触和相容。特别适用于化工容器。氮、天然气和重水、石油、浓硝酸等长期接触和相容。特别适用于化工容器。 铝的导电率高，是低碳钢的约铝的导电率高，是低

11、碳钢的约6 6倍，其导热率也高，是低碳钢的约倍，其导热率也高，是低碳钢的约5 5倍，前者适倍，前者适 用于电力输配，后者适用于热交换。用于电力输配，后者适用于热交换。 铝及铝合金的工艺性好，易于扎压、挤压、锻压、冲压、旋压，可制成各种截面铝及铝合金的工艺性好，易于扎压、挤压、锻压、冲压、旋压，可制成各种截面 形状的铝材和各种形状的型材。挤压型材有利于减少焊缝数量、减小焊接变形，形状的铝材和各种形状的型材。挤压型材有利于减少焊缝数量、减小焊接变形， 便于装配焊接，适于制造轻质复杂结构。便于装配焊接，适于制造轻质复杂结构。 铝及铝合金的理化特性也使其焊接工艺与钢有许多不同之处。铝及铝合金的表面铝及

12、铝合金的理化特性也使其焊接工艺与钢有许多不同之处。铝及铝合金的表面 氧化膜可妨碍焊接及钎焊过程的进行或引发一些与其相关的缺陷。因此，焊接前氧化膜可妨碍焊接及钎焊过程的进行或引发一些与其相关的缺陷。因此，焊接前 需将其去除，焊接过程中需防止焊接区发生氧化。由于其比热、导电率及热导率需将其去除，焊接过程中需防止焊接区发生氧化。由于其比热、导电率及热导率 很高，焊接时，焊接热输入应远大于焊接钢件，需采用功率很大的焊接设备很高，焊接时，焊接热输入应远大于焊接钢件，需采用功率很大的焊接设备 由于线膨胀系数较大，焊接变形及裂纹倾向也较大，焊接时需采用相应的有效措由于线膨胀系数较大，焊接变形及裂纹倾向也较大

13、，焊接时需采用相应的有效措 施。由于焊铝时的施。由于焊铝时的温度变化不会引起焊件颜色的变化，温度变化不会引起焊件颜色的变化，所以焊接时操作有一定难所以焊接时操作有一定难 度，需要提高焊工的技术熟练程度。度，需要提高焊工的技术熟练程度。 铝及防锈铝合金焊接性好，但不少高强度铝合金焊接性不良，特别是容易在焊接铝及防锈铝合金焊接性好，但不少高强度铝合金焊接性不良，特别是容易在焊接 过程中产生焊接裂纹或钎焊时发生母材过烧现象。过程中产生焊接裂纹或钎焊时发生母材过烧现象。 目前，铝及铝合金的焊接技术已经有了长足的进步。除了气焊电弧焊外，现在已目前，铝及铝合金的焊接技术已经有了长足的进步。除了气焊电弧焊外

14、，现在已 经广泛采用经广泛采用氩弧焊、氦弧焊、氩弧焊、氦弧焊、等离子弧焊、真空电子束焊、等离子弧焊、真空电子束焊、真空钎焊、气体保护真空钎焊、气体保护 钎焊、钎焊、电阻焊、扩散焊、摩擦焊等其他许多特种焊接方法。电阻焊、扩散焊、摩擦焊等其他许多特种焊接方法。 焊接特性 铝及铝合金的分类铝及铝合金的分类 变形铝及铝合金一般表现为冶变形铝及铝合金一般表现为冶 金工业半成品，即板、管、棒金工业半成品，即板、管、棒 、丝、带等，或具有一定形状、丝、带等，或具有一定形状 及尺寸的锻件及挤压型材。及尺寸的锻件及挤压型材。 铸造铝合金一般表现为铸造的铸造铝合金一般表现为铸造的 零件或其毛坯。零件或其毛坯。 热

15、处理不可强化的铝及铝合金热处理不可强化的铝及铝合金 （或称非热处理强化铝合金）（或称非热处理强化铝合金） 只可变形强化，由于热处理强只可变形强化，由于热处理强 化效应很弱，故不能热处理强化效应很弱，故不能热处理强 化。此类铝及铝合金包括工业化。此类铝及铝合金包括工业 纯铝，纯铝，Al-MnAl-Mn系防锈铝合金、系防锈铝合金、 Al-MgAl-Mg系防锈铝合金。系防锈铝合金。 热处理强化铝合金既可变形强热处理强化铝合金既可变形强 化，也可热处理强化。此类铝化，也可热处理强化。此类铝 合金有合金有Al-CuAl-Cu、 Al-Mg-SiAl-Mg-Si、 Al-Al- ZnZn、 Al-LiAl

16、-Li等系列铝合金。等系列铝合金。 铝及铝合金 变形铝及铝合金铸造铝合金 热处理不可强化热处理强化 变形铝及铝合金的牌号及表示方法变形铝及铝合金的牌号及表示方法 组组 别别牌牌 号号 纯铝（纯铝（w w（AlAl）不小于）不小于99.00%99.00%）1xxx1xxx 以铜为主要合金元素的铝合金以铜为主要合金元素的铝合金2xxx2xxx 以锰为主要合金元素的铝合金以锰为主要合金元素的铝合金3xxx3xxx 以硅为主要合金元素的铝合金以硅为主要合金元素的铝合金4xxx4xxx 以镁为主要合金元素的铝合金以镁为主要合金元素的铝合金5xxx5xxx 以镁和硅为主要合金元素的铝合金且以以镁和硅为主要合金元素的铝合金且以 MgSiMgSi相为强化相的铝合金相为强化相的铝合金 6xxx6xxx 以锌为主要合金元素的铝合金以锌为主要合金元素的铝合金7xxx7xxx 以其他合金