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1、 摘 要铝合金具有密度小，耐腐蚀性高，比强度高，导电导热性好等优点，成为工业生产中最常用的有色金属之一。TIG焊作为最常见的铝合金焊接方法具有焊接接头质量高，可进行全位置焊接等优点，但是由于钨极载流能力有限，电弧热分散，单道焊接熔深浅，熔覆率低，焊接生产率低，限制了它的应用。本课题主要的研究研究铸造铝合金的类型、特性及焊接特点，掌握了铸铝焊接时容易出现气孔、裂纹等问题，在焊接过程中要在焊接材料、焊接过程、焊接操作等方面进行严格控制。研究在实际生产中已广泛应用的铸铝焊接技术的原理及工艺特点，如焊条电弧焊、钨极氩弧焊以及熔化极氩弧焊。同时探讨了近几年来在国内外出现的铝焊新技术的基本原理及特点，通过
2、研究，掌握每种焊接方法的工艺特点、适用场合等，其中在我国具有较好应用前景的是熔化极脉冲氩弧焊、搅拌摩擦焊等。关键词：铝合金；氩弧焊；焊接工艺42AbstractAluminum alloys have been intensively applied as one of the ferrous metals in industrial production，due to advantages of low density，corrosion Proof，high specific intensity and heat and electrical conductivity. TIG weldi
3、ng used as the common welding process for aluminum alloys has many advantages，including high welding quality and all Position welding and so on. Normally，it is used to Weld thin Plate owing to Poor Penetration and low deposition coefficient in one weld，because that the tungsten electrode has the res
4、tricted carrying capacity and arc heat have dispersive radiation .So its application is limited.The main studies and the classifications ,properties and weld ability of casting aluminum alloy systematically , mastered the problems when welded, such as porous、crack etc. During welding ,we must contro
5、l material ,process strictly. Have Studied the principle and characteristics of the common welding technologies ,such as electrode-arc welding etc.；however ,some advanced technologies are introduced sketchy , .Each technology has different characteristic and practical occasion .By analyzed ,PC-MIG w
6、elding and FSW have good practical prospectskey word: Aluminum alloy;Argon arc;Weldding process 朗读显示对应的拉丁字符的拼音字典目录摘 要IAbstractII1 绪论11.1 前言11.2 焊接简介21.2.1 熔焊21.2.2 压力焊41.2.3 钎焊51.3 铸铝焊接51.3.1 铝合金焊接性51.3.2 铝合金、铸铝的焊接应用61.4 铸铝合金TIG焊特点及应用71.4.1 铝合金TIG焊原理71.4.2 TIG焊对铝合金焊接的特点81.4.3 铸铝所选择的氩弧焊电流种类及极性选择81.4.
7、4 TIG焊技术及其应用于铝合金141.5 本课题研究的工作、背景及意义152 实验材料与实验方法162.1 实验材料162.1.1 母材162.1.2 焊丝162.1.3 焊接材料172.2 焊接设备192.2.1 TIG焊对焊接电源的要求192.3 焊接工艺212.3.1焊接接头设计212.3.2 焊接清理212.3.3 焊接参数222.4 焊接操作232.5 金相实验243 铸造铝合金TIG焊接头组织观察分析273.1 焊接接头宏观形貌273.2 焊接接头微观形貌274 结 论30参考文献31致 谢32附录A33附录B371 绪论1.1 前言焊接技术是材料领域的主要加工工艺之一，已广泛应
8、用在航天、航空、能源、交通、化工、武器、机械。电子、医药以及各种金属结构等工业部门。随着科学技术的不断发展和各种新材料的不断出现，焊接技术在我国科学事业、经济建设和国防建设上将起到越来越重要的作用。随着我国在民船上层建筑、船舶结构，豪华游艇及特殊船上越来越广泛地使用铝合金，我国焊接工作者也开展了大量的铝合金焊接研究。在基础理论研究方面，目前开展了：铝合金焊接结构及接头抗疲劳性能的研究，以提高模拟结构件的设计和制造质量；铝合金残余应力的降低和释放；热循环对LF6铝合金焊接接头断裂机理的影响；厚板高强铝合金的焊接工艺研究；制定铝合金焊接工艺方案的专家系统等。在新工艺研究方面，目前开展了：甘肃工业大
9、学樊丁等人的A-TIG焊；北京工业大学马德等人对数字化脉冲MIG焊铝的一脉一滴熔滴过渡特点，总结出了铝的一脉一滴脉冲参数选择规律；上海交通大学焊接研究所探讨了工艺参数对焊缝成型的影响规律及激光与电弧的复合作用，并取得一定研究成果；CO2-激光焊接船用铝合金T型材的焊缝成形控制等。在焊接技术研究方面也在突飞猛进的发展，表现为：基于对传统焊接技术的改进和创新而出现的新型铝合金焊接技术，如低频调制脉冲MIG焊、交流TIG焊、双面双弧TIG焊、穿孔型等离子立焊等；高能密度焊接技术在铝合金焊接领域的的进一步推广应用，如电子束焊、YAG激光焊等；搅拌摩擦焊在铝合金焊接领域的出现。在应用方面，激光焊技术已用
10、于汽车制造业，双丝MIG焊已用于压力容器、机车制造中，北京赛福斯特公司已与英国TWI成合作开发了搅拌摩擦焊焊接设备，并成功用于船上建铝合金带筋板的焊接等。在国外，铝合金焊接的研究相对比较成熟，率先研发出了铝焊新技术，如A-TIG焊技术、双面双弧TIG焊工艺、脉冲MIG焊（PMIG）、双脉冲MIG焊（DPMIG）、双丝MIG焊、搅拌摩擦焊等新工艺，对与之相配套的基本原理、设备设计、工艺特点等各方面也在不断深入研究，应用研究也日渐成熟，形成规模化生产，在石油化工、交通运输、船舶制造等相关领域中得到较好的推广应用，如挪威船舶铝业公司（一家专业生产和焊接高速渡船、大型铝结构的公司）首次将摩擦搅拌焊用于
11、生产，该公司制作了世界上第一台搅拌摩擦焊的商业设备，可焊接厚315mm、尺寸616的铝合金。研究开发兼具高力学性能和工艺性能的新型铸造铝合金，如美国正在研究利用快速凝固的微晶合金，由于具有极细的显微结构，不仅强度和疲劳强度好，而且还具有良好的韧性，其工艺性能也较好。1.2 焊接简介按照焊接过程中金属所处的状态及工艺的特点，可以将焊接方法分为熔化焊、压力焊和钎焊三大类。铝及铝合金对各种焊接方法的适应性，几乎各种焊接方法均可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应用场合。各种焊接方法的特点可简述如下：1.2.1 熔焊1、氧燃气火焰气焊 此法热效率低，焊
12、接热输入不集中，焊接时需要采用焊剂，焊接后需清除焊剂残渣，接头质量及性能不高，因此，不适合焊接铝特别是热处理强化铝合金，此法应用较少，但因设备简单、无需电源及氩气，使用方便。因此，有时应用于焊接质量要求不高的铝焊件或补焊。 2、碳极电弧焊 此法以碳棒或石墨棒作电极，在电极与焊件间产生电弧，焊接热输入比氧燃气火焰气焊较为集中，但仍需采用焊剂，焊后仍需清除焊剂残渣，此法不合适焊铝，应用较少，但设备简单，使用方便，有时仍用于物理条件差的地方。 3、药皮焊条电弧焊此法焊接热输入较为集中，但需药皮焊条、药皮易潮湿、焊后仍需清除残余焊渣。此法也不适合焊铝，但有时可用于补焊铝合金铸件。 4、钨极气体保护电弧
13、焊钨极气体保护电弧焊是应用最为广泛的铝及铝合金熔焊方法之一。此法在近代发展很快，已不断深化和完善。5、钨极交流氩弧焊此法电弧稳定，熔池保护好，电弧有阴极清理作用，能在焊接过程中清除氧化膜，无需配用焊剂，无需焊后清除熔渣，可焊接薄件，焊接质量及接头性能好。但此法深熔能力弱，零件坡口单层焊时，需要坡口实施多层焊、生产效率低。6、钨极直流氦弧焊此法采用氦气保护和直流正接，电弧无阴极清洗作用，但氦弧发热及母材受热大，可短弧熔深，可焊接厚件、焊接效率高、母材热影响轻微，零件不开坡口实施单层焊时，其适焊厚度达12mm；零件不开坡口实施双面焊时，其适焊厚度可达20mm；即开破口，坡口亦可明显减小。此法特别适
14、合焊接厚件及对热敏感的热处理强化铝合金结构。7、钨极脉冲氩弧焊此法焊接电流基值电流和脉冲电流组合而成，焊接薄件时，电弧更为稳定，可调参数增多，便于焊接热循环的调节与控制，零件视焊厚度范围增大，焊接变形减小，母材热影响区变变窄，它特别适合薄型零件焊接、全位置焊接、对热敏感的热处理强化铝合金的焊接。按其频率高低，此法又可分为低频脉冲钨极氩弧焊、高频脉冲钨极氩弧焊，后者的电弧挺度大、热输入集中、电弧熔透能力强，熔深不随电弧长度变化而变化，但是，后者电弧伴随有尖锐的噪声，可能影响操作工人情绪。8、熔化极惰性气体保护电弧焊熔化极惰性气体保护电弧焊也是应用最为广泛的铝及铝合金熔焊的方法之一。此法在近代发展
15、也很快、已不断深化和完善。9、熔化极氩弧焊采用直流反接，电弧有阴极清理作用，可使用比钨极氩弧焊更大的焊接电流，电弧功率大，焊接效率高，生产效率比手工钨极氩弧焊挺高23。零件不开坡口时，对接焊零件厚度范围为26mm，零件开剖口时，零件适焊厚度可达5060mm。由于熔化极氩弧焊属熔滴过度过程，不如钨极氩弧焊过程那样安宁和稳定，其焊缝金属生成的气孔敏感高。 10、等离子弧焊 PAW 等离子弧广泛应用于焊接、喷涂和堆焊。能够焊接更细、更薄（如 1mm以下极薄金属的焊接）的工件，适合用于焊接厚壁零件及对敏感的热处理强化铝合金结构及缺陷补焊。 11、激光焊 LAW 激光焊可以焊接各种金属材料和非金属材料如碳钢、硅钢、铝和钛等金属及其合金、钨、钼等难熔金属及异种金属以及陶瓷、玻璃和塑料等。特别适于焊接微型、精密、排列非常密集、对热敏感性强的工件，适于焊接厚度小于0.5mm的薄板、直径小于0.6mm的金属丝。但是，铝合金对激光的反射率高，焊接时需大功率激光器，或需在铝材表面上施加特殊的表面材料，以减小反射率，提高吸收率。目前，铝及铝合金激光焊
