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1、word目录第一章 2A12铝合金概述2第二章 2A12铝合金材料成分和力学性能22.1 2A12铝合金材料成分22.2 2A12铝合金力学性能3第三章 2A12铝合金材料焊接性分析3焊缝中的气孔3熔焊时形成气孔的原因3防止焊缝气孔的途径4焊接热裂纹6铝合金焊接热裂纹的特点与形成原因6防止焊接热裂纹的途径7焊接接头的“等强性9焊接接头的耐蚀性10其他焊接缺陷11第四章 2A12铝合金平板对接焊接工艺11焊前准备和预热11化学清理12机械清理12焊前预热12垫板12焊接方法13坡口设计14焊接材料15焊接参数15焊接变形与控制1616清理残渣16焊件的外表处理17焊后热处理20焊缝的整形和焊缝缺
2、陷的返修20第五章 2A12铝合金平板对接焊缝质量与探伤要求20外表质量21无损检测RT21第六章 2A12铝合金焊接工艺卡22参考文献23第一章 2A12铝合金概述2A12LY12硬铝合金是一种共晶型高强度硬铝合金，属于Al-Cu-Mg 系合金，2A12是一种极易被氧化的材料，在空气中容易与氧结合生成严密结实的A12O3氧化薄膜(厚度约01 m)。这些薄膜的熔点高达2050 ，密度3950kgm 410kgm ，约为铝的14倍，它会吸附水分，在焊接过程中形成气孔、夹渣等缺陷，从而降低了焊接接头的力学性能。可进展热处理强化，在退火和刚淬火状态下塑性中等，电焊焊接良好，用气焊和氩弧焊时有形成晶间
3、裂纹的倾向，在淬火和冷作硬化后的可切削性尚好，退火后可切削性低；抗蚀性不高，常采用阳极氧化处理与涂漆方法或外表加包铝层以提高其抗腐蚀能力。由于密度小、强度高、耐蚀性好、无磁性、成形性好以与低温性能好等特点而广泛应用于工业领域。具有优良的综合力学性能，有利于结构件的轻量化，在航空、航天、舰船制造等领域。用于制造各种承受高载荷的零件和结构件，如飞机的骨架、蒙皮、翼肋、翼梁、隔框零件铆钉等在150以下工作的零件。在制作高载荷零件时有被LC4取代的趋势。第二章 2A12铝合金材料成分和力学性能2A12铝合金为变形铝合金，属于热处理强化、Al-Cu-Mg 系合金。2.1 2A12铝合金材料成分经查标准G
4、B/T31901996，2A12铝合金的化学成分具体数值见表1：2A12LY12硬铝合金是一种共晶型高强度硬铝合金，属于Al-Cu-Mg 系合金。2.2 2A12铝合金力学性能经查标准GB/T31901996，2A12铝合金的化学成分具体数值见表2：表2 2A12铝合金的力学性能材料状态抗拉强度s/MPa屈服强度b/MPa伸长率(%)断面收缩率(%)硬度HBW淬火+自然时效退火包铝的，淬火+自然时效包铝的，退火4702104301803301103001001718181830551054210542第三章 2A12铝合金材料焊接性分析2A12(LY12)是典型的硬铝合金，合金系统是：Al C
5、uMg，它的焊接性较差。 2A12铝合金熔焊时最常见的焊接缺陷就是焊缝气孔。图3-1氢在铝中的溶解度PH2=101kPa氢是铝与铝合金熔焊时产生气孔的主要原因，氢的来源是弧柱气氛中的水分、焊接材料以与母材外表氧化膜所吸附的水分对焊缝气孔的产生有重要的影响。由于液态铝合金溶解氢的能力很强，在凝固过程中氢来不与析出而聚集在焊缝中形成气孔。1弧柱气氛中水分的影响。弧柱气氛中的氢之所以能使焊缝形成气孔，与它在铝中的溶解度有很大的关系。由图3-1可见，平衡条件下氢的溶解度沿图中的实线变化，凝固点时可从0.69mL/100g突降到0.036mL/100g，相差约20倍在钢中只相差不到2倍，这是氢易使铝焊缝
6、产生气孔的重要原因之一。弧柱空间或多或少存在一定量的水分，尤其在潮湿季节或湿度大的地区进展焊接时，由弧柱气氛中水分分解而来的氢，溶入过热的熔融金属中，凝固时来不与析出成为焊缝气孔。这是形成的气孔具有白亮壁的特征。MIG焊时，焊丝以细小熔滴形式通过弧柱落入熔池，由于弧柱温度高，熔滴比外表积大，熔滴金属易于吸收氢。而且在焊接2A12铝合金时保护气体中的含水量也是非常重要的，一般需要小于0.08%才能使焊接时过渡到焊缝中的氢含量更少。2氧化膜中水分的影响。在正常的焊接条件下，对于气氛中的水分已严格控制，这时，焊丝或工件氧化膜中所吸附的水分将是生成焊缝气孔的主要原因。氧化膜不致密、吸水性强的铝合金如A
7、l-Mg合金，比氧化膜致密的纯铝具有更大的气孔倾向。因为Al-Mg合金的氧化膜由A12O3和MgO构成，而MgO越多，形成的氧化膜越不致密，更易于吸附水分；纯铝的氧化膜只由A12O3构成，比拟致密，相对来说吸水性要小。MIG焊时，由于熔深大，坡口端部的氧化膜能迅速熔化，有利于氧化膜中水分的排除，氧化膜对焊缝气孔的影响就小很多。(3)焊接方法的影响。MIG焊时，焊丝以细小熔滴形式向熔池过渡， 弧柱温度高，熔滴比外表积大，熔滴易于吸氢；TIG焊时，主要是熔池金属外表与氢反响，比外表积小，熔池温度小于弧柱，吸氢条件不如MIG有利；另外，MIG焊熔池深度大于TIG焊，不利于氢气泡的逸出。4极性的影响。
8、TIG焊时，直流反接，具有阴极雾化作用，可以防止氢的产生，但钨极易烧损，形成缺陷；正接时无阴极雾化作用，熔深大，对气泡逸出不利，所以采用交流。 MIG焊时，采用直流反接，无阴极雾化作用，也没有钨极烧损。5焊接工艺参数。焊接规主要影响熔池在高温的停留时间，从而对氢的溶入时间和析出时间产生影响。TIG焊时，采用小线能量，采用较大的规，高的焊速，减少熔池存在时间，减小氢的溶入；MIG焊时，焊丝氧化膜的影响更为显著，不能通过减少熔池时间来防止氢向熔池的溶入，所以通过降低焊速和提高焊接线能量来增大溶池存在时间，有利于减少焊缝中的气孔。防止焊缝中的气孔可从两方面着手：一是限制氢溶入熔融金属，或者是减少氢的
9、来源，或者减少氢与熔融金属作用的时间如减少熔池熙吸氢时间；二是尽量促使氢自熔池逸出，即在熔池凝固之前使氢以气泡形式与时排出，这就要改善冷却条件以增加氢的逸出时间如增大熔池析氢时间。1减少氢的来源。使用的焊接材料包括保护气体、焊丝、焊条等要严格限制含水量，使用前需枯燥处理。一般认为，氩气中的含水量小于0.08时不易形成气孔。氩气的管路也要保持枯燥。焊前处理十分重要。焊丝与母材外表的氧化膜应彻底去除，采用化学方法或机械方法均可，假如两者并用效果更好。2控制焊接参数。焊接参数的影响可归结为对熔池高温存在时间的影响，也就是对氢溶入时间和氢析出时间的影响。熔池高温存在时间增长，有利于氢的逸出，但也有利于
10、氢的溶入；繁殖，熔池高温存在时间减少，可减少氢的溶入，但也不利于氢的逸出。焊接参数不当时，如造成氢的融入量多而又不利于逸出时，气孔倾向势必增大。在MIG焊条件下，焊丝氧化膜的影响更明显，减少熔池存在时间，难以有效地防止焊丝氧化膜分解出来的氢向熔池侵入。因此希望增大熔池时间以利气泡逸出。TIG焊：小热输入-减少熔池存在时间-减少氢的溶入同时为保证根部熔透，需用大电流，所以应：大电流，大的焊接速度。如图5-2所示为TIG焊时焊接参数对焊缝中扩散氢H的影响。MIG焊：水分主要来自氧化膜-增大熔池存在时间-气泡析出，所以应：图3-3 MIG焊焊接参数对焊缝气孔的影响图3-2 TIG焊焊接参数对焊缝中扩
11、散氢H的影响大电流，小的焊接速度，必要时进展预热。如图5-3 所示为MIG焊焊接参数对焊缝气孔的影响。纯铝和非热处理强化铝合金如Al-Mn、Al-Mg合金等，一般是不容易产生裂纹的。而硬铝与大局部热处理强化铝合金，产生裂纹的倾向较大。对含有铜的硬铝Al-Cu-Mg和超硬铝Al-Zn-Cu-Mg合金，目前很难用熔焊方法获得没有裂纹的焊接接头，所以一般不能选用熔焊方法制造硬铝和超硬铝焊接结构。2A12铝合金属于硬铝，在焊接时，常见的热裂纹主要是焊缝凝固裂纹图3-4和近焊缝液化裂纹图3-5。并且2A12铝合金的热裂纹倾向很大，在焊接过程中最重要的就是防止热裂纹的产生。图3-5 铝合金接头热影响区中的
12、液化裂纹图3-4 铝合金接头中的结晶裂纹与形成原因2A12铝合金属于共晶型合金。从理论上分析，最大裂纹倾向与合金的“最大凝固温度区间相对应。但是，由平衡状态图得出的结论与实际情况有较大的出入。在焊接过程中生成的二次相-Al + S 与-Al + 共晶组织和杂质，会促使铝合金具有较大的裂纹倾向。假如合金存在其他元素或杂质时，还可能形成三元共晶，其熔点比二元共晶更低一些，凝固温度区间也更大一些。易熔共晶的存在，是铝合金焊缝产生凝固裂纹的重要原因之一。铝的线膨胀系数比钢约大一倍，而凝固时的收缩率又比铁大两倍，当成分中的杂质超过规定围时，在熔池中将形成较多的低熔点共晶。两者共同作用的结果，在焊缝中就容
13、易产生热裂纹。在铝的线膨胀系数比钢约大一倍时，并且拘束条件下焊接时易产生较大的焊接应力，也是促使铝合金具有较大裂纹倾向的原因之一。关于易熔共晶的作用，不仅要看其熔点上下，更要看它对界面能量的影响。易熔共晶成薄膜状展开于境界上时，促使晶体易于别离，而增大合金的热裂倾向；假如成球状聚集在晶粒间时，合金的热烈倾向小。近缝区“液化裂纹同焊缝凝固裂纹一样，也与晶间易熔共晶有联系，但这种易熔共晶夹层并非晶间原已存在的，而是在不平衡的焊接加热条件下因偏析而形成的，所以称为晶间“液化裂纹。图3-6 铝合金组织转变图 1液化裂纹产生原因。如图3-6所示，在母材的热影响区中，成分为XC的铝合金在平衡状态下，t1温
14、度下组织为a+b，t2时b中的组元开始向a固溶体溶解，t3时全部转化为a固溶体。在焊接快速加热条件下，在t2 b来不与溶解，达不到平衡，到t3时仍可能为a+b两相状态，t4时已超过共晶温度，b中的组元还未完全溶入a固溶体，如此在a和b两相界面出现共晶液相，这种局部液化在焊接应力下沿晶界液膜形成“液化裂纹。2热裂纹的形成原因。1拘束度的影响；2液固相距离宽，生成柱状晶，柱状晶之间产生成分偏析，导致容易产生裂纹；3材料因素的影响：a铝合金为共晶合金，裂纹倾向与合金结晶温度区间大小有关系；2A12铝合金热裂倾向最大时的合金组元浓度(xm)：Al-Cu： xm=2%Cub) 线膨胀系数大，是钢的1倍，
15、在拘束条件下焊接，容易产生较大的焊接应力，增大裂纹倾向；c) 铝合金焊接过程中无相变，柱状晶粗大，容易偏析。母材的合金系对焊接热裂纹有重要的影响。在焊接中获得无裂纹的铝合金接头并同时保证各项使用性能要很困难的。例如，硬铝和超硬铝就属于重情况。即使对于纯铝、铝镁合金等，有时也会遇到裂纹问题。对于焊缝金属的凝固裂纹，主要是通过合理确定焊缝的合金成分，并配适宜当的焊接工艺来进展控制。1合金系的影响。在铝中参加Cu、Mn、Si、Mg、Zn等合金元素可获得不同性能的合金，但是对于裂纹倾向大的硬铝之类高强铝合金，在原合金系中进展成分调整以改善抗裂性，往往成效不大。生产中不得不采用Si=5%的Al-Si合金焊丝4A01来解决抗裂纹问题。因为可以形成较多的易熔共晶，流动性好，具有很好的“愈合作用，有很高的抗裂性能，但强度和塑性不理想，不能达到母材的水平。图3-7 母材与焊丝组合的抗热裂性试验括号中数字为母材代号，无括号的
