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1、洛阳理工学院毕业设计（论文） 铝及铝合金焊接工艺研究摘 要铝及铝合金是工业中应用最广泛的一类金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。关键词：铝及铝合金 手工氩弧焊 焊接特点 英文题目ABSTRACTAluminum and aluminum alloy is the most widely used in industry of
2、 a class of non-ferrous metal structure material, in aviation, aerospace, automotive, machinery manufacturing, shipping and the chemical industry has a large application. Recent years, with science and technology and industrial economic development, to the aluminum alloy welding structure of the inc
3、reasing demand, the aluminum alloy welding sex research will be further. The wide application of aluminum alloy aluminum alloy welding technology promoted the development, and welding technology development and expand the application field of aluminum alloy, aluminum alloy welding technology is ther
4、efore become one of the hot spot in the research.KEY WORDS: Aluminum and Aluminum alloy、Handmade Argon Arc Welding、Welding characteristicsIV目录前言1第一章 铝及铝合金发展情况行业需求预测及行业报告31.1.1 铝合金的发展情况31.1.2 行业需求预测31.1.3行业报告4第二章铝及铝合金的性能分析其特点及焊接性52.1 铝及铝合金的分类分类成分和性能52.1.1 铝合金的分类52.1.2 铝合金的性能82.1.3铝合金的焊接性9第三章 铝及铝合金的焊接
5、工艺103.1铝合金的焊接难点103.2 铝合金的焊接方法种类103.3铝用焊接材料选择133.3.1铝合金焊丝133.3.2铝合金焊条133.3.3焊丝的选择应注意的问题143.4.铝合金焊接工艺方法153.4.1铝合金的钨极氩弧焊（TIG）153.4.2 铝合金的熔化极氩弧焊（MIG）193.4.3铝合金的激光焊 （）213.4.4铝合金的搅拌摩擦焊 （FSW）223.4.5铝合金的电子束焊接243.5.焊接常见缺陷及防治措施26第四章铝及铝合金的焊接材料的应用304.1铝及铝合金的焊接材料的应用30第五章 335.1 335.1.1 335.1.2 335.2 335.2.1 335.2
6、.2 33结论34谢 辞35参考文献36附录38外文资料翻译39前言人类社会的发展历程,是以材料为主要标志的。历史上,材料被视为人类社会进化的里程碑。对材料的认识和利用的能力,决定着社会的形态和人类生活的质量。1万年以前,人类对石器进行加工,使之成为器皿和精致的工具,从而进入新石器时代。现在考古发掘证明我国在八千多年前已经制成实用的陶器,在六千多年前已经冶炼出黄铜,在四千多年前已有简单的青铜工具,在三千多年前已用陨铁制造兵器。我们的祖先在二千五百多年前的春秋时期已会冶炼生铁,比欧洲要早一千八百多年以上。18世纪,钢铁工业的发展,成为产业革命的重要内容和物质基础。19世纪中叶,现代平炉和转炉镍管
7、炼钢技术的出现,使人类真正进入了钢铁时代。同时，铜、铅、锌也大量得到应用,铝、镁、钛等金属相继问世并得到应用，相继越来越多铝及铝合金制品开始出现在我们的生活中。铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。而怎样使铝及铝合金材料运用在我们生活中，这就是我们研究的意义和目的。铝合金由于重量轻、比强度高、
8、耐腐蚀性能好、无磁性、成形性好及低温性能好等特点而被广泛的应用于各种焊接结构产品中。因此提高铝合金焊接的生产率和焊接质量，减少焊接缺陷存在的高效焊接方法已成为实际生产的迫切要求。本文综述了铝合金几种不同的的焊接工艺：钨极氩弧焊（TIG）、熔化极氩弧焊（MIG）、搅拌摩擦焊（FSW），及其焊接和特点，并指出在焊接中存在的问题以及未来的发展趋势。随着这些相关行业的快速发展，铝合金材料的发展也已经形成一个良性的产业链，轻量化等优点也将让铝合金材料越来越多的进入更多的行业来替代以前的材料，其发展在这些行业中倍受青睐，相信铝合金材料在未来的发展中会有更大更好的发展。第一章 铝及铝合金发展情况行业需求预测
9、及行业报告1.1.1 铝合金的发展情况 铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶铝合金及化学工业中已大量应用。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。铸造铝合金产业发展迅速，截止至2011年再生系铸造铝合金产量已经达到428万吨，再原生系铸造铝合金产量升至184万吨。随着全球经济增长及铝型材用途不断扩展，全球铝型材的消耗量由2001年约869万吨增长至2009年约1550万吨，年复合增长率约为7.5%。预计2012年，全球铝型材消费量将达约1669万吨。2012年6月我国共出口铝合金锭41,102吨，同比2011年减少21
10、.53%，环比5月份减少20.86%，同比环比均出现较为明显的下滑。我国铝合金板材料在未来五年的发展中的需求量将持续上涨。预计在2015年我国新能源汽车累计产销量将超过50万辆，乘用车需求超过1200万辆，届时，对铝合金板材的需求量将达到17万吨每年。在未来五年，我国将迎来铝合金板材发展的黄金时期。铝合金材料是我国铸造产业重点发展的新型材料，同时，它也将会被广泛的运用到其他行业，尤其是汽车、航空行业，另外，在近几年来，铝代铜现象的出现，也让新型铝合金材料成为电缆行业的新宠，随着这些相关行业的快速发展，铝合金材料的发展也已经形成一个良性的产业链，轻量化等优点也将让铝合金材料越来越多的进入更多的行
11、业来替代以前的材料，其发展在这些行业中倍受青睐，相信铝合金材料在未来的发展中会有更大更好的发展。 1.1.2 行业需求预测铝加工产品应用广泛，建筑、汽车、高铁、飞机、电子等均用到铝材品种，市场存在很大需求。铝合金作为高性能轻型合金材料，将是新材料十二五规划中重点发展的新材料之一，并配套专项工程予以支持，电网投资为铝消费提供新亮点。在十二五期间，电线电缆行业将进入需求爆发期，而发展特高压将是电网发展的重中之重。预计十二五期间我国将投资超过5000亿元。2012年全国计划新开工城镇保障性安居工程700万套以上，基本建成500万套，按目前装修标准，每平米所消耗的铝合金更多，约1.4-1.5公斤来计算
12、，将使2012年内的铝合金需求量增加35-37.5万吨。此外，我国目前的城市化率仅为46%，城市化的发展将有效增加对铝的需求。随着汽车节能、减轻重量的诉求，汽车用铝板将逐渐替代钢板，未来，汽车用铝板将有很大的市场，主要用于汽车引擎盖和车门。铝合金车轮是铝合金在汽车上第二个应用广泛的领域。因为质轻、散热性好并具有良好的外观，铝合金车轮逐渐代替了钢轮毂。1.1.3行业报告 中国新材料产业“十二五”发展规划中指出，把铝合金将作为我国未来五年内重点发展的新型材料，我国铝合金板材料在未来五年的发展中的需求量将持续上涨。预计在2015年我国新能源汽车累计产销量将超过50万辆，乘用车需求超过1200万辆，届
13、时，对铝合金板材的需求量将达到17万吨每年。在未来五年，我国将迎来铝合金板材发展的黄金时期。铝合金材料是我国铸造产业重点发展的新型材料，同时，它也将会被广泛的运用到其他行业，尤其是汽车、航空行业，另外，在近几年来，“铝代铜”现象的出现，也让新型铝合金材料成为电缆行业的新宠，随着这些相关行业的快速发展，铝合金材料的发展也已经形成一个良性的产业链，轻量化等优点也将让铝合金材料越来越多的进入更多的行业来替代以前的材料，其发展在这些行业中倍受青睐，相信铝合金材料在未来的发展中会有更大更好的发展。第二章铝及铝合金的性能分析其特点及焊接性2.1 铝及铝合金的分类分类成分和性能2.1.1 铝合金的分类铝合金
14、可分为变形铝合金（双分为非热处理强化铝合金、热处理强化铝合金两类）铸造铝合金。变形铝合金是指经不同的压力加工方法制成的板、带、管、型、条等半成品材料；铸造铝合金以合金铸锭供应。铝合金分类示意见图1-1。铝合金的分类及性能特点按GB/T31901996和GB/T164741966的规定，铝合金牌号命名的基本原则是：可直接采用国际四位数字体系牌号。四位字符牌号的第一位、第三位、第四位为阿拉伯数字，第二位为英文大写字母。2为AlCu系，3为AlMn系，4为AlSi系，5为AlMg系，6为AlMgSi系，7为AlZn系，8为Al其他元素，9为Al备用系。样，我国变形铝合金的牌号表示法与国际上的通用方法基本一致。表2.1 铝合金的分类及性能特点分类合 金 名 称合 金 系性 能 特 点示 例变形铝合金非 热处 理强 化铝 合金防锈铝Al-Mn抗 蚀 性、压 力 加 工 性 与 焊 接 性 能好，但 强 度 较 低3A21Al-Mg5A05热 处理 强化 铝合 金硬 铝Al-Cu-Mg力 学 性 能 高2A11,2A12超 硬 铝Al-Cu-Mg-Zn硬 度 强 度 最 高7A04,7A09锻 铝Al-Mg-Si-Cu锻 造 性 能
