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焊接铝结构的设计 教师：吕同辉 Instructor :lv Tonghui 产生最小内应力焊接接头，例如： ——避免内应力焊接接头 改善焊接热影响区性能下降的接头，例如： ——增加板厚的焊接接头 动载荷下，降低缺口效应的接头，例如： ——减小界面变化的接头 IIW Authorized Training Body 国际焊接学会授权的培训机构 哈尔滨焊接技术培训中心 Harbin Welding Training Institute 国际焊接工程师培训课程 Training Course for International Welding Engineer IIW Authorised Training Body 1、概述 轻型材料的应用（特别是铝材）使轻型结构的制造成为可能。铝及其合金焊接技术的快速发展满足了铝结构焊接的要求。 铝结构焊接和设计的标准主要由三份标准组成 。应用标准既没有EN标准，也没有ISO标准。仅在母 材和填充材料有相应的标准或者在起草阶段。 DIN4113-1：1980 主要静载荷铝结构；载荷分析和设计 DIN4113-2：1993 主要静载荷铝结构；计算和铝结构焊接接头制造 建筑研究院规程：1987 铝结构焊接规程 DVS1608：1983 轨道车辆铝结构焊接 ISO9692-3：2001 坡口准备；铝及其合金的MIG焊和TIG焊 未来欧洲标准是欧洲9号（EN1999），此标准在投票阶段。 ANSI/AWS D1.2：2003 结构焊接规程 — 铝 相关钢结构标准 DIN18800-1：1990 钢结构-计算和设计 铝结构的设计，虽然在计算方法上与钢结构基本 相同（强度设计、稳定性设计和刚度设计），但由于 其焊接接头性能的特殊性，在接头设计、许用应力等 方面又不同于钢结构。 铝与钢相比重要的区别： －比较低的强度； －低弹性模量 －焊接热影响区 －挤压型材的成型 －有减少轻型结构质量可能性 36-1100 N/mm2 70-520 N/mm2 抗拉强度 240-960 N/mm2 20-470 N/mm2 屈服强度 12*106 1/K 23.5*106 1/K 热膨胀系数 0.30 0.33 横向延伸率 81, 000 N/mm2 26,500 N/mm2 剪切模量 210,000 N/mm2 70,000N/mm2 弹性模量 7.8 g/cm3 2.7g/cm3 密度 结构钢 铝 铝梁和钢梁的区别 2、铝结构应用 铝及铝合金具有重量轻、防腐性能好、低温韧性好和易于压力加工等特点，因此在工业领域的各个方面都有大量应用。 ——由于其优良的防腐性能和低温韧性好的特点，因此在石油、化工、深冷行业得到广泛应用。 ——在建筑行业，由于铝的重量轻、防腐性能好，因此铝结构代替钢结构也有大量应用。 ——在轨道交通行业，大量的使用铝代替钢制造轨道车辆，并且呈现上升趋势。 ——包括航空、电子技术、包装、机器制造、炼钢等行业都是用铝及其合金。 应用特点 －能否降低成本，相似结构使用其它材料代替? －能否节省材料，例如相似结构，铝结构相对钢结构可以节省至少40％的材料? 减轻重量而节省成本，如节省火箭发动机用燃料。 能否因减轻重量增加容积； 使用铝结构无须考虑防腐保护，由于铝结构的这种优点，节省了防腐费用； 能否改变产品外观，例如在建筑上； 结构在100℃以上的性能； 挤压型材的发展，节省制造费用； 考虑铝的重要性能，例如低弹性模量、高塑性、高导电率等 材料－铝及其合金的产品形式 铝尽其合金的供货形式主要包括普通的板材、管材、型材和特殊挤压型材 3、材料特点 可以看出，非热处理强化的铝合金在焊接状态下的断裂强度和0.2%屈服强度与供货状态几乎没有区别，而对一可热处理化铝合金则有明显的差别。 非热处理强化铝合金的 比值大约0.5至0.6之间，在焊接状态要稍低一些，对于热处理强化铝合金钢在0.7至0.8之间。 －AlZn4.5Mg（7xxx）铝合金的强度值只比St37钢(S235)低25%。特别适用于高层建筑和车辆制造中的承载焊接构件。 －铝合金的断裂延伸率还没有达到普通结构钢的一半（S235大约为25%）。 －焊后接头软化——бb↓； －Al-Zn-Mg合金бb较高，适于建筑及承载构件； －铝合金的延伸率不到普通结构钢的1/2； －铝合金基本没有低温脆性. 许用应力的选择 焊缝的许用应力 接头形式 接头形式与焊缝计算厚度； 焊接接头的强度特点 铝结构焊接接头的热影响区有强度普遍下降的问题 4、焊缝准备及结构形式 钢和铝的坡口有两个区别： ——铝由于熔点较低一般熔深较大 ——焊铝时