项目八有色金属的焊接-铝合金解析.doc

邮箱项目八 有色金属的焊接 狭义的有色金属又称为非铁金属，是铁、锰、铬以外所有金属的统称。广义的有色金属还包括有色合金。有色合金是以一种有色金属为基体（通常大于50%） ，加入一种或几种其他元素而构成的合金。虽然有色金属只占金属总量的 5%左右，但它们性能优异，在工程应用中的重要作用是钢铁或其他材料无法替代的。有色金属及其合金的物理、化学性质和工艺性能等都比较特殊，比常规钢铁材料的焊接更为复杂，这给焊接带来很大的困难。这里主要讨论铝、铜、钛、镍等常用有色金属及其合金的焊接问题。 任务一 铝及铝合金的焊接 【知识目标】 铝及其合金的种类、性能特点和主要应用； 铝及铝合金的焊接性； 铝及铝合金的焊接工艺。 【技能目标】 能说明铝及铝合金的种类、性能特点和应用场合； 会分析铝及铝合金的焊接性； 能制定铝及铝合金的焊接工艺。 【任务提出】某厂生产一批铝合金油箱如图8-1所示。采用厚度为2 mm的5052铝合金制造，油箱筒体纵缝、环缝、注油口坐与筒体焊缝需焊接，请选择焊接方法、焊接材料，并制定合理的焊接工艺。 容积400 L 端面700×700 mm 长度1 070 mm 厚度2 mm 图8-1 铝合金油箱 【任务分析】铝合金油箱质量轻，耐腐蚀性好，比钢制油箱寿命长一倍以上，铝可再生且满足环保法规要求使用无铅汽油的问题，目前需求逐年增大。牌号5052属于较常用的铝合金系列，其主要元素为镁，含镁量在3%～5%，又称为铝镁合金（Al-Mg）。其主要特点是密度低，抗拉强度高，延伸率高、耐腐蚀好。在相同面积下铝镁合金的重量低于其他系列的铝合金，故常用在航空、船舶方面，在常规工业中应用也较为广泛。油箱体积较大【相关知识】 一、铝及铝合金的种类、性能特点和主要应用 铝是地壳中含量较多的元素之一，其含量达8.8%，居四大金属元素之首，与其他金属材料相比，除了密度小之外，铝几乎具有与铜相当的导电导热性能。 由于制铝技术的改进，铝工业以惊人的速度发展，铝的加工技术也有突飞猛进的进步。铝合金因其质量轻、比强度高、低温性能好、可塑性好易于加工及耐腐蚀等特点，在航空航天工业、车辆制造、压力容器及交通运输等领域得到了广泛应用。 铝及铝合金的分类 工业纯铝中铝的质量分数为99.0％～99.8％，还含有少量的Fe和Si及其他杂质。 工业纯铝的强度和硬度很低，不适宜作为工程结构材料使用。向纯铝中加入适量Cu、Si、Mg、Zn、Mn等元素（主加元素）和Cr、Ti、Zr、B、Ni等元素（辅加元素）组成铝合金，可提高强度并保持纯铝的特性。加入Cu、Si、Mn、Mg等能提高强度，Si还能提高铸造性能，Mg还能防止海水腐蚀；加Ti能细化晶粒，Ni能提高耐热性。Zn单独加入铝中，在变形条件下对铝合金强度的提高十分有限，同时存在应力腐蚀开裂、倾向，因而限制了它的应用。在铝中同时加入Zn和Mg，能产生明显的强化作用。如果在Al-Zn-Mg基础上加入Cu元素，形成Al-Zn-Mg-Cu系合金，其强化效果在所有铝合金中最大，也是航天、航空工业、电力工业上的重要的铝合金材料。因此，在工业上大量使用的是铝合金而非工业纯铝。 铝及铝合金的分类方法很多，主要有以下几种分类方法。 按合金化系列铝及其合金分为工业纯铝1×××系）、铝铜合金2×××系）、铝锰合金3×××系）、铝硅合金4×××系）、铝镁合金5×××系）、铝镁硅合金6×××系）、铝锌镁铜合金7×××系）、铝锂或铝锡等其他铝合金（8×××系）、备用（9×××系）。 按成形加工性能不同铝及其合金分为变形铝合金和铸造铝合金。这是最常见也是最基本的分类方法。 按热处理方式铝合金分为非热处理强化铝合金和热处理强化铝合金。前者只能变形强化，后者既能变形强化，也可热处理强化。 变形铝合金按使用特性的不同铝及其合金分为防锈铝、硬铝、超硬铝、锻铝和特殊铝。其中防锈铝是非热处理强化铝合金，主要是Al-Mn和Al-Mg合金，可通过加工硬化、固溶强化来提高力学性能，特点是强度中等塑性及耐蚀性好，焊接性良好，是焊接结构中常用的铝合金品种。其余热处理强化铝合金是通过固溶、淬火、时效等工艺提高力学性能，经热处理后可显著提高抗拉强度，但焊接性较差，熔焊时易产生焊接裂纹，焊接接头力学性能下降。 铝及铝合金的分类及性能特点见表8-1。 表8-1 铝及铝合金的分类及性能特点 分类 合金名称 合金系统 性能特点 牌号或代号示例 变形铝合金 非热处理强化 防锈铝 Al-Mn 耐蚀、压力加工、焊接性好、强度较低 3003 3A21 Al-Mg 耐蚀性比Al-Mn合金差但强度较高，其余同上 5052 5A02 热处理 强化 硬铝 Al-Cu-Mg 力学性能高、晶间腐蚀倾向严重 2124 2A12 超硬铝 Al-Zn-Mg-Cu 强度最高、耐热