3.3.21-22铝合金结构.ppt

3/3.21-22焊接铝结构的设计Design of Welded Aluminium Structures吉林大学 李桂中 铝与钢的性能对比 纯铝有以下特定的性能： 属于轻金属，比重仅有2.7g/cm3；（钢7.8） 耐大气腐蚀；（表面有致密的氧化膜） 具有良好的低温韧性（面心立方晶格，无冷脆现象）； 具有良好的导热性和导电性； 线膨胀系数大；（是钢的2倍） 熔点低（660○C）; （钢1536○C） 强度低，σ0.2仅为10MPa；（钢Q235为240 MPa） 弹性模量E小，仅为6.7×104；（钢21×104） 液态铝水的表面张力小； 加热过程从固相到液相无明显的颜色变化（钢由黑变红）； 具有良好的延展性和加工性（易挤压成型或铸造成型）； 氧化物熔点高，Al2O3熔点为2050○C（Fe2O31455○C）。 在针对失效时焊缝纵向产生的断裂进行计算时采用减小横截面值（许用应力按DIN4113第一部分选取） ： ?=A总-（1-?）∑AWEZ,i ? = 联系焊缝按母材进行校核， 但应扣除热影响区的强度损失部分！ AlZn4.5Mg(7020) σ许=160N/mm2 ?= 205/290=0.71 A?=A总-（1-?）∑AHAZ,I =2800 – (1-0.71)×830=2559mm2 σ∥=F/A?=375000/2559=146.5N/mm2 5.2 动载时的计算准则 动载铝结构的设计和计算需按DVS1608规程并结合DS952规程一私人企业金属材料焊接规程。 受动载的铝结构的应用领域是车辆，飞机和船舶制造等。 目前唯一适用于受动载铝结构的规程是DVS1608规程。其它制造上的技术数据（焊接材料的选择，焊接时热输入等）则应根据计算的特性值结合应力极限比?=+1至?=-1时的二载荷曲线来给出。 载荷循环次数N的最大值为N=1·107。 N=1×107 表面未处理 t ≤10 A 未焊接 D 焊接 缺口等级D MIG AlMg5 材料及接头的强度曲线图。 合理的焊接结构设计的一般要求 —— 尽量减小结构或焊接接头部位的应力集中； —— 尽量减小结构的刚度，以减小应力集中和附加 应力的影响； —— 不采用过厚的截面； —— 对于附件或不受力焊缝的设计，应与主焊缝同 样重视； —— 焊缝位置应具有可达性——便于施焊和焊前现 场清理。 6 铝结构焊接 —— 受力简单明确，便于制作、安装、维护； ——采取措施减少热影响对结构和构件强度的影响； ——铝合金表面长时间受热辐射时，应采取有效措施防护； ——注意防腐。 6.1 一般结构焊接 焊缝在较小应力区，例如： ——焊缝处在对称轴 避免附加应力的焊接接头形式，例如： ——不同板厚焊接接头 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 2、铝合金结构的标准状态 3、铝合金的特点及应用 4、铝合金材料 5、铝合金焊接接头特点及计算 主要内容 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。 1 概述 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 欧洲9号（EN1999) 铝结构 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 －