铝合金焊接.ppt

金属焊接性;7.1.1 铝及铝合金的分类; 非热处理强化铝合金可通过加工硬化、固溶强化提高力学性能，特点是强度中等、塑性及耐蚀性好，又称防锈铝，焊接性良好，是焊接结构中应用最广的铝合金。 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，熔焊时产生焊接裂纹的倾向较大，焊接接头的力学性能下降。热处理强化铝合金包括硬铝、超硬铝、锻铝等。 ;7.1.2 铝及铝合金的特点;固体金属的表面结构 ;8.2 铝及铝合金的焊接性分析; 要原因之一。此外，铝及其合金的线膨胀系数大，焊接时容易产生翘曲变形。这些都是焊接生产中颇感困难的问题。 ;熔合区边界的“氧化膜气孔” 2. 气孔的形成原因 (1) 焊接区内存在氢的来源 (2)铝合金中氢的溶解度存在突变 (3) 导热系数大→熔池结晶速度快 (4) 密度低;氢在铝中的溶解度;2. 影响气孔形成的因素 1）弧柱气氛中水分的影响 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行焊接时，由弧柱气氛中水分分解而来的氢，溶入过热的熔融金属中，凝固时来不及析出成为焊缝气孔。这时所形成的气孔具有白亮内壁的特征。; 合金系 不同合金系对弧柱气氛中水分的影响是不同的。纯铝对气氛中的水分最为敏感。Al-Mg合金Mg含量增高，氢的溶解度和引起气孔的临界氢分压pH2随之增大，因而对吸收气氛中水分不太敏感。相比之下，同样焊接条件下，纯铝焊缝产生气孔的倾向要大些。 ; 速率和吸氢量有明显差别。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，熔滴比表面积大，熔滴金属易于吸收氢；TIG焊时，熔池金属表面与气体氢反应，因比表面积小和熔池温度低于弧柱温度，吸收氢的条件不如MIG焊时容易。同时，MIG焊的熔深一般大于TIG焊的熔深，也不利于气泡的浮出。所以，在同样的气氛条件下，MIG焊时焊缝气孔倾向比TIG焊时大。 ; 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限制，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Al-Mg合金），比氧化膜致密的纯铝具有更大的气孔倾向。 MIG焊由于熔深大，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得多。; TIG焊时，在熔透不足的情况下，母材坡口根部未除净的氧化膜所吸附的水分是产生焊缝气孔的主要原因。这种氧化膜不仅提供了氢的来源，而且能使气泡聚集附着。刚形成熔池时，如果坡口附近的氧化膜未能完全熔化而残存下来，则氧化膜中水分因受热而分解出氢，并在氧化膜上萌生气泡；由于气泡是附着在残留氧化膜上，不易脱离浮出，且因气泡是在熔化早期形成的，有条件; 长大，所以常造成集中的大气孔。这种气孔在焊缝根部未熔合时就更严重。坡口端部氧化膜引起的气孔，常沿着熔合区原坡口边缘分布，内壁呈氧化色，这是其重要特征。由于Al-Mg合金比纯铝更易于形成疏松而吸水性强的厚氧化膜，所以Al-Mg合金比纯铝更容易产生这种集中的氧化膜气孔。因此，焊接铝镁合金时，焊前须仔细清除坡口端部的氧化膜。 ;3. 气孔的防止 减少氢的来源 a 对焊接材料干燥处理，降低气氛中的水分 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，使用前需干燥处理。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干燥。 b 焊前清除焊丝及母材表面的氧化膜和污染物 ; 焊前处理十分重要。焊丝及母材表面的氧化膜应彻底清除，采用化学方法或机械方法均可，若两者并用效果更好。 例如对铝合金母材化学清洗后，焊前可用细钢丝刷再全面刷一遍近缝区，并用刮刀刮削坡口端面和焊缝两侧20mm范围的母材；将坡口下端（根部)刮去一个倒角，成为倒V形小坡口（铲根，防止根部氧化膜引起的气孔）；装配时要防止再度弄脏。机械清理后表面氧化速度很快，应及时进行焊接。;图 5-3 铲根对焊缝气孔的影响 （Al-4Mg-1Mn，MIG） 1—未铲根 2—铲根;(2) 控制焊接工艺 焊接参数的影响可归结为对熔池在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，但也有利于氢的溶入；反之，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，如造成氢的溶入量多而又不利于逸出时，气孔倾向势必增大。 ; 对于TIG焊参数的选择，一方面采用小热输入以减少熔池存在时间，从而减