华东交通大学 动车组制造工艺ppt 铝合金车体制造工艺.ppt

 铝合金车体制造工艺基础篇   铝合金车体是轨道交通车辆上的重要部件，一般来讲，轨道交通车辆主要由以下几部分构成：底架、侧墙、端墙、车顶、车头五部分。 一、铝合金分类 1、时效硬化铝合金 时效硬化铝合金指的是含有镁、硅、锌或铜的铝合金通过退火、淬火和时效可以获得较高的抗拉强度的铝合金。 在室温状态下通过数天的时间自然时效，也可在80°C和160°C之间的温度下加快时效，例如60 °C时，时效60小时，120 °C时，时效24小时，可以得到相同的时效效果。人工时效还取决于焊件的大小，越大的焊件，时效时间越长。 车辆用铝合金 2、非时效硬化铝合金 非时效硬化铝合金在热处理后不硬化。它们从固溶处理中得到较高的强度（与纯铝相比）。AL—Mg和Al-Mn合金是典型的非时效强化铝合金。 3、铸造铝合金 通过向铝中添加硅可得到铸铝合金。 4、牌号 1） 1000系列（工业用纯铝） 主要用途：家庭用品，机器零件装饰品、反射镜等。 2） 2000系列（铝铜合金） 主要用途：主要用于飞机材料，铆钉结构件。 3）3000系列（铝锰合金） 主要用途：主要用于建材的成形加工材料。常用于制做锅、水壶等容器，以及热交换器零部件等。 4） 4000系列（铝硅合金） 主要用途：常被用做焊条（电极焊丝）及硬钎焊用填料。常用于制做补强件，热交换器等。 5）5000系列（铝镁合金） 主要合金成分：Mg(0.2～5.6%)，只添加镁或同时还添加锰的铝合金为非时效硬化铝合金。 特点：耐海水腐蚀、焊接工艺、成形性好，强度比较高。 主要用途：最近多被用做焊接材料。常用在建筑、船舶车辆、机械零件、饮料罐等方面。 6）6000系列（铝镁硅合金） 主要合金成分：Mg(0.45～1.5%)，Si(0.2～1.2%)，属时效硬化铝合金。 主要用途：结构材料、建筑用窗框、土木建筑用品，螺栓铆钉等。 7）7000系列（铝锌镁合金） 主要合金成分：Zn(0.5～6.1%)，Mg(0.1～2.9%)，Cu(0.1～2.0%)，属高强度时效硬化铝合金。 特点：焊接工艺性、耐腐蚀性都不好，是现在铝合金中强度最高的材料，被称为超超硬铝，抗拉强度500Mpa。 主要用途：飞机结构材料，体育用品，车辆结构材料 二、铝及铝合金材料的焊接特性 1、熔点 可焊接的商用铝合金的熔化温度大约在560℃-620℃。在焊接过程中容易产生焊穿。 2、热传导 铝及铝合金的导热系数大，导热速度是钢的3倍。 厚板——预热 3、热膨胀 焊接坡口的形状和焊缝数量是影响变形量的主要因素，双面对接焊的变形量通常比多焊道V型坡口焊的变形量要小得多。 焊接速度较低时，热输入量多会导致更大的膨胀，并且在冷却的过程中收缩也较大。热输入量不充足会导致焊缝熔化不良，产生未焊透和未熔合等缺陷。焊前预热可降低产品的变形程度和产生裂纹的倾向，并能提高焊接速度。 4、铝合金焊后残余应力处理的方法 铝的线膨胀系数是钢的3倍，这就意味着会有严重的扭曲变形和高的残余应力。 一个降低焊接残余应力的方法是敲击法（用1kg的圆头铜锤敲击焊缝金属），可降低残余应力水平。对于薄件一般不适合采用敲击法。对于薄工件，如果要求降低残余应力，建议采用热处理方法。 5、铝及铝合金表面氧化膜的影响 氧化膜熔点为2050℃ --氧化膜易吸附水分，焊接时容易产生气孔； --氧化膜不导电，焊接时会使电弧不稳； --氧化膜的密度大，焊接时破碎的氧化膜将沉积在熔池中形成夹杂； --氧化膜熔点高，会阻碍填充金属和母材的熔合，易产生氧化物夹渣，因此焊接之前 6、铝合金材料中合金元素成份对性能及焊接的影响 镁Mg含量在0.3-7%之间时，增加强度和改善颗粒性的作用。 锰Mn含量在0.3-1.2%之间时, 起耐海水腐蚀和增加强度的作用。 铜Cu含量在5%以下时，影响耐腐蚀性、提高淬火性。 硅Si含量一般控制在12%以下，能够起到降低铝合金熔点的作用。AlSi12常用作铝合金钎焊材料。硅的加入，也会带来金属纹理结构变粗，金属收缩变小，抗裂纹增强。 对裂纹产生影响最大的是Si、Mg、Cu含量 指出铝合金焊接最危险的热裂纹敏感区间为Mg含量在0.5和2.5％之间、Si含量在0.3和1.5％之间时，裂纹倾向最大。 三、焊接保护气体 1. 氩气 焊接铝合金薄板时，主要使用纯氩气保护，这主要是因为纯氩气保护时的热输入量较小、熔深浅的原故。 2. 氦气 氦气（He）也是惰性气体，焊接过程中，吸热小，熔池停留时间长，因此氦气保护焊接时气孔倾向小。但由于纯氦气保护焊接时，电弧稳定性差、短路过渡形式等缺点，故一般不单独使用。 3. 氩－氦混合气体 如果用于大厚度铝合金板材的焊接或散热系数更大的铜合金的焊接时，可以增加氦气的  四