铝及铝合金的焊接PPT课件

的影响MIG焊时，焊丝以细小熔滴形式向熔池过渡，弧柱温度高，熔滴比表面积大，熔滴易于吸氢；TIG焊时，主要是熔池金属表面与氢反应，比表面积小，熔池温度小于弧柱，吸氢条件不如MIG有利；另外，MIG焊熔池深度大于TIG焊，不利于氢气泡的逸出。*铝合金的焊接2）极性的影响TIG焊时，直流反接，具有阴极雾化作用，可以避免氢的产生，但钨极易烧损，形成缺陷；正接时无阴极雾化作用，熔深大，对气泡逸出不利，所以采用交流。MIG焊时，采用直流反接，无阴极雾化作用，也没有钨极烧损。*铝合金的焊接3）焊接工艺参数焊接主要影响熔池在高温的停留时间，从而对氢的溶入时间和析出时间产生影响。TIG焊时，采用小线能量，采用较大的规范，高的焊速，减少熔池存在时间，减小氢的溶入；MIG焊时，焊丝氧化膜的影响更为显著，不能通过减少熔池时间来防止氢向熔池的溶入，所以通过降低焊速和提高焊接线能量来增大溶池存在时间，有利于减少焊缝中的气孔。*铝合金的焊接4）保护气体中的水分和氧化性影响采用高纯Ar或采用Ar+He改变（即提高）热容量，改变溶池形状，使尖“V”型变为圆底型，延长溶池停留时间，有利于气孔逸出；或者采用Ar+0.5~1%O2，Ar+2~5%CO2，增强保护气氛的氧化性，减少氢。*铝合金的焊接5）表面状态的影响不同的焊材、母材，其氧化膜性质不同，对气孔的影响有差别。MgO疏松，易吸水，产生气孔倾向大；MnO致密，不易吸水，气孔倾向小。*铝合金的焊接母材氧化膜引起的气孔（LF6，TIG)*铝合金的焊接6）环境因素的影响环境因素主要是指温度和湿度。0C以下，湿度不影响气孔的产生；0C以上，温度越高，湿度越大，越易对气孔敏感。另外，表面油污也可以导致气孔。***铝合金的焊接3.铝合金焊接过程中形成的裂纹铝合金是典型的二元或多元共晶合金，在焊接加热和冷却过程很迅速，合金来不及建立平衡状态，固相和液相之间的扩散来不及进行，先结晶的为高熔点组元，后结晶的为低熔点组元被排挤到焊缝中心，在焊接应力作用下发生开裂，形成焊缝中心结晶裂纹。*铝合金的焊接铝合金接头中的结晶裂纹*铝合金的焊接铝合金接头热影响区中的液化裂纹*铝合金的焊接液化裂纹的说明在母材的热影响区中，成分为XC的铝合金在平衡状态下，t1温度下组织为+，t2时中的组元开始向固溶体溶解，t3时全部转化为固溶体。*铝合金的焊接液化裂纹的说明在焊接快速加热条件下，在t2来不及溶解，达不到平衡，到t3时仍可能为+两相状态，t4时已超过共晶温度，中的组元还未完全溶入固溶体，则在和两相界面出现共晶液相，这种局部液化在焊接应力下沿晶界液膜形成“液化裂纹”。*铝合金的焊接（2）热裂纹的形成原因1）拘束度的影响；2）液固相距离宽，生成柱状晶，柱状晶之间产生成分偏析，导致容易产生裂纹；3）材料因素的影响：a）铝合金为共晶合金，裂纹倾向与合金结晶温度区间大小有关系；*铝合金的焊接几种铝合金热裂倾向最大时的合金组元浓度(xm)：Al-Mg：xm=2%Mg；Al-Zn：xm=10~12%Zn；Al-Si：xm=0.72%Si；Al-Cu：xm=2%Cu。如果存在其他元素或杂质时，可能出现三元共晶，其熔点比二元更低，结晶温度区间更大，更容易产生热裂纹。*铝合金的焊接b)线膨胀系数大，是钢的1倍，在拘束条件下焊接，容易产生较大的焊接应力，增大裂纹倾向；c)铝合金焊接过程中无相变，柱状晶粗大，容易偏析。*铝合金的焊接（3）热裂纹的影响因素1）焊缝合金系统的影响控制适量的易熔共晶，缩小结晶温度区间。少量的易熔共晶增大热裂倾向，增大主要合金元素xm，对热裂纹产生愈合作用。焊接Al-Mg合金时采用Mg含量超过3.5~5%的焊丝；LF21（Al-Mn）采用Mg含量超过8%的焊丝；对热裂倾向大的LY合金采用含5%Si的Al-Si焊丝解决抗裂问题。*铝合金的焊接2）变质剂的影响Ti、Zr、V、B微量元素作为变质剂，在焊接过程中生成细小难熔质点，作为结晶时的非自发形核核心，细化晶粒，改善塑性，还能显著改善抗裂性能。*铝合金的焊接3）焊接规范的影响采用热能集中的焊接方法，有利于快速进行焊接，防止形成方向性强的粗大柱状晶，改善抗裂性。采用小电流施焊，减小熔池过热；增大焊速和提高电流都不利于抗裂。因为提高焊速，促使焊接接头的应变速率，增大热裂倾向。*铝合金的焊接5.铝合金焊接中接头的等强性问题（1）不可热处理合金（LFAl-Mg）不可热处理铝合金的主要问题是晶粒粗化（焊接热影响区温度超过再结晶温度，一般为200~300C，引起晶粒长大）而降低塑性，表现为接头强度低于母材。*铝合金的焊接冷作硬化铝Al-4Mg-1Mn接头软化与焊接峰值温度的关系*铝合金的焊接不可热处理铝合金焊接前后强度变化*铝合金的焊接影响因素1）热影响区温度峰值越高，软化越明显；2）焊前冷作强化程度越高，焊后失强越明显，而且这种软化无法消除；3）冷却速度对软化影响不大。*铝合金的焊接2）热处理强化合金（LD、LY、LC）热处理铝合金的软化问题主要是“过时效”软化。严重程度取决于第二相的性质，也和热循环特性有一定关系。*铝合金的焊接时效强化：固溶度变化大的合金，加热至高温后急冷，都可形成过饱和固溶体SS，即固溶处理。然后常温或稍高温度加热，即可产生所谓的“时效”过程而强化。*铝合金的焊接时效过程：时效初期，SS中发生溶质原子偏聚形成局部富集GP区，随温度或时间延长，发展为一种共格过渡相，，其成分与平衡非共格相相同，但点阵不同而且未脱溶，随温度或时间延长，，转化为而脱溶析出。“过时效”：一般在GP区合金发生强化，微细共格相，开始出现时强度进一步提高，一旦发生，向转化，强化作用降低，转变结束时强化作用消失，成为“过时效”。*铝合金的焊接焊接过程中，焊接温度超过过时效温度，产生过时效和脱溶，所以导致强度损失。无论退火态还是时效态下焊接，焊后不经热处理，接头强度均低于母材，特别是在时效态下焊接超硬铝，焊后即使进行人工时效，接头强度系数（接头/母材）也没有超过60%。*铝合金的焊接上海交通大学焊接工程研究所WeldingEngineeringInstituteofShanghaiJiaoTongUniversity*铝合金的焊接Al-Cu-Mg硬铝的时效过程是很快的，而Al-Zn-Mg合金的时效过程是很慢的，说明前者比后者的第二相易于脱溶，所以在焊后强度损失大。另外Al-Cu-Mg在焊后5~60天自然时效对强度改善不明显，而Al-Zn-Mg则在焊后4天自然时效，软化开始显著消失，30天后基本消失。Al-Zn-Mg合金的这种自然时效消除焊接软化问题值得注意。小件采用人工时效，大件采用自然时效。*铝合金的焊接铝合金接头的导电性、耐蚀性下降原因是铸造组织的形成和合金元素的污染。***