铝合金及其焊接性
铝合金及其焊接性
作者：
单位：天津大学材料成型及控制工程
通讯地址：天津大学材料学院
【摘要】
铝及铝合金材料密度低,强度高,热电导率高,耐腐蚀能力强,具有良好的物理特性和力学性能,因而广泛应用于工业产品的焊接结构上。铝合金在车辆部件中的应用情况、发展趋向及其在组焊中存在很多问题。对铝合金及其异种金属焊接接头进行了焊接性试验研究结果表明，其焊接接头有满意的力学性能、抗裂性及抗应力腐蚀性能，适合用于制造轻轨车辆，航空航天领域的广泛应用。
【关键字】
铝合金焊接性气孔热裂纹等强性
【正文】
虽然已经应用铝及其合金焊成许多重要产品，但实际上并不是没有困难，主要的问题有：焊缝中的气孔、焊接热裂纹、接头“等强性”【1】等
1.铝合金焊接中的气孔
氢是铝及其合金熔焊时产生气孔的主要原因,已为实践所证明。弧柱气氛中的水分、焊接材料以及母材所吸附的水分都是焊缝气孔中氢的重要来源。其中，焊丝及母材表面氧化膜的吸附水份，对焊缝气孔的产生，常常占有突出的地位。
1.1弧柱气氛中水分的影响
弧柱空间总是或多或少存在一定数量的水分，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，可成为焊缝气孔的主要原因。这时所形成的气孔，具有白亮内壁的特征。
1.2 氧化膜中水分对气孔的影响
在正常的焊接条件下，焊丝或工件的氧化膜中所吸附的水分将是生成焊缝气孔的主要原因。而氧化膜不致密、吸水性强的铝合金，主要是Al-Mg合金，要比氧化膜致密的纯铝具有更大的气孔倾向。因为Al-Mg合金的氧化膜中含有不致密的MgO，焊接时，在熔透不足的情况下，母材坡口端部未除净的氧化膜中所吸附的水分，常常是产生焊缝气孔的主要原因。
1. 3 减少焊缝气孔的途径
避免熔池吸氢是消除或减少焊接气孔的有效方法【2】。为防止焊缝气孔，可从两方面着手:第一，限制氢溶入熔融金属，或者是减少氢的来源，或者减少氢同熔融金属作用的时间；第二，尽量促使气孔自熔池逸出。为了在熔池凝固之前使氢以气泡形式及时排出，这就要改善冷却条件以增加氢的逸出时间Hidetoshi Fujii等在失重条件下进行焊接试验，发现气孔明显较重力下多【3】。
（1）减少氢的来源
所有使用的焊接材料(包括保护气体、焊丝、焊条、焊剂等)要严格限制含水量，使用前均需干燥处理。一般认为，氩气中的含水量小于0.08%时不易形成气孔【1】。（2）控制焊接工艺
焊接工艺参数的影响比较明显，但其影响规律并不是一个简单的关系，须进行具体分析。焊接工艺参数的影响主要可归结为对熔池在高温存在时间的影响，也就是对氢的溶入时间和氢的析出时间的影响。焊接时，焊接工艺参数的选择，一方面尽量采用小线能量以减少熔池存在时间，从而减少气氛中氢的溶入，同时又要能充分保证根部熔合，以利根部氧化膜上的气泡浮出。所以采用大的焊接电流配合较高的焊接速度是比较有利的【4】。
2. 铝合金的焊接热裂纹
铝及其合金焊接时，焊缝金属和近缝区所发现的热裂纹主要是焊缝金属结晶裂纹，也可在近缝区见到液化裂纹。
2.1铝合金焊接热裂纹的特点
铝合金属于典型的共晶型合金，最大裂纹倾向正好同合金的“最大”凝固温度区间相对应。但是由平衡状态图的概念得出的结论和实际情况是有较大出入的。因此，裂纹倾向最大时的合金组元均小于它在合金中的极限溶解度。这是由于焊接时的加热和冷却速度都很迅速，使合金来不及建立平衡状态，在不平衡的凝固条件下，相图中的固相线一般要向左下方移动，以致在较少的平均浓度下就出现共晶体，且共晶温度比平衡冷却过程将有所降低。至于近缝区的“液化裂纹”，同焊缝凝固裂纹一样，也是与晶间易熔共晶的存在有联系，但这种易熔共晶夹层并非晶间原已存在的，而是在不平衡的焊接加热条件下因偏析而熔化形成的，所以称为晶间“液化”。
2.2防止焊接热裂纹的途径
对于液化裂纹目前还无行之有效的防止措施，一般的办法是减小近缝区过热。对于焊缝金属的结晶裂纹主要是通过合理选定焊缝的合金成分并配合适当的焊接工艺来进行控制。
（1）控制成分
从抗裂角度考虑，调整焊缝合金系统的着眼点在于控制适量的易熔共晶并缩小
结晶温度区间。由于现有铝合金均为共晶型合金，少量易熔共晶的存在总是增大凝固裂纹倾向，所以，一般都是使主要合金元素含量超过裂纹倾向最大时的合金成分，以便能产生愈合作用。
（2）在焊丝中添加变质剂
铝合金焊丝中几乎都有Ti、Zr、B、V等微量元素，一般都是作为变质剂加入的。不仅可以细化晶粒而改善塑性、韧性，并可显著提高抗裂性能。Ti、Zr、B、V、Ta等元素的共同特点是都能同铝形成一系列包晶反应生成细小的难熔质点，可成为液体金属凝固时的非自发凝固的晶核，从而可以产生细化晶粒的作用。（3）合理选用焊接工艺参数
焊接工艺参数影响凝固过程的不平衡性和凝固的组织状态，也影响凝固过程中的应变增长速度，因而影响裂纹的产生。热能集中的焊接方法，有利于快速进行焊接过程，可防止形成方向性强的粗大柱状晶，因而可以改善抗裂性【5】。减小焊接电流、降低拘束度、改善装配间隙对减小热裂倾向都是有利的。而焊接速度的提高，促使增大焊接接头的应变速度，而增大热裂的倾向。增大焊接速度和和焊接电流，都可促使增大裂纹倾向。
3.焊接接头的等强性
时效强化铝合金，除了Al-Zn-Mg合金，无论是退火状态下还是时效状态下焊接，若焊后不经热处理，强度均低于母材。所有时效强化的铝合金，焊后不论是否经过时效处理，其接头塑性均未能达到母材的水平【1】。就焊缝而言，由于是铸造组织，即使在退火状态以及焊缝成分同母材基本一样的条件下，强度可能差别不大，但焊缝塑性一般都不如母材。若焊缝成分不同于母材，焊缝性能将主要决定于所用的焊接材料。为保证焊缝强度与塑性，固溶强化型合金系统要优于共晶型合金系统。一般说来，焊接线能量越大，焊缝性能下降的趋势也越大【1】。对于熔合区，在时效强化铝合金焊接时，除了晶粒粗化，还可能因晶界液化而产生显微裂纹。所以，熔合区的变化主要是恶化塑性。
总之，铝合金应为具有重量轻、抗腐蚀、易成型等优点；随着新型硬铝、超
硬铝等材料的出现使得这类材料的性能不断提高，因而在航空、航天、高速列车、高速舰艇、汽车等工业制造领域得到了越来越广泛的应用。同时由于铝及其合金由于热膨胀系数大而引起的较大变形；易氧化焊接时需要用惰性气体保护；易产生气孔、热裂纹以及热影响区的软化、强度降低问题。为了解决以上问题搅拌摩擦焊作为一种新型的焊接方式逐渐在铝及其合金的焊接中广泛之用。深入的研究铝及其合金的焊接性是开发新型铝合金及解决其焊接问题的前提【6】。
致谢
衷心地感谢我的老师王惜宝教授。王惜宝教授高尚的品格，渊博的知识，活跃的学术思想，严谨的治学态度和对科学的献身精神使我受益匪浅。王老师在金属冶金学课上课下的教导是我对金属焊接性问题有了比较全面的学习，他诲人不倦的精神和在生活中的给予学生的关心令将我终生难忘。同时感谢上海交通大学的吴龙飞同学，他的毕业论文<<2219铝合金TIG焊接性研究>让我在第一次写论文的过程中有章可循。
【参考文献】
[1]周振丰，张文钺，焊接冶金及金属焊接性[M]，第二版，北京，机械工业出版社，
1994，289-298，408-420
[2]范平章，铝合金表面状态对焊接气孔的影响[R]，2004，4，航天工艺，19-23
[3]Hidetoshi Fujii，Kiyoshi Nogi，Formation and disappearance of pores in aluminum alloy molten pool under microgravity[S]，Science and Technology
of Advanced Materials，2004，5，219-223
[4]陈剑虹等,焊接手册（第2卷）[P]，第二版，北京，机械工业出版社，2005，107-111，150-186
[5]陈伯蠡，焊接工程缺欠分析与对策[M]，第二版，北京，机械工业出版社，2006，81-84，168-181
[6]杨新岐，现代成型技术[M]，自编教材
铝及铝合金焊接施工工艺标准
铝及铝合金焊接施工工艺标准 1 适用范围 本工艺标准适用于铝及铝合金的手工钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊的焊接。 2 施工准备 2.1 铝及铝合金的焊接除应执行本工艺标准外，还应符合国家颁布的有关标准、法律法规及规定。 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款，凡是不注日期的引用文件其最新版本适用于本标准 《铝及铝合金轧制板材》GB/T-3880-1997 《铝及铝合金热挤压管》第一部分：无缝圆管GB/T4437.1-2000 《铝及铝合金拉（轧）制无缝管》GB/T6893-2000 《铝及铝合金焊丝》GB/T10858 《铝及铝合金焊接管》GB/T10571 《铝制焊接容器》JB/T4734-2002 2.2 材料 2.2.1 一般规定 工程中使用的母材和焊丝应具备出厂质量合格证或质量复验合格报告，并优先选用已列入国家标准或行业标准的母材和焊丝，母材和焊丝应妥善保管，防止损伤、污染和腐蚀。当选用国外材料时，其使用范围应符合相应标准的规定，并应有该材料的质量证明书。 2.2.2 母材 2.2.2.1 工程选用的母材应符合现行的国家标准规定。 2.2.2.2 当对母材有特殊要求时，应在设计图样或相应的技术条件上标明。 2.2.2.3 施工单位对设备、容器和管道的材料的代用，必须事先取得原设计单位的设计修改证明文件，并对改动部位作详细记载。 2.2.2.4 损伤和锈蚀严重的母材不得在工程中使用。 2.2.3 焊接材料 2.2. 3.1 母材焊接所选用的焊丝应符合现行的国家标准《铝及铝合金焊丝》GB/T10858的规定。 2.2. 3.2 选用焊丝时应综合考虑母材的化学成分、力学性能及使用条件因素，并应符合下列规定。（1）焊接纯铝时应选用纯度与母材相同或比母材高的焊丝。 （2）焊接铝锰合金时应选用含锰量与母材相近的焊丝或铝硅合金焊丝。 （3）焊接铝镁合金时应选用含镁量与母材相同或比母材高的焊丝。 （4）异种铝及铝合金的焊接应选用与抗拉强度较高的母材相应的焊丝 2.2. 3.3 焊接时所使用的氩气应符合现行的国家标准《纯氩》GB4842的规定。 2.2. 3.4 手工钨极氩弧焊电极应选用铈钨极，也可选用钍钨极，施焊前应根据焊接电流的大小正确选用钨极直径。
铝合金焊接技术
铝合金焊接技术 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. MIG、TIG能够得到良好的焊接接头，但是，这两种方法却有熔透能力差、焊接变形大、生 产效率低等缺点。近年来，很多科技工作者开始探讨铝合金焊接的新方法，如激光焊、双光 束激光焊、激光-电弧复合焊以及搅拌焊摩擦等，下面主要介绍这四种焊接方法的主要特点。 1、铝合金的激光焊 随着大功率、高性能激光加工设备的不断开发，铝合金激光焊接技术发展很快，与传统的 TIG、MIG焊相比，激光焊接铝合金具有以下优点； （1）能量密度高，热输入量小，焊接变形小，能得到熔化区和热影响区窄而熔深大的焊缝； （2）冷却速度快，能得到组织微细的焊缝，故焊接接头性能良好； （3）焊接速度快、功能多、适应性强、可靠性高，且不需要真空装置，所以在焊接精度、 效率、自动化等方面具有无可比拟的优势。 激光有很高的能量密度，焊接铝合金可以有效防止传统焊接工艺产生的缺陷，强度系数提高 很大。但激光器功率一般都比较小，对铝合金厚板的焊接困难，同时铝合金表面对激光束的 吸收率很低，要达到深熔焊时存在阀值问题，所以工艺上有一定难度。 2、铝合金的激光-电弧复合焊 虽然激光焊接铝合金有许多优势，但仍存在较大的局限性，如设备成本高、接头间隙允许度 小、工件准备工序严等。为了更有效地焊接铝合金，人们发展了激光-电弧复合焊工艺。激 光-电弧复合主要是激光与TIG电弧、MIG电弧及等离子体复合。铝合金激光-电弧复合焊
铝及铝合金的焊接特点
铝及铝合金的焊接特点 (1)铝在空气中及焊接时极易氧化，生成的氧化铝（Al2O3）熔点高、非常稳定，不易去除。阻碍母材的熔化和熔合，氧化膜的比重大，不易浮出表面，易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺欠。铝材的表面氧化膜和吸附大量的水分，易使焊缝产生气孔。焊接前应采用化学或机械方法进行严格表面清理，清除其表面氧化膜。在焊接过程加强保护，防止其氧化。钨极氩弧焊时，选用交流电源，通过“阴极清理”作用，去除氧化膜。气焊时，采用去除氧化膜的焊剂。在厚板焊接时，可加大焊接热量，例如，氦弧热量大，利用氦气或氩氦混合气体保护，或者采用大规范的熔化极气体保护焊，在直流正接情况下，可不需要“阴极清理”。 （2）铝及铝合金的热导率和比热容均约为碳素钢和低合金钢的两倍多。铝的热导率则是奥氏体不锈钢的十几倍。在焊接过程中，大量的热量能被迅速传导到基体金属内部，因而焊接铝及铝合金时，能量除消耗于熔化金属熔池外，还要有更多的热量无谓消耗于金属其他部位，这种无用能量的消耗要比钢的焊接更为显着，为了获得高质量的焊接接头，应当尽量采用能量集中、功率大的能源，有时也可采用预热等工艺措施。 （3）铝及铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍。铝凝固时的体积收缩率较大，焊件的变形和应力较大，因此，需采取预防焊接变形的措施。铝焊接熔池凝固时容易产生缩孔、缩松、热裂纹
及较高的内应力。生产中可采用调整焊丝成分与焊接工艺的措施防止热裂纹的产生。在耐蚀性允许的情况下，可采用铝硅合金焊丝焊接除铝镁合金之外的铝合金。在铝硅合金中含硅％时热裂倾向较大，随着硅含量增加，合金结晶温度范围变小，流动性显0.5． 着提高，收缩率下降，热裂倾向也相应减小。根据生产经验，当含硅5％～6％时可不产生热裂，因而采用SAlSi条(硅含量4．5％～6％) 焊丝会有更好的抗裂性。 （4）铝对光、热的反射能力较强，固、液转态时，没有明显的色泽变化，焊接操作时判断难。高温铝强度很低，支撑熔池困难，容易焊穿。 （5）铝及铝合金在液态能溶解大量的氢，固态几乎不溶解氢。在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中，氢来不及溢出，极易形成氢气孔。弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分，都是焊缝中氢气的重要来源。因此，对氢的来源要严格控制，以防止气孔的形成。 （6）合金元素易蒸发、烧损，使焊缝性能下降。 （7）母材基体金属如为变形强化或固溶时效强化时，焊接热会使热影响区的强度下降。 （8）铝为面心立方晶格，没有同素异构体，加热与冷却过程中没有相变，焊缝晶粒易粗大，不能通过相变来细化晶粒。 2. 焊接方法 几乎各种焊接方法都可以用于焊接铝及铝合金，但是铝及铝合金对
焊接工艺评定规范
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3、检验试件和试样 4、测定焊接接头是否满足标准所要求的使用性能 5、提出焊接工艺评定报告对拟定的焊接工艺指导书进行评定 工艺评定常规测试 >>外观检测 >>无损探伤 >>拉伸测试 >>弯曲测试 >>冲击测试 >>硬度测试 >>低倍金相测试 >>表面裂纹检测 工艺评定相关标准 评定参考标准： 工艺评定的标准国内标准 SY∕T4103－1995 （相当于API 1104) NB/T47014-2011 《承压设备用焊接工艺评定》 SY∕T0452－2002 《石油输气管道焊接工艺评定方法》（注：供石油，化工工艺评定）JGJ81－2002 《建筑钢结构焊接技术规程》（注：公路桥梁工艺评定可参照执行）GB50236－98 《现场设备，工业管道焊接工程施工及压力管道工艺评定》 《蒸汽锅炉安全技术监察规程（1996）》注：起重行业工艺评定借用此标准 欧洲标准
铝合金通用焊接工艺规程
铝合金通用焊接工艺规程 1 使用范围及目的 范围:本规范是适用于地铁铝合金部件焊接全过程的通用工艺要求。目的:与焊接相关的作业人员按标准规范作业，同时也使焊接过程检查更具可操作性。 2 焊前准备的要求 2.1 在焊接作业前首先必须根据图纸检查来料或可见的重要尺寸、形位公差和焊接质量，来料不合格不能进行焊接作业。 2.2 在焊接作业前，必须将残留在产品表面和型腔内的灰尘、飞溅、毛刺、切削液、铝屑及其它杂物清理干净。 2.3 用棉布将来料或工件上的灰尘和脏物擦干净，如果工件上有油污，使用清洗液清理干净。 2.4 使用风动不锈钢丝轮将焊缝区域内的氧化膜打磨干净，以打磨处呈白亮色为标准，打磨区域为焊缝两侧至少25mm以上。 2.5 焊前确认待焊焊缝区域无打磨时断掉的钢丝等杂物。 2.6 钢焊和铝焊的打磨、清理工具禁止混用。 2.7 原则上工件打磨后在48小时内没有进行焊接，酸洗部件在72小时内没有进行焊接，则焊前必须重新打磨焊接区域。 2.8 为保证焊丝的质量，焊丝原则上用完后再到焊丝房领用，对于晚班需换焊丝的，可以在当天白班下班前领用，禁止现场长时间(24小时以上)存放焊丝。 2.9 在焊接作业前，必须检查焊接设备和工装处于正常工作状态。焊 前应检查焊机喷嘴的实际气流量(允差为+3L/min),自动焊焊丝在8圈以下，手工焊焊丝在5圈以上，否则需要更换气体或焊丝;检查导电嘴是否拧紧，喷嘴是否需要清理。导电嘴不能只简单的采用手动拧紧，必须采用尖嘴钳拧紧。检查工装状
态是否完好，若工装有损坏，应立即通知工装管理员进行核查，并组织维修,禁止在工装异常状态下进行焊接操作。 2.10 焊接前必须检查环境的温度和湿度。作业区要求温度在5?以上，MIG焊湿度小于65,，TIG焊湿度小于70,。环境不符合要求，不能进行焊接作业。 2.11 焊接过程中不允许有穿堂风。因此，在焊接作业前必须关闭台位附近的通道门。当焊接过程中，如果有人打开台位相近处的大门，则要立即停止施焊。如果台位附近的空调风影响到焊接作业，也必须将该处空调的排风口关闭，才能进行焊接作业。 2.12 对于厚度在8mm以上(包括8mm)的铝材，焊接要预热,预热温度 80?,120?，层间温度控制在60?,100?。预热时要使用接触式测温仪进行测温，工件板厚不超过50mm时,正对着焊工的工件表面,距坡口表面4倍板厚,最多不超过50mm的距离处测量,当工件厚度超过50mm时,要求的测温点应位于至少75mm距离的母材或坡口任何方向上同一的位置,条件允许时,温度应在加热面的背面上测定,严禁凭个人感觉及经验做事。 2.13 按图纸进行组装,点焊固定,点焊要满足与焊接相同的要求,不属于焊接组成部分的点焊要尽可能在焊接时完全熔化(图纸要求的点焊 除外,如焊接垫板的固定),组焊后不能出现图纸要求之外的焊点，部件固定后按图纸要求进行尺寸、平行度、垂直度等项点的自检,自检合格后,根据图纸进行焊接，操作工人必须及时、真实填写操作记录。 2.14 当图纸要求或工艺要求使用焊接垫板时，应将焊接垫板点焊在工件上，点焊应符合焊接质量要求，点焊要求为:焊接垫板小于100mm时，在焊接垫板两端点焊固定，焊接垫板大于100mm时,根据焊接垫板长度点焊均匀分布，间距100mm。 2.15 为了避免腐蚀，铝合金配件存放时不允许直接采用钢或者铜材质的容器存放，不允许将配件直接放置在钢制的工装或地板上。 2.16 对于焊缝质量等级为
铝合金焊接质量控制手册
铝合金焊接质量控制手 册 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】
铝合金焊接质量控制手册Quality Control Manual Of Aluminium And Aluminium alloys Welding 编制： 审核： 会签： 批准：
目录 catalog 1前言(f o r e w o r d) (3) 2标准及术语(s t a n d a r d a n d t e c h n i c a l t e r m s) (3) 3职责与权限(r e s p o n s i b i l i t y a n d a u t h o r i t y) (3) 4合同评审及设计评审 (11) (contract and design evaluation) 5分包(s u b c o n t r a c t) (13) 6焊接人员（w e l d e r） (13) 7检验人员（i n s p e c t o r a n d t e s t e r） (14) 8设备及工装（e q u i p m e n t a n d f i x t u r e） (14) 9焊接作业（w e l d i n g o p e r a t i o n） (16) 10母材与焊接材料(b a s e m e t a l a n d w e l d i n g m a t e r i a l) (17) 11储存与搬运(s t o r e a n d h a n d l i n g) (18) 12焊前热处理和焊后热处理 (18) (heat treatment before and after welding) 13焊接相关检验 (18) (relative welding inspection and test) 14不合格品及其纠正 (20) (unqualified products and correction) 15校准(a l i g n m e n t) (20) 16标识及可追溯性(m a r k a n d t r a c e a b i l i t y) (20) 17质量记录(q u a l i t y r e c o r d) (21) 1 前言 本手册对公司铝合金焊接质量控制的有关活动做出了规定，符合DIN6700《轨道车辆及其部件焊接》中的最高级别C1级（安全性高的轨道车辆部件）的有关规定。 本手册是对公司《质量手册》的完善和补充，专门用于描述铝合金焊接质量控制的有关活动，要求各有关单位遵照执行。 本手册适用的产品范围：轨道车辆铝合金车体及其部件焊接。 2 标准及术语 本手册所采用的标准是DIN6700系列标准及其引用的相关标准，本手册所采用的术语与标准中的术语一致，不再赘述。
铝与铝合金的焊接方法
铝合金焊接的几种先进工艺:搅拌摩擦焊、激光焊、激光- 电弧复合焊、电子束焊。针对于焊接性不好和曾认为不可焊接的合金提出了有效的解决方法,几种工艺均具有优越性,并可对厚板铝合金进行焊接。 关键词:铝合金搅拌摩擦焊激光焊激光- 电弧复合焊电子束焊 1 铝合金焊接的特点 铝合金由于重量轻、比强度高、耐腐蚀性能好、无磁性、成形性好及低温性能好等特点而被广泛地应用于各种焊接结构产品中,采用铝合金代替钢板材料焊接,结构重量可减轻50 %以上。 铝合金焊接有几大难点: ①铝合金焊接接头软化严重,强度系数低,这也是阻碍铝合金应用的最大障碍; ②铝合金表面易产生难熔的氧化膜(Al2O3 其熔点为2060 ℃) ,这就需要采用大功率密度的焊接工艺; ③铝合金焊接容易产生气孔; ④铝合金焊接易产生热裂纹; ⑤线膨胀系数大,易产生焊接变形; ⑥铝合金热导率大(约为钢的4 倍) ,相同焊接速度下,热输入要比焊接钢材大2～4 倍。 因此,铝合金的焊接要求采用能量密度大、焊接热输入小、焊接速度高的高效焊接方法。 2 铝合金的先进焊接工艺 针对铝合金焊接的难点,近些年来提出了几种新工艺,在交通、航天、航空等行业得到了一定应用,几种新工艺可以很好地解决铝合金焊接的难点,焊后接头性能良好,并可以对以前焊接性不好或不可焊的铝合金进行焊接。 2. 1 铝合金的搅拌摩擦焊接 搅拌摩擦焊FSW( Friction Stir Welding) 是由英国焊接研究所TWI ( The Welding Institute) 1991 年提出的新的固态塑性连接工艺[1～2 ] 。图1为搅拌摩擦焊接示意图[3 ] 。其工作原理是用一种特殊形式的搅拌头插入工件待焊部位,通过搅拌头高速旋转与工件间的搅拌摩擦,摩擦产生热使该部位金属处于热塑性状态,并在搅拌头的压力作用下从其前端向后部塑性流动,从而使焊件压焊在一起。图2 为搅拌摩擦焊接过程[4 ] 。由于搅拌摩擦焊过程中不存在金属的熔化,是一种固态连接过程,故焊接时不存在熔焊的各种缺陷,可以焊接用熔焊方法难以焊接的有色金属材料,如铝及高强铝合金、铜合金、钛合金以及异种材料、复合材料焊接等。目前搅拌摩擦焊在铝合金的焊接方面研究应用较多。已经成功地进行了搅拌摩擦焊接的铝合金包括2000 系列(Al- Cu) 、5000 系列(Al - Mg) 、6000 系列(Al - Mg - Si) 、7000 系列(Al - Zn) 、8000 系列(Al - Li) 等。国外已经.进入工业化生产阶段,在挪威已经应用此技术焊接快艇上长为20 m 的结构件,美国洛克希德·马丁航空航天公司用该项技术焊接了铝合金储存液氧的低温容器火箭结构件。 铝合金搅拌摩擦焊焊缝是经过塑性变形和动态再结晶而形成,焊缝区晶粒细化,无熔焊的树枝晶,组织细密,热影响区较熔化焊时窄,无合金元素烧损、裂纹和气孔等缺陷,综合性能良好。与传统熔焊方法相比,它无飞溅、烟尘,不需要添加焊丝和保护气体,接头性能良好。由于是固相焊接工艺,加热温度低,焊接热影响区显微组织变化小,如亚稳定相基本保持不变,这对于热处理强化铝合金及沉淀强化铝合金非常有利。焊后的残余应力和变形非常小,对于薄板铝合金焊后基本不变形。与普通摩擦焊相比,它可不受轴类零件的限制,可焊接直焊缝、角焊缝。传统焊接工艺焊接铝合金要求对表面进行去除氧化膜,并在48 h 内进行加工,而搅拌摩擦焊工艺只要在焊前去除油污即可,并对装配要求不高。并且搅拌摩擦焊比熔化焊节省能源、污染小。 搅拌摩擦焊铝合金也存在一定的缺点:
铝及铝合金焊接 (2)要点
xx职业技术学院 毕业设计（论文）题目铝及铝合金焊接工艺适应性研究 系别材料工程系 学生姓名xxxx 学号1002040135 专业名称焊接技术及自动化 指导教师xx 2012年12月4日
摘要 铝及铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展, 对铝合金焊接结构件的需求日益增多, 使铝合金的焊接性研究也随之深入。掌握铝合金的焊接性特点、焊接操作技术、接头质量和性能、缺陷的形成及防止措施等, 对正确制定铝合金的焊接工艺, 获得良好的接头性能和扩大铝合金的应用范围具有十分重要的意义。铝的重量轻和耐腐蚀是其性能的两大突出特点, 纯铝的密度约为2.7 g/cm3, 仅为铁、铜密度的1/3；铝及铝合金的表面易生成一层致密、牢固的Al2O3保护膜，这层保护膜只有在卤素离子或碱离子的激烈作用下才会遭到破坏，因此具有很好的耐大气（包括工业性大气和海洋大气）腐蚀和水腐蚀的能力，能抵抗多数酸和有机物的腐蚀。采用缓蚀剂，可耐弱碱液腐蚀；采用保护措施，可以提高铝合金的耐蚀性能。在各种牌号的变形铝及铝合金中，铝锰和铝镁合金属于防锈铝合金，不能热处理强化，但强度比纯铝高，并具有优秀的抗蚀性和焊接性能。 铝及铝合金焊接特性氩弧焊
绪论 有色金属non-ferrous metal，狭义的有色金属又称为非铁金属，是铁、锰、铬以外的所有金属的统称。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。随着科学技术的发展，有色金属的应用日趋广泛。虽然有色金属只占金属总量的5%左右，但有色金属在工程应用中的重要作用确实钢铁或其他材料无法代替的。有色金属具有特殊的性能，比常规钢铁材料的焊接更复杂，这给焊接工作带来很大的困难。 铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。
铝制压力容器焊接工艺规程
铝制压力容器焊接工艺规程 1 适用范围 本工艺标准适用于铝及铝合金压力容器的手工钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊的焊接; 2 准备 2.1 铝及铝合金的焊接除应执行本工艺标准外,还应符合国家颁布的有关标准、法律法规及规定; 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款,凡是不注日期的引用文件其最新版本适用于本标准 《铝及铝合金轧制板材》 《铝及铝合金热挤压管》第一部分：无缝圆管 《铝及铝合金拉（轧）制无缝管》 《铝及铝合金焊丝》 《铝及铝合金焊接管》 《铝制焊接容器》 2.2 材料 2.2.1 一般规定 工程中使用的母材和焊丝应具备出厂质量合格证或质量复验合格报告,并优先选用已列入国家标准或行业标准的母材和焊丝,母材和焊丝应妥善保管,防止损伤、污染和腐蚀;当选用国外材料时,其使用范围应符合相应标准的规定,并应有该材料的质量证明书; 2.2.2 母材 2.2.2.1 工程选用的母材应符合现行的国家标准规定; 2.2.2.2 当对母材有特殊要求时,应在设计图样或相应的技术条件上标明; 2.2.2.3 施工单位对设备、容器和管道的材料的代用,必须事先取得原设计单位的设计修改证明文件,并对改动部位作详细记载; 2.2.2.4 损伤和锈蚀严重的母材不得在工程中使用; 2.2.3 焊接材料 2.2. 3.1 母材焊接所选用的焊丝应符合现行的国家标准《铝及铝合金焊丝》GB/T10858的规定; 2.2. 3.2 选用焊丝时应综合考虑母材的化学成分、力学性能及使用条件因素,并应符合下列规定; （1）焊接纯铝时应选用纯度与母材相同或比母材高的焊丝; （2）焊接铝锰合金时应选用含锰量与母材相近的焊丝或铝硅合金焊丝; （3）焊接铝镁合金时应选用含镁量与母材相同或比母材高的焊丝; （4）异种铝及铝合金的焊接应选用与抗拉强度较高的母材相应的焊丝 2.2. 3.3 焊接时所使用的氩气应符合现行的国家标准《纯氩》GB4842的规定; 2.2. 3.4 手工钨极氩弧焊电极应选用铈钨极,也可选用钍钨极,施焊前应根据焊接电流的大小正确选用钨极直径; 2.3 作业人员 2.3.1 铝及铝合金施工应具有符合国家质量技术监督或国家压力容器、压力管道监察机构有关法规要求的质量管理体系; 2.3.2 主要作业人员：焊工,管道工,无损探伤工
铝合金焊接工艺
铝合金焊接工艺 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】
铝合金焊接工艺 铝合金具有较高的比强度、断裂韧度、疲劳强度和耐腐蚀稳定性，并且工艺成形性和焊接性能良好，MIG焊是铝合金焊接的主要方法之一。由于铝合金表面华丽的色泽等诸多优点而被广泛应用于航空、航天及其它运载工具的结构材料；如运载火箭的液体燃料箱，超音速飞机和汽车的结构件以及轻型战车的装甲等。本文主要研究了MIG焊接6063铝合金的工艺方法。 焊接材料 焊接所采用的母材为6063铝合金，焊接壁厚在3mm以上时，开V形坡口，夹角为60°～70°，空隙不得大于1mm，以多层焊完结；焊丝所用的材料为5356铝合金焊丝；壁厚在3mm以下时，不开坡口，不留空隙，不加填充丝；焊接薄铝件, 最好是用低温铝焊条WE53。 焊前准备 坡口加工 铝材可采用机械或等离子弧等方法切割下料。 坡口加工采用机械加工法。加工坡口表面高应平整、无毛刺和飞边。 坡口形式和尺寸根据接头型式，母材厚度、焊接位位置、焊接方法、有无垫板及使用条件。 焊接工艺参数的选择 应在焊接工艺规程规定的范围内正确选用焊接工艺参数
表1手工钨术氩弧焊接工艺参数 焊前清洗 首先，用丙酮等有机溶液除去油污，两侧坡口的清理范围不小于50mm，坡口及其附近（包括垫板)的表面应用机械法清理至露出金属光泽。焊丝去除油污后，应采用化学法除去氧化膜，可用5%～10%的NaOH溶液在70℃下浸泡30～60s，清水冲洗后，再用10%的HNO3常温下浸2min，清水冲洗干净后干燥处理。清理后的焊件、焊丝在4h内应尽快完成施焊。 焊接工艺要求 定位焊缝应符合下列规定： 1）焊件组对可在坡口处点焊定位，也可以坡口内点固。焊接定位焊缝时，选用的焊丝应与母材相匹配。 2）定位焊缝就有适当的长度，间距和高度，以保证其有足够的强度面不致在焊接过程中开裂。 3）定位焊缝如发现缺陷应及时处理。对作为正式焊缝一部分的根部定位焊缝，还应将其表面的黑料，氧化膜清除，并将两端修整成缓坡型。
铝及铝合金焊接
铝及铝合金的焊接
铝及铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。 有色金属non-ferrous metal，狭义的有色金属又称为非铁金属，是铁、锰、铬以外的所有金属的统称。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。随着科学技术的发展，有色金属的应用日趋广泛。虽然有色金属只占金属总量的5%左右，但有色金属在工程应用中的重要作用确实钢铁或其他材料无法代替的。有色金属具有特殊的性能，比常规钢铁材料的焊接更复杂，这给焊接工作带来很大的困难。 铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。 什么是金属盒非金属，什么是黑色金属和有色金属，什么事合什么是金属盒非金属，什么是黑色金属和有色金属，金？目前，已知的的化学元素有118 种，其中自然界只存在92 种，科学家成功研制出并已经得到承认和命名的元素有18 种，有8 种元素没有得到承认和命名。人们通常把这些元素分成金属和非金属两大类。从物理性能上来看，具有导电性、导热性、可塑性以及特殊光泽的元素叫金属，反之是非金属。常见的金属有铁、铝、铜、镁、锌等。在非金属中，常温下呈气态的有氢、氧、氩等；常温下呈液态的有溴；常温下呈固态的有碳、硼等。 金属又可分为黑色金属和有色金属两大类。黑色金属通常是指铁、铬、锰和铁基合金，其他的金属合金称为有色金属。 合金是有两种或两种以上的金属元素与非金属元素所组合成的具有合金性质的物质。3A21 就是由铝和锰组成的以铝为基的合金。 有色金属的分类有色金属按其性质、用途、产量及其在地壳中的储量状况一般分为有色轻金属、有色重金属、贵金属、稀有金属和半金属五大类。在稀有金属中，根据其物理化学性质、原料的共生关系、生产工艺流程等特点，又分稀有轻金属、稀有重金属、稀有难熔金属、稀散金属、稀土金属、稀有放射性金属。
铝及铝合金的焊接性
铝及铝合金的焊接性。 ⑴强的氧化能力铝在空气中极易与氧结合生成致密结实的Al2O3膜薄，厚度约0.1μm。Al2O3的熔点高达2050℃，远远超过铝及铝合金的熔点（约660℃），而且体积质量大，约为铝的1.4倍。焊接过程中，氧化铝薄膜会阻碍金属之间的良好结合，并易形成夹渣。氧化膜还会吸附水分，焊接时会促使焊缝生成气孔。因此，焊前必须严格清理焊件表面的氧化物，并加强焊接区域的保护。 ⑵较大的热导率和比热容铝及铝合金的热导率和比热容约比钢大1倍，焊接过程中大量的热量被迅速传导到基体金属内部。因此，焊接铝及铝合金比钢要消耗更多的热量，焊前常需采取预热等工艺措施。 ⑶热裂纹倾向大线膨胀系数约为钢的2倍，凝固时的体积收缩率达6.5%左右，因此焊接某些铝合金时，往往由于过大的内应力而产生热裂纹。生产中常用调整焊丝成分的方法来防止产生热裂纹，如使用焊丝HS311。 ⑷容易形成气孔形成气孔的气体是氢。氢在液态铝中的溶解度为0.7mL/100g，而在660℃凝固温度时，氢的溶解度突降至0.04ml/100g，使原来溶解于液态铝中的氢大量析出，形成气泡。同时，铝和铝合金的密度小，气泡在熔池中的上升速度较慢，加上铝的导热性强，熔池冷凝快，因此，上升的气泡往往来不及逸出，留在焊缝内成为气孔。弧柱气
氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分都是氢的主要来源，因此焊前必须严格做好焊件的表面清理工作。 ⑸接头不等强度铝及铝合金的热影响区由于受热而发生软化、强度降低使接头与母材无法达到等强度。纯铝及非热处理强化铝合金接头的强度约为母材的75%～100%；热处理强化铝合金的接头强度较小，只有母材的40%～505。 ⑹焊穿铝及铝合金从固态转变为液态时，无明显的颜色变化，所以不易判断母材温度，施焊时常会因温度过高无法察觉而导至焊穿。
铝合金焊接技术
钛合金焊接技术 日期：08-12-10 09:00:09 作者：鲜雪强川航机务部 由于钛合金低重量、强度高、耐腐蚀性优异，又具有与先进复合材料在热学、电化学方面的相容性，一直是航空、宇航工业上应用的重要结构材料。焊接作为钛合金加工中的重要手段，在提高材料利用率、减轻结构重量、降低成本等方面有独特的优势，因此有必要研究飞机结构修理中的钛合金焊接技术。关键词：焊接、疲劳性能、残余应力、疲劳寿命 一、钛合金焊接的重要性 疲劳断裂是材料在交变载荷（或应力）作用下发生的破损断裂。国内外研究表明，飞机结构疲劳破坏是飞机主要破坏形式。早期设计的飞机只考虑静强度问题，直到上个世纪五十年代，随着航空事业的不断发展，飞机性能不断提高，飞机的使用要求不断严格，飞机在使用过程中疲劳破坏与安全可靠性之间的矛盾逐渐暴露出来。 焊接是一种运用（多种情况下为局部）加热或加压手段、添加或不添加填充材料将构件不可拆卸的连接在一起，或在基材表面堆敷覆盖层的加工工艺。焊接技术广泛的应用于国民经济的各个部门，如机械工程、桥梁工程、压力容器船舶工程、航空航天等领域。焊接结构在现代工业中应用越来越广泛，无论是在航天领域还是在一般的工程领域，无论是小部件还是大型结构，都在不断扩大焊接结构的比重。例如，飞机中央翼焊接下壁板是关键承力构件，承受机翼传来的弯矩、扭矩、剪力和油箱压力的作用；在国外第四代战斗机中钛合金含量已达到40%左右。而对于钛合金焊接结构疲劳特性与寿命评估技术的研究则是为实现钛合金结构在先进飞机上的合理使用，所必不可少的前提条件之一。 二、焊接区域材料性能的确定 焊接接头由焊缝、热影响区、母材组成，是一种非均质材料，各向异性。热影响区是焊缝到母材的过渡区域，其材料性能也介于焊缝和母材之间。
铝合金通用焊接工艺设计规范流程
铝合金通用焊接工艺规程 1 使用围及目的 围：本规是适用于地铁铝合金部件焊接全过程的通用工艺要求。 目的：与焊接相关的作业人员按标准规作业，同时也使焊接过程检查更具可操作性。 2 焊前准备的要求 2.1 在焊接作业前首先必须根据图纸检查来料或可见的重要尺寸、形位公差和焊接质量，来料不合格不能进行焊接作业。 2.2 在焊接作业前，必须将残留在产品表面和型腔的灰尘、飞溅、毛刺、切削液、铝屑及其它杂物清理干净。 2.3 用棉布将来料或工件上的灰尘和脏物擦干净，如果工件上有油污，使用清洗液清理干净。 2.4 使用风动不锈钢丝轮将焊缝区域的氧化膜打磨干净，以打磨处呈白亮色为标准，打磨区域为焊缝两侧至少25mm以上。 2.5 焊前确认待焊焊缝区域无打磨时断掉的钢丝等杂物。 2.6 钢焊和铝焊的打磨、清理工具禁止混用。 2.7 原则上工件打磨后在48小时没有进行焊接，酸洗部件在72小时没有进行焊接，则焊前必须重新打磨焊接区域。 2.8 为保证焊丝的质量，焊丝原则上用完后再到焊丝房领用，对于晚班需换焊丝的，可以在当天白班下班前领用，禁止现场长时间（24小时以上）存放焊丝。 2.9 在焊接作业前，必须检查焊接设备和工装处于正常工作状态。焊
前应检查焊机喷嘴的实际气流量（允差为+3L/min）,自动焊焊丝在8圈以下，手工焊焊丝在5圈以上，否则需要更换气体或焊丝；检查导电嘴是否拧紧，喷嘴是否需要清理。导电嘴不能只简单的采用手动拧紧，必须采用尖嘴钳拧紧。检查工装状态是否完好，若工装有损坏，应立即通知工装管理员进行核查，并组织维修,禁止在工装异常状态下进行焊接操作。 2.10 焊接前必须检查环境的温度和湿度。作业区要求温度在5℃以上，MIG焊湿度小于65％，TIG焊湿度小于70％。环境不符合要求，不能进行焊接作业。 2.11 焊接过程中不允许有穿堂风。因此，在焊接作业前必须关闭台位附近的通道门。当焊接过程中，如果有人打开台位相近处的大门，则要立即停止施焊。如果台位附近的空调风影响到焊接作业，也必须将该处空调的排风口关闭，才能进行焊接作业。 2.12 对于厚度在8mm以上（包括8mm）的铝材，焊接要预热,预热温度80℃～120℃，层间温度控制在60℃～100℃。预热时要使用接触式测温仪进行测温，工件板厚不超过50mm时,正对着焊工的工件表面,距坡口表面4倍板厚,最多不超过50mm的距离处测量,当工件厚度超过50mm时,要求的测温点应位于至少75mm距离的母材或坡口任何方向上同一的位置,条件允许时,温度应在加热面的背面上测定,严禁凭个人感觉及经验做事。 2.13 按图纸进行组装,点焊固定,点焊要满足与焊接相同的要求,不属于焊接组成部分的点焊要尽可能在焊接时完全熔化(图纸要求的点焊
铝合金焊接通用工艺规范(定版)
铝合金焊接工艺规范 技术部 编制 审核 批准 ××工业有限公司 2012.6.26
前言 本规范根据××工业有限公司，定制与实施设计规范、工艺规范、试验规范的要求，按《企业标准编写的一般规定》，为明确铝合金焊接的工艺要求而制定。 本规范是公司在铝合金焊接中的经验总结，对于生产起指导作用。 本规范编制部门：技术部 本规范制定日期：2012－6－26。
一、目的 为规范焊工操作，保证焊接质量，不断提高焊工的实际操作技术水平,特编制本规范。 二、编制依据 1. GB/T 985.3 《铝及铝合金气体保护焊推荐坡口》 2. GB/T10858-2008《铝及铝合金焊丝》 3. GB/T24598-2009《铝及铝合金熔化焊焊工技能评定》 4. GBT3199-2007 《铝及铝合金加工产品贮存及包装》 5. GBT22087-2008《铝及铝合金弧焊接头缺欠质量》 6.有关产品设计图纸 三、焊前准备 3.1 焊接材料 铝板 3A21(原LF21)及铝合金型材。 焊丝：S311铝硅焊丝 ER4043 直径φ2，φ3，焊丝应有制造长的质量合格证，领取和发放由管理员统一管理。铝硅焊丝抗裂性好，通用性大。 3.2 氩气 氩气瓶上应贴有出厂合格标签，其纯度≥99.99%，所用流量8-16升/分钟，气瓶中 的氩 气不能用尽，瓶内余压不得低于0.5MPa ，以保证充氩纯度。氩气应符合 GB/T4842-1995。 3.3 焊接工具 ①采用交流电焊机，本厂用WSME-315(J19)。 ②选用的氩气减压流量计应开闭自如，没有漏气现象。切记不可先开流量计、后开气 瓶，造成高压气流直冲低压，损坏流量计；关时先关流量计而后关氩气瓶。 ③输送氩气的胶皮管，不得与输送其它气体的胶皮管互相串用，可用新的氧气胶皮管
铝及铝合金 焊接 方法指导
铝及铝合金焊接方法指导 铝及铝合金由于具有独特的物理化学性能，因此在焊接过程中会产生一系列的困难，具体来说，主要有以下几点: 一、强的氧化能力 铝与氧的亲和力很强，在空气中极易与氧结合生成致密而结实的Al2O3薄膜，厚度约为0.1μm，熔点高达2050?，远远超过铝及铝合金的熔点，而且密度很大，约为铝的1.4倍。在焊接过程中，氧化铝薄膜会阻碍金属之间的良好结合，并易造成夹渣。氧化膜还会吸附水分，焊接时会促使焊缝生成气孔。这些缺陷，都会降低焊接接头的性能。为了保证焊接质量，焊前必须严格清理焊件表面的氧化物，并防止在焊接过程中再氧化，对熔化金属和处于高温下的金属进行有效的保护，这是铝及铝合金焊接的一个重要特点。具体的保护措施是:1、焊前用机械或化学方法清除工件坡口及周围部分和焊丝表面的氧化物; 2、焊接过程中要采用合格的保护气体进行保护; 3、在气焊时，采用熔剂，在焊接过程中不断用焊丝挑破熔池表面的氧化膜。 二、铝的热导率和比热大，导热快 尽管铝及铝合金的熔点远比钢低，但是铝及铝合金的导热系数、比热容都很大，比钢大一倍多，在焊接过程中大量的热能被迅速传导到基体金属内部，为了获得高质量的焊接接头，必须采用能量集中、功率大的热源，有时需采用预热等工艺措施，才能实现熔焊过程。 三、线膨胀系数大 铝及铝合金的线膨胀系数约为钢的2倍，凝固时体积收缩率达6.5%-6.6%，因此易产生焊接变形。防止变形的有效措施是除了选择合理的工艺参数和焊接顺序外，采用适宜的焊接工装也是非常重要的，焊接薄板时尤其如此。另外，某些铝及
铝合金焊接时，在焊缝金属中形成结晶裂纹的倾向性和在热影响区形成液化裂纹的倾向性均较大，往往由于过大的内应力而在脆性温度区间内产生热裂纹。这是铝合金，尤其是高强铝合金焊接时最常见的严重缺陷之一。在实 际焊接现场中防止这类裂纹的措施主要是改进接头设计，选择合理的焊接工艺参数和焊接顺序，采用适应母材特点的焊接填充材料等。 四、容易形成气孔 焊接接头中的气孔是铝及铝合金焊接时极易产生的缺陷，尤其是纯铝和防锈铝的焊接。氢是铝及铝合金焊接时产生气孔的主要原因，这已为实践所证明。氢的来源，主要是弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材所吸附的水分，其中焊丝及母材表面氧化膜的吸附水分，以焊缝气孔的产生，常常占有突出的地位。 铝及铝合金的液体熔池很容易吸收气体，在高温下溶入的大量气体，在由液态凝固时，溶解度急剧下降，在焊后冷却凝固过程中来不及析出，而聚集在焊缝中形成气孔。为了防止气孔的产生，以获得良好的焊接接头，对氢的来源包括焊丝、焊条、熔剂、要加以严格控制，焊前必须严格限制所使用焊接材料( 保护气体)的含水量，使用前要进行干燥处理。清理后的母材及焊丝最好在2-3小时内焊接完毕，最多不超过24小时。TIG焊时，选用大的焊接电流配合较高的焊接速度。MIG焊时，选用大的焊接电流慢的焊接速度，以提高熔池的存在时间。Al-Li合金焊接时，加强正、背面保护，配合坡口刮削，清除概况氧化膜，可有效地防止气孔。 五、焊接接头容易软化 焊接可热处理强化的铝合金时，由于焊接热的影响，焊接接头中热影响区会出现软化，即强度降低，使基体金属近缝区部位的一些力学性能变坏。对于冷作硬化的合金也是如此，使接头性能弱化，并且焊接线能量越大，性能降低的程序也愈严
焊接工艺评定、焊接工艺规程实用编制方法
焊接工艺评定、焊接工艺规程的实用编制方法 一、焊接工艺评定的有关概念 二、焊接工艺评定及使用管理程序 三、焊接工艺评定变素及其评定规则 四、如何阅读焊接工艺评定报告 五、如何编制焊接工艺规程 一、焊接工艺评定的有关概念 1、焊接工艺评定的定义和目的 2、消除焊接工艺评定认识上误区： 3、“焊接性能”与“焊接性” 4、“焊接性能试验”与“焊接工艺评定” 5、“焊缝”与“焊接接头” 6、“焊接工艺评定”与“焊工技能考试” 7、焊接工艺评定的基本条件 8、常用焊接工艺评定标准： JB4708－2000《钢制压力容器焊接工艺评定》 GB50236－98《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》第4章 劳部发1996[276]号《蒸汽锅炉安全监察规程》附录I JGJ81-2000《建筑钢结构焊接技术规程》第5章 GB128-90《立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范》附录一 ASME第IX卷《焊接与钎焊》 二、焊接工艺评定及使用管理程序 1、焊接工艺评定程序 （1）焊接工艺评定立项 （2）焊接工艺评定委托 （3）编制焊接工艺指导书（WPI）并批准 （4）评定试板的焊接 （5）评定试板的检验 焊接工艺评定失败，重新修改焊接工艺指导书，重复进行上述程序。
（6）编写焊接工艺评定报告（PQR）并批准 2、焊接工艺评定文件的使用与管理 （1）焊接工艺评定文件的受控登记。 （2）焊接工艺评定的有效版本及换版转换。 （3）每季度编制焊接工艺评定文件的有效版本目录。 （4）保证现场工程和产品的焊接工艺评定的覆盖率为100%。 （5）焊接工艺评定文件作为公司的一项焊接技术储备，属于公司重要技术机密文件，应妥善保管。 三、焊接工艺评定变素及其评定规则 1、焊接工艺评定的主要变素： 试件形式 母材类别 焊接方法 焊接工艺因素 焊后热处理种类及参数 母材厚度 焊缝熔敷金属厚度 四、如何阅读焊接工艺评定报告 1、如何认识焊接工艺评定报告的作用 （1）焊接工艺评定报告的合法性： （2）焊接工艺评定报告的有效性： （3）焊接工艺评定报告及焊接工艺规程的局限性： （4）焊接工艺评定报告是一种必须由企业焊接责任工程师和总工程师签字的重要质保文件，也是技术监督部门和用户代表审核施工企业质保能力的主要依据之一。 2、焊接工艺评定报告与焊接工艺规程的关系 3、阅读焊接工艺评定报告的方法 五、如何编制焊接工艺规程 1、焊接工艺规程的作用 2、焊接工艺规程的基本要求 3、焊接工艺规程的编写应遵循的原则
铝及铝合金的焊接方法
铝及铝合金的焊接方法 铝及铝合金材料密度低，强度高，热电导率高，耐腐蚀能力强，具有良好的物理特性和力学性能，因而广泛应用于工业产品的焊接结构上。长期以来，由于焊接方法及焊接工艺参数的选取不当，造成铝合金零件焊接后因应力过于集中产生严重变形，或因为焊缝气孔、夹渣、未焊透等缺陷，导致焊缝金属裂纹或材质疏松，严重影响了产品质量及性能。 铝合金材料特点铝是银白色的轻金属，具有良好的塑性、较高的导电性和导热性，同时还具有抗氧化和抗腐蚀的能力。铝极易氧化产生三氧化二铝薄膜，在焊缝中容易产生夹杂物，从而破坏金属的连续性和均匀性，降低其机械性能和耐腐蚀性能。常见铝合金母材和焊丝的化学成分及机械性能见表1。 铝合金材料的焊接难点（1）极易氧化。在空气中，铝容易同氧化合，生成致密的三氧化二铝薄膜（厚度约0．1－0．2μm），熔点高（约2050℃），远远超过铝及铝合金的熔点（约600℃左右）。氧化铝的密度3．95－4．10g/cm3，约为铝的1．4倍，氧化铝薄膜的表面易吸附水分，焊接时，它阻碍基本金属的熔合，极易形成气孔、夹渣、未熔合等缺陷，引起焊缝性能下降。 （2）易产生气孔。铝和铝合金焊接时产生气孔的主要原因是氢，由于液态铝可溶解大量的氢，而固态铝几乎不溶解氢，因此当熔池温度快速冷却与凝固时，氢来不及逸出，容易在焊缝中聚集形成气孔。氢气孔目前难于完全避免，氢的来源很多，有电弧焊气氛中的氢，铝板、焊丝表面吸附空气中的水分等。实践证明，即使氩气按GB/T4842标准要求，纯度达到99．99% 以上，但当水分含量达到20ppm 时，也会出现大量的致密气孔，当空气相对湿度超过80%时，焊缝就会明显出现气孔。 （3）焊缝变形和形成裂纹倾向大。铝的线膨胀系数和结晶收缩率约比钢大两倍，易产生较大的焊接变形的内应力，对刚性较大的结构将促使热裂纹的产生。 （4）铝的导热系数大（纯铝0．538卡/Cm．s．℃）。约为钢的4倍，因此，焊接铝和铝合金时，比焊钢要消耗更多的热量。 （5）合金元素的蒸发的烧损。铝合金中含有低沸点的元素（如镁、锌、锰等），在高温电弧作用下，极易蒸发烧损，从而改变焊缝金属的化学成分，使焊缝性能下降。