1.1铝及铝合金焊接材料应用
铝和铝合金扩散焊接
铝和铝合金扩散焊接摘要：一、铝及铝合金概述二、扩散焊接原理三、铝和铝合金扩散焊接工艺1.焊接前准备2.焊接参数选择3.焊接过程中注意事项四、焊接接头性能分析五、应用实例及优缺点六、发展趋势与展望正文：一、铝及铝合金概述铝及铝合金在我国工业领域具有广泛的应用，其优良的性能如轻质、高强度、良好的耐腐蚀性等，使其在航空、航天、交通运输、建筑等领域受到青睐。
然而，铝及铝合金的焊接性能相对较差，传统的焊接方法难以获得高质量的焊接接头。
为此，扩散焊接技术应运而生，成为解决这一问题的有效手段。
二、扩散焊接原理扩散焊接是一种固态连接方法，通过高温和压力作用下，使焊接界面两侧的金属原子发生扩散，从而实现连接。
在扩散焊接过程中，焊接参数的选择至关重要，直接影响到焊接接头的质量。
三、铝和铝合金扩散焊接工艺1.焊接前准备在进行铝和铝合金扩散焊接前，应充分了解焊接材料的性能、焊接接头的使用要求等，以确保选用合适的焊接参数。
此外，还需对焊接表面进行严格清理，去除油污、氧化膜等，以提高焊接质量。
2.焊接参数选择焊接参数主要包括焊接温度、保温时间、焊接压力和冷却速度等。
焊接温度的选择应使焊接界面两侧金属的原子扩散速度达到最佳，一般控制在400-500℃；保温时间要充分保证扩散过程的进行；焊接压力根据焊接件的厚度和性能要求选取，一般为0.5-1.0MPa；冷却速度应适当，过快会导致焊接接头性能下降。
3.焊接过程中注意事项在焊接过程中，应严格控制焊接参数，确保焊接过程中焊接件的变形和裂纹等缺陷。
同时，要注意观察焊接接头的形成情况，及时调整焊接参数，以获得最佳的焊接效果。
四、焊接接头性能分析铝和铝合金扩散焊接接头的性能较好，可以实现无缝连接，提高焊接接头的强度和耐腐蚀性能。
此外，焊接接头的性能还与焊接参数、焊接材料等因素密切相关。
通过合理调整焊接参数和选用合适的焊接材料，可以进一步提高焊接接头的性能。
五、应用实例及优缺点铝和铝合金扩散焊接在航空航天、交通运输、建筑等领域具有广泛的应用。
铝合金的焊接方法和材料选用
盐 基 型
铝 硅 3.2， 合 4.5 金
345～ 355
焊接铝板、铝硅铸件、 一般铝合金、锻铝、硬 铝（铝镁合金除外）
盐 基 型
铝 锰 3.2， 合 4.5 金
345～ 焊接铝锰合金、纯铝及 355 其他铝合金
（3）保护气体 焊接铝合金的惰性气体有氩所和氦气。氩气的技术要求为Ar＞99.9%,氧＜0.005%， 氢＜0.005%，水分＜0.02mg/L，氮＜0.015%。氧、氮增多，均恶化阴极雾化作用。氧＞0.3%，则使钨 极烧损加剧，超过0.1%使焊缝表面无光泽或发黑。
含镁3%以上的5000系的焊丝，应避免在使用温度65℃以上的结构中采用，因为这些合金对应力腐 蚀裂纹很敏感，在上述温度和腐蚀环境中会发生应力腐蚀龟裂。用合金含量高于母材的焊丝作为填充 金属，通常可防止焊缝金属的裂纹倾向。
目前，铝合金常用的焊丝大多是与基体金属成分相近的标准牌号焊丝。在缺乏标准牌号焊丝时， 可从基体金属上切下狭条代用。较为通用的焊丝是HS311，这种焊丝的液态金属流动性好，凝固时的 收缩率小，具体优良的抗裂性能。为了细化缝晶粒、提高焊缝的抗裂性及力学性能，通常在丝中加入 少量的Ti、V、Zr等合金元素作为变质剂。
焊接方法 气焊 手工电弧焊 钨极氩弧焊
钨极脉冲氩弧焊 熔化极氩弧焊 熔化极脉冲氩弧焊 等离子弧焊 真空电子束焊 激光焊
Байду номын сангаас特点
适用范围
热功率低，焊件变形大，生产率低，易产生夹渣、 裂纹等缺陷
用于非重要场合的薄板对接焊及补焊等
接头质量差
用于铸铝件补焊及一般修理
焊缝金属致密，接头强度高、塑性好，可获得优 质接头
（2）钨极氩弧焊 这种方法是在氩气保护下施焊，热量比较集中，电弧燃烧稳定，焊缝金属致 密，焊接接头的强度和塑性高，在工业中获得起来越广泛的应用。钨极氩弧焊用于铝合金是一种较完 善的焊接方法，但钨极氩弧焊设备较复杂，不宜在室外露天条件下操作。
铝及铝合金的焊接
江苏石油勘探局职工培训处
（ 4）焊剂 气焊用焊剂为钾、钠、锂、钙等元素的氯化物和氟化物，可 去除氧化膜。
江苏石油勘探局职工培训处
5.焊前准备
(1)焊前清理 铝及铝合金焊接时，焊前应严格清除工件焊口及 焊丝表面的氧化膜和油污，清除质量直接影响焊接工 艺与接头质量，如焊缝气孔产生的倾向和力学性能等。 常采用化学清洗和机械清理两种方法。 1）化学清洗 化学清洗效率高，质量稳定，适用于清理 焊丝及尺寸不大、成批生产的工件。可用浸洗法和擦 洗法两种。可用丙酮、汽油、煤油等有机溶剂表面去 油，用 40℃～70℃的5％～10％NaOH 硝酸溶液洗 3 min～7min(纯铝时间稍长但不超过 20 min)，流动清水 冲洗，接着用室温至 60℃的 30％HNO3 溶液酸洗 1 min～3 min，流动清水冲洗，风干或低温干燥。
江苏石油勘探局职工培训处
(3)焊前预热 薄、小铝件一般不用预热，厚度 10 mm～15 mm 时可进行焊前预热，根据不 同类型的铝合金预热温度可为 100℃～ 200℃，可用氧一乙炔焰、电炉或喷灯等 加热。预热可使焊件减小变形、减少气 孔等缺陷。
江苏石油勘探局职工培训处
（4）焊机要求 焊机必须是交流TIG焊机，具有陡降的外特 性和足够的电容量。并且有参数稳定、 调节灵活和安全可靠的使用性能，还应 具有引弧、稳弧和消除直流分量装置， 焊机上电流、电压表应经计量部门鉴定 合格，焊机在使用前，先检查接地是否 完好，冷却水路和气路是否畅通，其各 项功能须确保能正常工作。焊接场所应 保持清洁。 江苏石油勘探局职工培训处
江苏石油勘探局职工培训处
(2)垫板 铝及铝合金在高温时强度很低，液态铝的 流动性能好，在焊接时焊缝金属容易产生下塌 现象。为了保证焊透而又不致塌陷，焊接时常 采用垫板来托住熔池及附近金属。垫板可采用 石墨板、不锈钢板、碳素钢板、铜板或铜棒等。 垫板表面开一个圆弧形槽，以保证焊缝反面成 型。也可以不加垫板单面焊双面成型，但要求 焊接操作熟练或采取对电弧施焊能量严格自动 反馈控制等先进工艺措施。
铝合金焊接技术和应用研究
铝合金焊接技术和应用研究铝合金是一种广泛应用于工业领域的材料。
铝合金具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，在航空、汽车、船舶等领域得到了广泛应用。
铝合金的焊接技术也随着使用领域的不断扩大而得到了更多的研究和应用。
一、铝合金焊接技术概述铝合金焊接技术主要包括氩弧焊、TIG焊、MIG焊、激光焊等不同种类。
其中，氩弧焊是目前应用最为广泛的一种焊接技术。
氩弧焊具有焊缝质量好、成本低等优点，可用于航空、航天、汽车等领域的铝合金结构件的焊接。
TIG焊是一种适用于薄壁铝合金材料的焊接技术。
TIG焊具有功率控制、热输入量小、焊接速度快等优点，在航空、电子等领域得到广泛应用。
MIG焊是近年来发展起来的一种新型铝合金焊接技术。
MIG焊具有焊缝良好、成本低等优点，在汽车、电子、造船等领域的铝合金焊接中得到了广泛应用。
激光焊是一种适用于高要求、高精度、高效率的铝合金焊接技术。
激光焊是一种非接触式焊接技术，具有热影响区小、精度高、速度快等优点。
目前，激光焊用于航空、航天、汽车、电子等领域的高精度铝合金焊接中。
二、铝合金焊接技术的应用研究在航空领域，铝合金结构件的焊接质量直接关系到航空器的飞行安全。
目前，航空领域广泛应用TIG焊和高能激光焊技术。
高能激光焊具有焊缝几乎无顶部缺陷、堆焊率高等优点，是目前最为理想的航空领域铝合金结构件的焊接技术。
在汽车领域，铝合金的轻量化特性得到广泛应用。
铝合金车身结构件的焊接技术是汽车工业发展的重要技术之一。
目前，汽车领域广泛应用MIG焊、TIG焊和激光焊技术。
相较于氩弧焊来说，MIG焊和TIG焊在铝合金车身结构件的焊接中具有更好的适应性和焊缝品质。
在电子领域，铝合金是电子外壳的常用材料。
铝合金外壳的焊接技术直接关系到电子设备的密封性和机械强度。
目前，电子领域广泛应用TIG焊、激光焊技术。
相较于TIG焊来说，激光焊具有焊缝更细、威胁成像性好等优点，更适用于电子外壳的高密度、高精度焊接。
三、铝合金焊接技术的未来发展趋势随着新材料、新工艺的不断涌现，铝合金焊接技术也将不断发展。
铝及铝合金的焊接材料
铝及铝合金的焊接材料
（1）焊丝
铝及铝合金焊丝的选用除考虑良好的焊接工艺性能外，按容器要求应使对接接头的抗拉强度、塑性(通过弯曲试验)达到规定要求，对含镁量超过3％的铝镁合金应满足冲击韧性的要求，对有耐蚀要求的容器，焊接接头的耐蚀性还应达到或接近母材的水平。
因而焊丝的选用主要按照下列原则：
1）纯铝焊丝的纯度一般不低于母材；
2）铝合金焊丝的化学成分一般与母材相应或相近；
3）铝合金焊丝中的耐蚀元素(镁、锰、硅等)的含量一般不低于母材；
4）异种铝材焊接时应按耐蚀较高、强度高的母材选择焊丝；
5）不要求耐蚀性的高强度铝合金(热处理强化铝合金)可采用异种成分的焊丝，如抗裂性好的铝硅合金焊丝SAlSi一1等(注意强度可能低于母材)。
（2）保护气体
保护气体为氩气、氦气或其混合气。
交流加高频TIG焊时，采用大于99．9％纯氩气，直流正极性焊接宜用氦气。
MIG焊时，板厚<25 mm时宜用氩气；板厚25 mm～50 mm时氩气中宜添加10％～35％的氦气；板厚50mm-75mm时氩气中宜添加l0％～35％或50％的氦气；当板厚>75 mm时推荐采用添加50％～75％氦气的氩气。
氩气应符合GB／T 4842?995《纯氩》的要求。
氩气瓶压低于0.5 MPa 后压力不足，不能使用。
(3)钨极。
铝及铝合金的钎焊
铝及铝合金的钎焊08材控 邢钧魁 20080607131摘 要 本文主要论述了铝及铝合金的分类、性能，以及铝及铝合金钎焊的研究现状、钎焊过程中有可能出现的问题以及在具体实施钎焊时钎剂、钎料的选择与搭配，还介绍了施焊前如何对表面进行清理、准备以及焊后的清理与处理工作、注意事项等。
关键词 钎焊 铝合金 钎剂 钎料1 铝及铝合金1.1铝及铝合金钎焊的研究现状铝合金具有密度小、强度高和耐腐蚀等优点，因而广泛应用于汽车、高速铁路车辆、航空航天和军事工业。
由于它特有的物理、化学性能，其焊接过程中会遇到一系列困难，如氧化、焊缝热裂纹和气孔等。
对于铝合金的焊接，传统的方法主要以熔化焊接为主，设备复杂，且对焊工的技术要求也比较严格。
铝钎焊作为铝合金连接的重要方法，具有钎焊件变形小。
尺寸精度高等优点，近年来在我国得到广泛的应用。
铝及铝合金的钎焊技术近年来研究较多。
随着新材料、新方法的不断出现，铝及铝合金的钎焊工艺也得到了快速的发展，其钎焊方法、钎料及钎剂都有很大的进步。
1.2 铝及铝合金的分类及性能铝及铝合金可以分为工业纯铝、变形铝合金和铸造铝合金。
变形铝合金是指经不同的压力加工方法制成的板、带、管、型、条等半成品材料；铸造铝合金以合金铸锭供应。
变形铝合金又分为不能热处理强化的铝合金和能热处理强化的铝合金。
铝是一种轻金属，密度小，仅为3/7.2cm g ，约为铜或钢的3/1；具有优良的导电性、导热性，良好的耐蚀性以及优良的塑性和加工性能等。
铝合金仍保持纯铝的密度小和耐蚀性好的特点，且力学性能比纯铝高得多。
经热处理后铝合金的力学性能要求可以和钢铁材料相媲美。
1.3 铝及铝合金钎焊的问题铝及铝合金的钎焊与其他合金相比比较难，是由于其表面有一层极为致密的氧化膜，这一层氧化膜的性能非常稳定，能够充分抵抗大气的腐蚀，又能在旧摸上随时生成新膜。
铝及铝合金在焊接的时候需要破坏这一层膜，否则熔化的钎料不能与母材润湿；焊后又需要维持保护膜的完整，否则接头将产生严重的腐蚀。
焊接标准(铝和钢)
第一铝材焊接的标准焊接方法：几乎各种焊接方法都可以用于焊接铝及铝合金，但是铝及铝合金对各种焊接方法的适应性不同，各种焊接方法有其各自的应用场合。
气焊和焊条电弧焊方法，设备简单、操作方便。
气焊可用于对焊接质量要求不高的铝薄板及铸件的补焊。
焊条电弧焊可用于铝合金铸件的补焊。
惰性气体保护焊(TIG或MIG)方法是应用最广泛的铝及铝合金焊接方法。
铝及铝合金薄板可采用钨极交流氩弧焊或钨极脉冲氩弧焊。
铝及铝合金厚板可采用钨极氦弧焊、氩氦混合钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊。
熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊应用越来越广泛(氩气或氩/氦混合气) 焊前准备1、焊前清理：铝及铝合金焊接时，焊前应严格清除工件焊口及焊丝表面的氧化膜和油污;1)化学清洗：化学清洗效率高，质量稳定，适用于清理焊丝及尺寸不大、成批生产的工件。
可用浸洗法和擦洗法两种。
可用丙酮、汽油、煤油等有机溶剂表面去油，用40℃～70℃的5%～10%NaOH溶液碱洗3 min～7 min(纯铝时间稍长但不超过20 min)，流动清水冲洗，接着用室温至60℃的30%HNO3溶液酸洗1 min～3 min，流动清水冲洗，风干或低温干燥。
2)机械清理:在工件尺寸较大、生产周期较长、多层焊或化学清洗后又沾污时，常采用机械清理。
先用丙酮、汽油等有机溶剂擦试表面以除油，随后直接用直径为0.15 mm～0.2 mm的铜丝刷或不锈钢丝刷子刷，刷到露出金属光泽为止。
一般不宜用砂轮或普通砂纸打磨，以免砂粒留在金属表面，焊接时进入熔池产生夹渣等缺陷。
另外也可用刮刀、锉刀等清理待焊表面。
清理后如存放时间过长(如超过24 h)应当重新处理。
2、垫板:铝合金在高温时强度很低，液态铝的流动性能好，在焊接时焊缝金属容易产生下塌现象。
为了保证焊透而又不致塌陷，焊接时常采用垫板来托住熔池及附近金属。
垫板可采用石墨板、不锈钢板、碳素钢板、铜板或铜棒等。
垫板表面开一个圆弧形槽，以保证焊缝反面成型。
铝及铝合金薄板的焊接工艺设计
综合实验论文————铝及铝合金薄板的焊接工艺设计指导教师：郑曙阳姓名：马延帅学号：080301111学院：材料与化工学院二零一一年十一月五日摘要铝及铝合金具有优异的物理特性和力学性能，其密度小，比强度高，热，电导率高，耐腐蚀能力强，被广泛应用于汽车水箱的焊接结构上。
长期以来，由于焊接方法及焊接工艺参数的选取不当，严重影响了汽车水箱的焊接质量。
本文通过对焊接位置、焊缝坡口、工装、机械加工工艺措施的分析比较，提出了一套符合汽车水箱焊接的工艺方案，较好地解决了存在的问题。
‘关键词：钨极氩弧焊；焊缝质量；目录1.实验材料及试验方法-----------------------------------------------------1 1.1实验材料及焊接参数的选择---------------------------------------11.2金相试样的制备------------------------------------------------------22.试验数据及试验结果-----------------------------------------------------3 2.1金相图及其组织------------------------------------------------------32.2拉伸试验---------------------------------------------------------------53.试验数据分析--------------------------------------------------------------6 3.1力学性能的分析------------------------------------------------------7 3.2金相组织的分析------------------------------------------------------83.3焊接缺陷的分析------------------------------------------------------84.试验结论及建议-----------------------------------------------------------9 4.1实验结论---------------------------------------------------------------94.2建议---------------------------------------------------------------------95.致谢-------------------------------------------------------------------------106.参考文献-----------------------------------------------------------------11引言铝及铝合金具有优异的物理特性和力学性能，其密度小，比强度高，热，电导率高，耐腐蚀能力强，被广泛应用于汽车水箱的焊接结构上。
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品等行业。
铝硅合金焊丝ER4047
性能特点：本品为含硅12％的合金焊丝，适合焊接各种铸造及挤压成型铝合金。低熔点及良好
的流动性使母材焊接变形很小。
典型化学成份：Si 12、Mg≤0.10、Fe≤0.80、Cu≤0.03、Zn≤0.20、Mn≤0.15，AL余量
0.1-0.2
V0.05-0.15
Zr:0.1-0.25
剩余
—
—
—
3003
0.6
0.7
0.05-0.2
1.0-1.5
—
—
0.10
—
0.15
剩余
574-635
2.73
白色
3A21
0.6
0.7
0.2
1.0-1.6
0.05
—
0.10
0.15
0.10
剩余
575-636
2.72
白色
4009
4.5-5.5
0.2
二、铝合金焊丝及焊条成分
国标牌号
主要成份(%)
特性和用途
相当AWS
S 301
Al≥99.5
塑性好、耐蚀。纯铝气焊、氩弧焊用
ER1100
S 311
Si5 Al Rem.
抗裂性好，通用性大。铝合金气焊、氩弧焊用。不宜用高镁合金
ER4043
S 321
Mn1.3 Al Rem.
良好的耐蚀性、可焊性及塑性。铝合金气焊、氩弧焊用
1.0-1.5
0.1
0.4-0.6
—
0.1
0.2
0.15
剩余
—
—
—
4043
4.5-4.0
0.8
0.3
0.05
0.05
—
0.1
0.2
0.15
剩余
573-632
2.69
灰色
4047
11.0-13.0
0.8
0.3
0.15
0.1
—
0.2
—
0.15
剩余
577-582
2.66
灰黑
4145
9.3-10.7
0.8
3.3-4.7
MIG焊丝
TIG焊丝
磅
公斤
.5 lb. spool
.25
1 lb. spool
.5
5 lb. spool
2.5
13 lb. spool
6
20 lb. spool
9
30 lb spool
13.5
磅
公斤
5 lb. Box
2.5
40 lb. case
20
美国阿克泰克ALCOTEC铝焊材
牌号
A5.10
直径
（mm）
3.2
●
●
ER5554
4.0
●
●
ER5556
4.5
●
●
四、详细成分
合金
硅
铁
铜
锰
镁
铬
锌
钛
其它
铝
近似的熔化
范围℃
密度
g95 =
Si + Fe
0.05-0.2
0.05
—
—
0.1
—
0.15
99
643-657
2.7
白色
2319
0.2
0.3
5.8-6.8
0.2-0.4
0.02
—
0.1
5183
0.4-0.7
0.4
0.1
0.5-1.0
4.3-5.2
0.05-0.25
0.25
0.15
0.15
剩余
574-639
2.68
白色
5554
0.25
0.4
0.1
塑料轴盘丝
直丝
长度和重量
D100
D200
D300
1000mm/915mm
0.5kg
2.0kg
6.0kg
5kg/包
ER1100
0.6
●
●
ER2319
0.8
●
●
ER4009
0.9
●
●
●
ER4043
1.0
●
●
●
ER4047
1.2
●
●
●
ER4145
1.6
●
●
●
●
ER4643
2.0
●
●
ER5183
2.4
●
●
ER5356
0.15
0.15
0.15
0.2
—
0.15
剩余
521-585
2.74
灰黑
4643
3.6-4.6
0.8
0.10
0.05
0.10-0.30
—
0.10
0.15
0.15
剩余
—
—
—
5356
0.25
0.4
0.1
0.05-0.2
4.5-5.5
0.05-0.2
0.1
0.06-0.2
0.10
剩余
571-635
2.66
白色
ER3003
S 331
Mg5 Mn0.4
Al Rem.
耐蚀，强度高。铝合金氩弧焊用
ER5356
5183
Mg5 Al Rem.
耐蚀、强度高，通用性大。铝合金氩弧焊用
ER5183
Al 109
TAl
纯铝，耐蚀性好，但强度不高，纯铝焊接用
E1100
Al 209
TAlSi
铝硅，抗裂性好，通用性大。铝合金焊接用，不宜焊接铝镁合金
性能特点：本品为含铜5.8%-6.8%的合金焊丝，适用于
焊接2219同等级的铝合金材料。
典型化学成份：Cu5.8-6.8,Mg 0.2-0.4,Si0.2,Fe 0.3,V0.05-0.15,Zr0.1-0.2 , Zn 0.10,
Mn0.2-0.4,Ti 0.1-0.2，AL余量
用途：核工业、舰船制造、航空航天工业、军工装备等
用途：焊接或堆焊轻质合金加工业。
铝硅合金焊丝ER4043
性能特点：本品为含硅5％的合金焊丝，适合焊接铸铝合金
典型化学成份：Si 5、Mg≤0.10、Fe≤0.04、Cu≤0.05
，AL余量
用途：船舶、机车、化工、食品、运动器材
、模具、家具、容器、集装箱
铝镁合金焊丝ER5356
性能特点：本品为含镁5％的合金焊丝，是一种用途广泛的通用型焊材，适合焊接或表面堆焊
5％镁的铸锻铝合金，强度高，可锻性好，有良好的抗腐蚀性。本品也能为经阳极化处理的焊
接提供良好的配色。
典型化学成份：Mg 5、Cr 0.10、（Fe＋Si）0.3、Cu≤0.05、Zn 0.05、Mn 0.15、
Ti 0.1，AL余量
用途：自行车、铝滑板车等运动器材，机车车厢、化工压力容器、兵工生产、造船、航空等
E4043
Al 309
TAMn
铝锰，强度高，耐蚀。铝合金焊接用
E3003
三、提供焊丝品牌、包装、规格
为您提供进口高品质铝焊丝美国GULF、美国ALCOTEC、法国SAF、INDALCO，国产性价比高的铝焊丝。
特殊包装、包装量可定制、特殊规格供应。特种铝焊丝ER2319、ER2117、ER1070、ER4050、ER5052、ER5154、ER5554、ER5556部分有现货供应，欢迎垂询。欢迎客户来电免费索取样品试焊。
行业。
铝镁合金焊丝ER5183
性能特点：本品为含镁3％的合金焊丝，适用于焊接或表
面堆焊同等级的铝合金材料。
典型化学成份：Mg 3.5,Cr 0.2,Fe 0.15,Cu≤0.05,
Zn 0.10,Mn 0.05,Ti 0.1，AL余量
用途：化工压力容器、核工业、造船、制冷行业、锅炉、
航空航天工业等
铝铜合金焊丝ER2319
一、铝及铝合金焊接材料应用
纯铝焊丝ER1100
性能特点：纯铝焊丝，铝含量≥99.5%,有极好的抗腐蚀性能，很
高的导热与导电性能，以及极好的可加工性能。对经阳极化处理
的材料，需要配色时十分理想，推荐用于焊接1000系列铝合金。
典型化学成份：Si≤0.03、Cu≤0.002、Zn≤0.013、Fe≤0.18