有色金属的焊接教育课件
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金属工艺学之焊接工艺课件(PPT 87张)
1.设备及焊接过程 焊接电源 控制箱 焊接小车
焊接热源：电弧热
溶池保护：焊剂（气、渣）
2019/2/21
29
金属工艺学
二、埋弧自动焊工艺 1）焊前准备 板厚小于14mm时，可不开坡口； 板厚为14～22mm时，应开Y型坡口； 板厚为22～50mm时，可开双Y型或U型坡口。
第四篇 焊接
Y型和双Y型坡口的角度为50°～ 60°
2019/2/21
药皮种类（低氢钠型） 抗拉强度500MPa 结构钢焊条
14
金属工艺学
酸性焊条： 在熔渣中以酸性氧化物为主 （TiO2、SiO2、Fe2O3） 在熔渣中以碱性氧化物为主 碱性焊条： （K2O、Na2O、CaO、MnO） 9. 电焊条的选用
第四篇 焊接
(１) 等强度原则：低碳钢和普通低合金钢构件，一般都要求焊缝金属 与母材等强度， 因此可根据钢材强度等级来选用相应的焊条。 (２) 同一强度等级的酸性焊条和碱性焊条的选用。主要应考虑：焊接 件的结构形状、钢板厚度、载荷性质和抗裂性能而定； (３) 低碳钢与低合金结构钢焊接，可按某一种钢接头中强度较低的钢 材来选用相应的焊条。 (４) 焊接不锈钢或耐热钢等有特殊性能要求的钢材，应选用相应的专 用焊条。
18
金属工艺学
第四篇 焊接
焊缝的组织和性能
热源移走后，熔池焊 缝中的液体金属立刻开始 冷却结晶，以垂直熔合线 的方式向熔池中心生长为 柱状树枝晶。 低熔点物质将会被推向 焊缝最后结晶部位，形成 成分偏析。
2/21/2019 3:56 PM
金属工艺学
第四篇 焊接
第四节
焊接应力与变形
一、焊接应力与变形产生的原因 根本原因：焊件在焊接过程中受到局部加热和快速冷却。
有色金属的焊接
• 常用的纯铝牌号有1A99、1A97、1A93、1A90、1A85、1A70、 1060、1050、1035、1200。
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8.1 铝及铝合金的焊接
• 8.1.2铝及铝合金的焊接性
• 铝及其合金具有与其他金属不同的物理特性，见表8-2，因此铝及其 合金的焊接工艺特点也与其他金属有很大的差别。
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8.1 铝及铝合金的焊接
• 按热处理方式，铝合金分为非热处理强化铝合金和热处理强化铝合金。 前者只能变形强化，后者既能变形强化，也可热处理强化
• 按成形方法不同，分为变形铝及铝合金、铸造铝合金。 • 铝合金的分类见表8-1。
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8.1 铝及铝合金的焊接
• 非热处理强化铝合金又称防锈铝，主要是Al-Mn和Al-Mg系合金，防 锈铝可通过加工硬化、固溶强化来提高力学性能，特点是强度中等、 塑性及耐蚀性好，焊接性良好。热处理强化铝合金是通过固溶、淬火、 时效等工艺措施提高力学性能，经热处理后可显著提高抗拉强度，但 焊接性较差，熔焊时易产生焊接裂纹，焊接接头力学性能下降。
• 2.铝及其合金的牌号及性能 • 纯铝牌号以国际四位数字体系表达，如1A(B)x x，其中第一位为1，
第二位为英文大写字母A, B或其他字母(有时也用数字)，第三、四位 为阿拉伯数字，表示铝的最低质量分数中小数点后面的两位数字。
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8.1 铝及铝合金的焊接
• 如果第二位为A，则表示原始纯铝，如果第二位为B，则表示原始纯 铝的改型情况，即与原始纯铝相比，元素含量略有改变;如果第二位 是数字，则表示杂质极限含量的控制情况，0表示无特殊控制，1~9 表示对一种或几种杂质有特殊控制。例如1 A99表示铝的质量分数为 99. 99%的原始纯铝，1 B99表示铝的质量分数为99. 99%的改型纯 铝;1070表示杂质极限含量无特殊控制、铝的质量分数为99. 70%的 纯铝;1235表示对两种杂质极限含量有特殊控制、铝的质量分数为99. 35%的纯铝。可以看出，纯铝牌号中最后两位数字越大，纯度越高。
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8.1 铝及铝合金的焊接
• 8.1.2铝及铝合金的焊接性
• 铝及其合金具有与其他金属不同的物理特性，见表8-2，因此铝及其 合金的焊接工艺特点也与其他金属有很大的差别。
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8.1 铝及铝合金的焊接
• 按热处理方式，铝合金分为非热处理强化铝合金和热处理强化铝合金。 前者只能变形强化，后者既能变形强化，也可热处理强化
• 按成形方法不同，分为变形铝及铝合金、铸造铝合金。 • 铝合金的分类见表8-1。
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8.1 铝及铝合金的焊接
• 非热处理强化铝合金又称防锈铝，主要是Al-Mn和Al-Mg系合金，防 锈铝可通过加工硬化、固溶强化来提高力学性能，特点是强度中等、 塑性及耐蚀性好，焊接性良好。热处理强化铝合金是通过固溶、淬火、 时效等工艺措施提高力学性能，经热处理后可显著提高抗拉强度，但 焊接性较差，熔焊时易产生焊接裂纹，焊接接头力学性能下降。
• 2.铝及其合金的牌号及性能 • 纯铝牌号以国际四位数字体系表达，如1A(B)x x，其中第一位为1，
第二位为英文大写字母A, B或其他字母(有时也用数字)，第三、四位 为阿拉伯数字，表示铝的最低质量分数中小数点后面的两位数字。
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8.1 铝及铝合金的焊接
• 如果第二位为A，则表示原始纯铝，如果第二位为B，则表示原始纯 铝的改型情况，即与原始纯铝相比，元素含量略有改变;如果第二位 是数字，则表示杂质极限含量的控制情况，0表示无特殊控制，1~9 表示对一种或几种杂质有特殊控制。例如1 A99表示铝的质量分数为 99. 99%的原始纯铝，1 B99表示铝的质量分数为99. 99%的改型纯 铝;1070表示杂质极限含量无特殊控制、铝的质量分数为99. 70%的 纯铝;1235表示对两种杂质极限含量有特殊控制、铝的质量分数为99. 35%的纯铝。可以看出，纯铝牌号中最后两位数字越大，纯度越高。
常用金属材料的焊接培训课件
03 焊接技术简介
焊接的定义和分类
焊接定义
焊接是通过加热或加压，或两者并用，使分离的金属材料永久性连接成一个整 体的过程。
焊接分类
焊接有多种分类方式，如按照热源类型可分为熔焊、压焊和钎焊等；按照焊接 过程是否需要填充材料可分为熔化焊和非熔化焊等。
焊接的基本原理
热熔融
焊接过程中，通过热源将 待焊工件加热至熔化状态， 形成熔池。
常用金属材料的焊接培训课件
目录
• 引言 • 金属材料基础知识 • 焊接技术简介 • 常用金属材料的焊接特性 • 焊接工艺和质量控制 • 焊接安全与环保 • 案例分析与实践操作 • 总结与展望
01 引言
培训目标
01
02
03
04
掌握常用金属材料的焊 接原理和工艺
提高焊接操作技能和技 巧
了解焊接质量检测与评 估方法
低合金钢的焊接特性
低合金钢是一种含有少量合金元素的碳钢，其焊接性能介于 碳钢和不锈钢之间。焊接时需要采取适当的工艺措施，以减 少焊接缺陷和改善焊接接头的性能。
不锈钢材料的焊接特性
不锈钢的分类
不锈钢主要分为铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬镍钼不锈钢等。不同类型的不锈钢具 有不同的焊接特性和应用场景。
不锈钢的焊接工艺
可焊性
焊接缺陷
指金属材料是否能够进行焊接以及焊 接的难易程度，主要取决于金属材料 的化学成分、物理性质和工艺条件。
焊接过程中可能出现气孔、夹渣、未 熔合等缺陷，这些缺陷会影响焊接接 头的性能和使用寿命。
焊接接头性能
焊接接头由焊缝和热影响区组成，其 性能受到焊接工艺、接头设计和母材 质量等因素的影响。
连接。
维修与维护
焊接也可用于设备的维修与维 护，如损坏的机械部件、管道
有色金属的焊接PPT学习教案
②导热性强 ——1） 焊 接 时 易 造 成不 熔合现 象
氧 化 膜 密 度 与铝的 密度接 近： ——2） 易 成 为 焊 缝 金属 的夹杂 物 氧 化 膜 (特 别 MgO存 在不 很致密 氧化膜 )可吸收 较多水 分 ——3） 焊 缝 气 孔
线膨胀系数大 ——4） 焊 接 时 容 易 产生 翘曲变 形
淬火+自然时效 退火 包铝的，淬火+自然时效 包铝的，退火
淬火+自然时效 退火 淬火+人工时效 淬火 退火 淬火+人工时效 退火
420
240
210
110
380
220
180
110
470
330
210
110
430
300
180
100
300 160 323.4 215.6 127.4
170 60 274.4 117.6 60
7A03 1.8~2.4 1.2~1.6 0.10 0.20 0.20 6.0~6.7 __
0.05
0.02~0.0 8
__
超 7A04 1.4~2.0 1.8~2.8 0.20~0.6 0.50 硬
0.50 5.0~7.0
__
0.10~0.2 5
__
__
铝 7A09 1.2~2.0 2.0~3.0 0.15
2A11
2A12
2A01
6A02
7A04
材料状态
固溶态 退火 冷作硬化 退火 冷作硬化 退火 冷作硬化
抗拉强度 b /MPa
45
90
140 130 160 200 250
屈服强度 s /MPa
0.2=10 30
100 50 130 100 210
氧 化 膜 密 度 与铝的 密度接 近： ——2） 易 成 为 焊 缝 金属 的夹杂 物 氧 化 膜 (特 别 MgO存 在不 很致密 氧化膜 )可吸收 较多水 分 ——3） 焊 缝 气 孔
线膨胀系数大 ——4） 焊 接 时 容 易 产生 翘曲变 形
淬火+自然时效 退火 包铝的，淬火+自然时效 包铝的，退火
淬火+自然时效 退火 淬火+人工时效 淬火 退火 淬火+人工时效 退火
420
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300 160 323.4 215.6 127.4
170 60 274.4 117.6 60
7A03 1.8~2.4 1.2~1.6 0.10 0.20 0.20 6.0~6.7 __
0.05
0.02~0.0 8
__
超 7A04 1.4~2.0 1.8~2.8 0.20~0.6 0.50 硬
0.50 5.0~7.0
__
0.10~0.2 5
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__
铝 7A09 1.2~2.0 2.0~3.0 0.15
2A11
2A12
2A01
6A02
7A04
材料状态
固溶态 退火 冷作硬化 退火 冷作硬化 退火 冷作硬化
抗拉强度 b /MPa
45
90
140 130 160 200 250
屈服强度 s /MPa
0.2=10 30
100 50 130 100 210
常用有色金属的焊接
1、识别要点
切花月季株形直立灌木状，幼时枝呈紫红色，壮 年枝一般为青绿色，老枝灰褐色。叶互生，奇数 羽状复叶，小叶3～5枚，卵形或长圆形，缘有锯 齿，叶面平滑光亮。花朵顶生，花形、花色、蕾 形、花瓣数均因品种而异；有重瓣、半重瓣和单 瓣之分，花的颜色有单一的纯色和复色之分，有 些品种花瓣上还具有不同的斑点，条纹或彩晕。 果实球形，初为青绿色，成熟后变为棕红色或红 色，内含种子（实为果实）10余粒。
即使焊后经人工时效处理，接头强度系数也未超过60%。
Al-Zn-Mg合金的接头强度与焊后自然时效的时间长短有关系，焊 后仅依靠自然时效的时间增长，接头强度即可提高到接近母材的 水平，这是Al-Zn-Mg合金值得注意的特点。 铝合金焊接时的不等强性表明焊接接头发生了某种程度的软化或 性能上的削弱。就焊缝而言，由于是铸态组织，即使在退火状态 以及焊缝成分与母材一致的条件下，强度可能差别不大，但焊缝 塑性都不如母材。对于熔合区，非时效强化铝合金的主要问题是 晶粒粗化而降低塑性；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。无论是非时效强化的合金或 时效强化的合金，（HAZ）都表现出强化效果的损失，即软化。
第7章 常用有色金属的焊接
铝及铝合金 常用有色金属 铜及铜合金
钛及钛合金
7.1 铝及铝合金的焊接
知识目标： 1.了解铝及铝合金的性能特点和应用； 2.熟悉铝及铝合金的焊接性； 3.掌握铝及铝合金的焊接工艺。
能力目标： 能够根据铝及铝合金的实际条件正确分析他们的
焊接性，并可以制定相应的焊接工艺。
(2) 熔化极氩弧焊 与钨极氩弧焊相比，熔化极氩弧焊可焊的铝合 金厚度明显加大，而且焊接效率高，适合于自动化生产。
(3) 变极性等离子弧焊 变极性等离子弧焊技术用于铝合金焊接， 明显提高了单道焊接铝合金所能达到的厚度。
《金属的焊接》课件
未来焊接技术的研究方向与展望
高效、自动化和智能化的焊接技术研究
未来焊接技术的研究将更加注重提高生产效率和自动化程度，通过智能化技术的应用，实现焊接过程的自动化和智能 化控制。
绿色焊接技术的研发
环保意识的提高对焊接技术的发展提出了新的要求。未来焊接技术的研究将更加注重环保和节能，推动绿色焊接技术 的研发和应用。
国外焊接技术的发展趋势
国际焊接界致力于推广高效、自动化和智能化的焊接技术，以提升生产效率和 产品质量。同时，随着环保要求的提高，绿色焊接技术也成为未来发展的重要 趋势。
新材料、新工艺、新设备的研发与应用
新材料的焊接
随着科技的不断进步，新型材料的出现对焊接技术提出了更高的要求。为了满足新材料的 需求，焊接界不断探索新的焊接工艺和方法，以提高焊接质量和效率。
各种金属零件的拼接、修复和 加固。
航空航天
飞机机身、发动机部件等高强 度、高性能金属材料的连接。
建筑行业
钢结构、钢筋等金属材料的连 接。
汽车制造
车身结构、底盘等部件的连接 。
压力容器
储罐、管道等设备的制造和维 修。
02
金属焊接性
金属焊接性的概念
金属焊接性
指金属在一定的焊接工艺条件 下，获得优质焊接接头的难易
无损检测
采用射线、超声、磁粉或涡流等无损检测方法，对焊缝内部进行检 测，发现潜在的缺陷。
修复方法
对于发现的缺陷，根据具体情况选择合适的修复方法，如打磨、补 焊或挖补等。
06
焊接技术的发展趋势与展望
国内外焊接技术的发展现状与趋势
国内焊接技术的发展现状
目前，国内的焊接技术已经取得了长足的进步，技术水平不断提升，应用领域 不断扩大。随着国家对制造业的重视和支持力度的加大，国内焊接技术将迎来 更加广阔的发展空间。
第5章 有色金属的焊接
焊接参数选择：根据材料性质、厚度等因素选择合适的焊接参数 操作规范：严格遵守操作规范，确保焊接质量和安全
影响因素：材料质 量、焊接工艺、操 作技能、环境条件 等
控制措施：严格控制 材料质量、制定合理 的焊接工艺、提高操 作技能、改善环境条 件等
检验标准：外观检 查、无损检测、力 学性能试验等
注意事项：加强焊接 过程的质量控制、重 视焊工培训和考核、 注意环境因素的影响 等
航空航天领域：有色金属具有高强度、耐腐蚀等特性，广泛应用于制造飞机、火箭等航空航天设备。 汽车制造领域：有色金属如铝、镁等轻质材料，在汽车制造中广泛应用，可提高汽车性能和燃油经济性。 电子电器领域：有色金属如铜、银等具有良好的导电性能，广泛应用于制造电子元器件、电线电缆等。 建筑领域：有色金属如锌、铝等具有耐腐蚀、美观等特性，在建筑领域中可用于制造门窗、栏杆等。 能源领域：有色金属如钛、镍等在能源领域中具有广泛的应用，如制造太阳能电池板、核反应堆等。
焊接缺陷预防措施：提出预防焊接缺陷的措施，如选择合适的材料、优化工艺、提高设备精度 等
焊接电流的选择：根据焊条直径、焊接位置、焊条材质等因素选择合适的焊接电 流，以确保焊接质量和效率。
焊接电压的选择：焊接电压对焊接质量也有重要影响，应根据焊条材质、焊件厚 度等因素选择合适的焊接电压。
焊接速度的选择：焊接速度过快或过慢都会影响焊接质量，应根据焊条材质、焊 件厚度等因素选择合适的焊接速度。
熔化焊原理：通过加热使金属达到熔化状态，再加入填充金属材料，冷却后形成焊接接 头
熔化焊分类：根据加热方法不同，可分为电弧焊、气焊、激光焊等
熔化焊特点：适用于各种金属材料，尤其是有色金属材料，操作简单，焊接质量稳定
熔化焊应用：广泛应用于航空航天、汽车制造、石油化工等领域
钢与有色金属焊接 ppt课件
510
热导率 /W.m-1.K-1
77.5 16.3 217.7 146.5 117.2 163.3 121.4
159.1
密 度 /g.cm-3 7.86 7.98 2.70 2.67 2.64 2.73 2.78
2.80
线膨胀系数 /10-6.K-1
1994年以来, 美国政府已为此投入了15亿美元的研究开发资金,美国3 大汽车公司仅在1999年就投入了开发经费共达98亿美元, 减轻整车 重量是其中的一个核心目的。布什新政府在2002年则推出了一个 自由车项目,该项目的长期目标是高效、价廉、无污染,汽车轻量化 也是重要研究内容之一。
钢与铝及其合金的焊接
2、钢与铝及其合金的焊接特性
铁与铝既可以形成固溶体、金属间化合物，又 可以形成共晶体。铁在固态铝中的溶解度极小，室 温下铁几乎不溶于铝，所以含微量铁的铝合金在冷 却 过 程 中 会 产 生 金 属 间 化 合 物 FeAl3 。 随 着 含 铁 量 的 增 加 ， 相 继 出 现 Fe2Al 、 Fe2Al7 、 Fe2Al5 、 Fe2Al2和FeAl等，其中Fe2Al5的脆性最大。由于在 铝合金中的铁总是以金属间化合物形式存在，其存 在会影响铝的力学性能和焊接性能。
1、铝及合金的特点
铝及合金分类、成分和性能
特点：
纯铝（Al)熔点：665℃，密度，2.7g/cm3,合金熔点 约566 ℃，比强度高，热容大，熔化潜热高，；致 密氧化膜，耐蚀性好，导电导热性好，纯铝导热性 是低碳钢的6陪，线膨胀系数是低碳钢的2陪。塑性 好，易加工成型和铸造各类零件。
工业纯铝 变形铝合金 铸造铝合金
2、钢与铝及其合金的焊接特性
近年来，环保问题越来越受到世界各国的重视,汽车工业 为了节约燃料、保护环境、不断努力减轻汽车重量,因此 对汽车用材料提出了更高的要求。增加铝材的使用量是其 中的重要措施之一。
热导率 /W.m-1.K-1
77.5 16.3 217.7 146.5 117.2 163.3 121.4
159.1
密 度 /g.cm-3 7.86 7.98 2.70 2.67 2.64 2.73 2.78
2.80
线膨胀系数 /10-6.K-1
1994年以来, 美国政府已为此投入了15亿美元的研究开发资金,美国3 大汽车公司仅在1999年就投入了开发经费共达98亿美元, 减轻整车 重量是其中的一个核心目的。布什新政府在2002年则推出了一个 自由车项目,该项目的长期目标是高效、价廉、无污染,汽车轻量化 也是重要研究内容之一。
钢与铝及其合金的焊接
2、钢与铝及其合金的焊接特性
铁与铝既可以形成固溶体、金属间化合物，又 可以形成共晶体。铁在固态铝中的溶解度极小，室 温下铁几乎不溶于铝，所以含微量铁的铝合金在冷 却 过 程 中 会 产 生 金 属 间 化 合 物 FeAl3 。 随 着 含 铁 量 的 增 加 ， 相 继 出 现 Fe2Al 、 Fe2Al7 、 Fe2Al5 、 Fe2Al2和FeAl等，其中Fe2Al5的脆性最大。由于在 铝合金中的铁总是以金属间化合物形式存在，其存 在会影响铝的力学性能和焊接性能。
1、铝及合金的特点
铝及合金分类、成分和性能
特点：
纯铝（Al)熔点：665℃，密度，2.7g/cm3,合金熔点 约566 ℃，比强度高，热容大，熔化潜热高，；致 密氧化膜，耐蚀性好，导电导热性好，纯铝导热性 是低碳钢的6陪，线膨胀系数是低碳钢的2陪。塑性 好，易加工成型和铸造各类零件。
工业纯铝 变形铝合金 铸造铝合金
2、钢与铝及其合金的焊接特性
近年来，环保问题越来越受到世界各国的重视,汽车工业 为了节约燃料、保护环境、不断努力减轻汽车重量,因此 对汽车用材料提出了更高的要求。增加铝材的使用量是其 中的重要措施之一。
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消除焊接应力； 采取保护措施。
2019/11/29
第十章 有色金属的焊接
17
第1节 铝及铝合金的焊接
5、其它焊接问题 合金元素的蒸发烧损 晶粒粗大
2019/11/29
第十章 有色金属的焊接
18
第1节 铝及铝合金的焊接
四、铝及铝合金的焊接工艺特点 焊接工艺的一般特点
必须采用能量集中的热源；采用垫板和夹具防止变形；不易确定接缝 坡口是否熔化；合金元素Mg、Zn、Mn等易于蒸发；表面极易形成 难熔的氧化膜，注意焊前清理和加强保护。
第十章 有色金属的焊接
21
第1节 铝及铝合金的焊接
传热焊：小于105W/cm2，焊接薄（<1mm）、小件 深熔焊：≥106W/cm2，焊接较厚件
热导焊接 深熔焊接
热导焊焊缝
2019/11/29
第十章 有色金属的焊接
深熔焊焊缝
22
第1节 铝及铝合金的焊接
CO2激光深熔焊临界功率密度 低碳钢：0.7106W/cm2
熔合区：塑性降低，晶粒粗化+晶界液化（时效强化型）
HAZ：软化（回复、再结晶、过时效）
2019/11/29
Al-Cu-Mg（2A12）合金焊接 第十章 有色金属的焊接热影响区的硬度变化（手工TIG16）
第1节 铝及铝合金的焊接
4、焊接接头的耐蚀性 一般都低于母材，主要与接头的组织不均匀性有关。 焊接应力容易引起应力腐蚀开裂。 措施：改善接头组织成分的不均匀性；
有色金属的焊接PPT讲座
第10章 有色金属的焊接
主要内容 主要介绍铝合金的焊接性和焊接工艺。
2019/11/29
第十章 有色金属的焊接
2
第10章 有色金属的焊接
全铝高速列车
2019/11/29
第十章 有色金属的焊接
3
第10章 有色金属的焊接
2019/11/29
神舟飞船返回仓全 焊接的铝合金结构
时效强化铝合金焊接接头塑性 低于母材，强度低于母材（除 开Al-Zn-Mg）。 焊缝：铸造组织，强度影响不
Al-4.5Zn-1.2Mg合金焊接热影响区硬度变化 （焊前自然时效，MIG）Tm—峰值温度 1、2、3、4—表示不同的焊后自然
时效时间 1—3h 2—4d 3—30d 4—90d
大，塑性下降。
1—未铲根 2—铲根
2019/11/29
第十章 有色金属的焊接
8
第1节 铝及铝合金的焊接
b、减少熔池吸氢时间
2019/11/29
第十章 有色金属的焊接
9
第1节 铝及铝合金的焊接
c、采用气垫块取代水冷铜垫块
焊接热源
2019/11/29
第十章 有色金属的焊接
10
第1节 铝及铝合金的焊接
d、延长气泡逸出时间
焊大厚件，正研究采用DCSP电源利用He气保护 MIG焊：焊薄板，脉冲MIG
焊厚板，采用亚射流过渡+恒流电源 电源一般采用DCRP
2019/11/29
第十章 有色金属的焊接
20
第1节 铝及铝合金的焊接 铝合金的激光焊
室温下，CO2激光照射铝合金时，99%的激光能量被材料 表面反射。
2019/11/29
焊接方法的选用
氩弧焊为主，激光焊研究较多。
焊接工艺参数的选定
主要根据接头尺寸、形状及焊缝成形要求，考虑对接头质量的影响。
焊丝的选用：考虑蒸发烧损和裂纹问题
2019/11/29
第十章 有色金属的焊接
19
第1节 铝及铝合金的焊接
五、铝及铝合金的焊接方法
铝合金的氩弧焊 TIG焊：焊薄板，采用交流或DCRP电源利用阴极清理作用
铝合金：3.5106W/cm2
2019/11/29
第十章 有色金属的焊接
23
第1节 铝及铝合金的焊接
提高功率密度： 增大激光功率 减小聚焦光斑直径
2019/11/29
第十章 有色金属的焊接
24
第1节 铝及铝合金的焊接
提高材料表面的吸光率
2019/11/29
第十章 有色金属的焊接
25
第十章 有色金属光焊
TWI 应用激光焊接大厚钢、
铝及钛合金构件，最大厚度可达 20mm，主要应用于军用车辆。
激光焊的高速度、低变形大大 减少焊后处理工作，人工费用降 低30%。
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第十章 有色金属的焊接
5
第1节 铝及铝合金的焊接
一、铝及铝合金的性能
焊接M工I艺G焊参接数时对焊气缝孔气倾孔向倾的向影与响焊（接5A工06艺，参TI数G的）关系 （板Al-2.5%Mg，焊丝Al-3.5%Mg）
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第十章 有色金属的焊接
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第1节 铝及铝合金的焊接
2、焊接热裂纹 铝合金属于典型的共晶型合金，熔化焊时容易产生热裂 纹，包括结晶裂纹和液化裂纹。
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第十章 有色金属的焊接
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第1节 铝及铝合金的焊接
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第十章 有色金属的焊接
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第1节 铝及铝合金的焊接
一方面，焊接速度增大，焊 缝内应力增大；
另一方面，与高速焊接时焊 缝组织的结晶形态有关。
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第十章 有色金属的焊接
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第1节 铝及铝合金的焊接
氧化膜气孔所致裂纹
液化裂纹
防止措施：利用Al-5%Si焊丝的“愈合”作用
能量密度集中的焊接方法防止形成粗大柱状晶
小电流减少过热
适当减小焊接速度减小接头应力
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第十章 有色金属的焊接
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第1节 铝及铝合金的焊接
3、焊接接头的不“等强性”：非
时效强化铝合金在冷作硬化状
态下焊接时接头强度低于母材；
氢在铝中的溶解度 （=101kPa）
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第十章 有色金属的焊接
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第1节 铝及铝合金的焊接
防止和减少焊缝气孔的途径
限制氢溶入焊接熔池，或者减少氢的来源，或者减少氢 同熔池的作用时间；
尽量促使氢从熔池析出，即在熔池凝固之前使氢以气泡 形式及时排除。
a、减少氢的来源
彻底清除坡口表面的油污和氧化膜，并加强对熔池的 保护；对保护气体的含水量进行控（铲制A根l-。4对M焊g-缝1M气n孔，的M影IG响）
铝极易氧化 含有低熔点、低沸点的合金元素 比热容、电导率、热导率比钢大 线膨胀系数比钢大 对光、热的反射能力强，熔化前无明显色泽变化
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第十章 有色金属的焊接
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第1节 铝及铝合金的焊接
二、铝及铝合金的焊接性
1、焊缝的气孔：主要为氢气孔。
溶氢解在氢铝形中成的的溶气解孔度（PH2=1atm） 焊缝中的氧蜂化窝膜状气气孔孔
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第十章 有色金属的焊接
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第1节 铝及铝合金的焊接
5、其它焊接问题 合金元素的蒸发烧损 晶粒粗大
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第十章 有色金属的焊接
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第1节 铝及铝合金的焊接
四、铝及铝合金的焊接工艺特点 焊接工艺的一般特点
必须采用能量集中的热源；采用垫板和夹具防止变形；不易确定接缝 坡口是否熔化；合金元素Mg、Zn、Mn等易于蒸发；表面极易形成 难熔的氧化膜，注意焊前清理和加强保护。
第十章 有色金属的焊接
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第1节 铝及铝合金的焊接
传热焊：小于105W/cm2，焊接薄（<1mm）、小件 深熔焊：≥106W/cm2，焊接较厚件
热导焊接 深熔焊接
热导焊焊缝
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第十章 有色金属的焊接
深熔焊焊缝
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第1节 铝及铝合金的焊接
CO2激光深熔焊临界功率密度 低碳钢：0.7106W/cm2
熔合区：塑性降低，晶粒粗化+晶界液化（时效强化型）
HAZ：软化（回复、再结晶、过时效）
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Al-Cu-Mg（2A12）合金焊接 第十章 有色金属的焊接热影响区的硬度变化（手工TIG16）
第1节 铝及铝合金的焊接
4、焊接接头的耐蚀性 一般都低于母材，主要与接头的组织不均匀性有关。 焊接应力容易引起应力腐蚀开裂。 措施：改善接头组织成分的不均匀性；
有色金属的焊接PPT讲座
第10章 有色金属的焊接
主要内容 主要介绍铝合金的焊接性和焊接工艺。
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第十章 有色金属的焊接
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第10章 有色金属的焊接
全铝高速列车
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第十章 有色金属的焊接
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第10章 有色金属的焊接
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神舟飞船返回仓全 焊接的铝合金结构
时效强化铝合金焊接接头塑性 低于母材，强度低于母材（除 开Al-Zn-Mg）。 焊缝：铸造组织，强度影响不
Al-4.5Zn-1.2Mg合金焊接热影响区硬度变化 （焊前自然时效，MIG）Tm—峰值温度 1、2、3、4—表示不同的焊后自然
时效时间 1—3h 2—4d 3—30d 4—90d
大，塑性下降。
1—未铲根 2—铲根
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第1节 铝及铝合金的焊接
b、减少熔池吸氢时间
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第1节 铝及铝合金的焊接
c、采用气垫块取代水冷铜垫块
焊接热源
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第1节 铝及铝合金的焊接
d、延长气泡逸出时间
焊大厚件，正研究采用DCSP电源利用He气保护 MIG焊：焊薄板，脉冲MIG
焊厚板，采用亚射流过渡+恒流电源 电源一般采用DCRP
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第1节 铝及铝合金的焊接 铝合金的激光焊
室温下，CO2激光照射铝合金时，99%的激光能量被材料 表面反射。
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焊接方法的选用
氩弧焊为主，激光焊研究较多。
焊接工艺参数的选定
主要根据接头尺寸、形状及焊缝成形要求，考虑对接头质量的影响。
焊丝的选用：考虑蒸发烧损和裂纹问题
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第1节 铝及铝合金的焊接
五、铝及铝合金的焊接方法
铝合金的氩弧焊 TIG焊：焊薄板，采用交流或DCRP电源利用阴极清理作用
铝合金：3.5106W/cm2
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第1节 铝及铝合金的焊接
提高功率密度： 增大激光功率 减小聚焦光斑直径
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第1节 铝及铝合金的焊接
提高材料表面的吸光率
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第十章 有色金属的焊接
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第十章 有色金属光焊
TWI 应用激光焊接大厚钢、
铝及钛合金构件，最大厚度可达 20mm，主要应用于军用车辆。
激光焊的高速度、低变形大大 减少焊后处理工作，人工费用降 低30%。
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第1节 铝及铝合金的焊接
一、铝及铝合金的性能
焊接M工I艺G焊参接数时对焊气缝孔气倾孔向倾的向影与响焊（接5A工06艺，参TI数G的）关系 （板Al-2.5%Mg，焊丝Al-3.5%Mg）
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第1节 铝及铝合金的焊接
2、焊接热裂纹 铝合金属于典型的共晶型合金，熔化焊时容易产生热裂 纹，包括结晶裂纹和液化裂纹。
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第1节 铝及铝合金的焊接
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第十章 有色金属的焊接
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第1节 铝及铝合金的焊接
一方面，焊接速度增大，焊 缝内应力增大；
另一方面，与高速焊接时焊 缝组织的结晶形态有关。
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第1节 铝及铝合金的焊接
氧化膜气孔所致裂纹
液化裂纹
防止措施：利用Al-5%Si焊丝的“愈合”作用
能量密度集中的焊接方法防止形成粗大柱状晶
小电流减少过热
适当减小焊接速度减小接头应力
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第十章 有色金属的焊接
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第1节 铝及铝合金的焊接
3、焊接接头的不“等强性”：非
时效强化铝合金在冷作硬化状
态下焊接时接头强度低于母材；
氢在铝中的溶解度 （=101kPa）
2019/11/29
第十章 有色金属的焊接
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第1节 铝及铝合金的焊接
防止和减少焊缝气孔的途径
限制氢溶入焊接熔池，或者减少氢的来源，或者减少氢 同熔池的作用时间；
尽量促使氢从熔池析出，即在熔池凝固之前使氢以气泡 形式及时排除。
a、减少氢的来源
彻底清除坡口表面的油污和氧化膜，并加强对熔池的 保护；对保护气体的含水量进行控（铲制A根l-。4对M焊g-缝1M气n孔，的M影IG响）
铝极易氧化 含有低熔点、低沸点的合金元素 比热容、电导率、热导率比钢大 线膨胀系数比钢大 对光、热的反射能力强，熔化前无明显色泽变化
2019/11/29
第十章 有色金属的焊接
6
第1节 铝及铝合金的焊接
二、铝及铝合金的焊接性
1、焊缝的气孔：主要为氢气孔。
溶氢解在氢铝形中成的的溶气解孔度（PH2=1atm） 焊缝中的氧蜂化窝膜状气气孔孔