铝及铝合金焊接基础知识

编 写：覃 茁

2010年7月

 河 南 飞 宇 实 业 有 限 公 司

1、铝及铝合金概述‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 3

1.1、铝合金的特点‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥… 3

2、 铝及铝合金飞分类及性能，用途‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥  3

2.1、铝合金的分类‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 3

2.2、变形铝合金的牌号表示‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 4

2.3、铝及铝合金的焊接特点‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥  4

2.4、铝和铝合金的相对焊接性‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥  6

2.5、铝焊丝‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥  7

铝及铝合金焊接基础知识

1、铝及铝合金概述

虽然用焊接来连接铝及铝合金产品，仅仅只有五六十年的历史，但是在这短短的几十年时间里，已经发展了完善的铝及铝合金焊接工艺技术。

1.1、铝合金的特点：

铝及铝合金具有独特的物理，化学性能。他的外观呈银白色，密度小，电阻率小。线膨胀系数和导热系数大，由于铝为面心立方结构，无同素异构转变，无“延——脆”转变，因而具有良好的低温韧性。在低温下能够保持良好的力学性能。此外，铝及铝合金还具有优异的耐腐蚀性能和较高的比强度（强度/密度）对热和光都有良好的反射率。

   纯铝的熔点为660℃，而铝合金，随着其含的合金元素的不同，它的熔点在482℃～660℃之间变化，铝合金从常温到熔化没有颜色变化。

2、 铝及铝合金飞分类及性能，用途。

2.1、铝合金的分类：

2.2、变形铝合金的牌号表示：

1×××系  纯铝（铝含量不小于99.00%）         1060

2×××系    铝-铜系合金（以铜为主要合金元素）   2014

3×××系    铝-锰系合金（以锰为主要合金元素）   3A21

4×××系    铝-硅系合金（以硅为主要合金元素）   4043

5×××系    铝-镁系合金（以镁为主要合金元素）   5052

6×××系    铝-镁-硅系合金（以镁、硅为主要合金元素并以Mg2Si相为强化相）                                  6005

7×××系    铝-锌系合金 （以锌为主要合金元素）  7005

8×××系    （以其它合金元素为主要合金元素）    8090

2.3、铝及铝合金的焊接特点：

⑴强的氧化能力 ，易氧化生成的氧化膜妨碍焊接。

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，因为焊接时，氧化膜不易熔化会浮于熔池表面，还易形成夹渣。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。（焊前需要预热和严格清理待焊接处的氧化膜）

⑵较大的热导率和比热容   

    铝及铝合金的热导率约为钢的3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，固要达到熔化温度，焊接时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。对于大厚度焊件的焊接，焊前常需采取预热等工艺措施。

⑶线膨胀系数大，易产生焊接变形，且热裂纹倾向性大。

铝和铝合金的线膨胀系数约为钢的2倍，因此易产生焊接变形，防止焊接变形的有效措施处理选择合理的工艺参数和焊接顺序以外，采用适宜的工装也是简单可行的。凝固时的体积收缩率达6.5%左右。因此铝合金焊接时，往往由于过大的收缩内应力，在脆性温度区内导致热裂纹的产生。

⑷容易产生气孔。 

焊缝中的气孔是铝及铝合金焊接时易产生的缺陷之一。氢是熔焊时产生气孔的主要原因。铝和铝合金的液态熔池很容易吸收气体。高温下溶入大量的气体，由液态凝固时，氢的溶解度从0.69ml/100g下降到0.036ml/100g，下降近20倍，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，在冷却凝固过程中上升的气泡往往来不及逸出，而聚集在焊缝中形成气孔。弧柱区气氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分都是焊缝气体中氢的主要来源。

⑸无色泽变化。

铝及铝合金焊接有固态转变为液态时，没有显著的颜色变化。不易从色泽变化来判断熔池温度，给操作者带来困难,容易造成烧穿。

⑹受焊接热影响，接头软化严重，强度系数低

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%～60%。

⑺焊接时无明显的颜色变化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致焊穿。

2.4、铝和铝合金的相对焊接性

在铝合金焊接中，焊缝金属的组织成分决定着焊缝的强度、塑性、耐腐蚀性和抗裂性等。合理的选择焊丝是很有必要的。

 氩弧焊焊接纯铝、铝锰、铝镁及铝硅等铝合金时，一般都采用与母材成分相近的焊丝