【正文】 分類成分和性能 ....................................... 5 鋁合金的分類 ................................................................. 5 鋁合金的性能 ................................................................. 8 鋁合金的焊接性 .............................................................. 9 第三章 鋁及鋁合金的焊接工藝 ......................................................... 10 鋁合金的焊接難點 ................................................................... 10 鋁合金的焊接方法種類 ......................................................... 10 鋁用焊接材料選擇 ................................................................... 13 鋁合金焊絲 ..................................................................... 13 鋁合金 焊條 ..................................................................... 13 焊絲的選擇應注意的問題 ............................................ 14 .............................................................. 15 鋁合金的鎢極氬弧焊（ TIG） ..................................... 15 鋁合金的熔化極氬弧焊（ MIG） ............................... 19 鋁合金的激光焊 （） .................................................. 21 鋁合金的攪拌摩擦焊 （ FSW） ................................. 22 鋁合金的電子束焊接 .................................................... 24 ...................................................... 26 第四章鋁及鋁合金的焊接材料的應用 ............................................... 30 鋁及鋁合金的焊接材料的應用 .............................................. 30 第五章 ..................................................................................... 33 ...................................................................................... 33 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） IV ........................................................................... 33 ........................................................................... 33 ...................................................................................... 33 ........................................................................... 33 ........................................................................... 33 結 論 ..................................................................................................... 34 謝 辭 ..................................................................................................... 35 參考文獻 ................................................................................................. 36 附 錄 ..................................................................................................... 38 外文資料翻譯 ........................................................................................ 39 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 1 前 言 人類社會的發(fā)展歷程 ,是以材料為主要標志的。歷史上 ,材料被視為人類社會進化的里程碑。 鋁合金是工業(yè)中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料，在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學工業(yè)中已大量應用。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 3 第一章 鋁及鋁合金發(fā)展情況行業(yè)需求預測 及 行業(yè)報告 鋁合金的發(fā)展情況 鋁合金是工業(yè)中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料，在航空、航天、汽車、機械制造、船舶鋁合 金及化學工業(yè)中已大量應用。在未來五年，我國將迎來鋁合金板材發(fā)展的黃金時期。隨著汽車節(jié)能、減輕重量的訴求，汽車用鋁板將逐漸替代鋼板，未來，汽車用鋁板將有很大的市場，主要用于汽車引擎蓋和車門。變形鋁合金是指經(jīng)不同的壓力加工方法制成的板、帶、管、型、 條等半成品材料；鑄造鋁合金以合金鑄錠供應。 硬鋁 硬鋁的牌號是按銅的增加順序編排的。由于合金中鋅含量較多，形成晶間腐蝕及焊接熱裂紋的傾向較大 。 m1 （ 3） 熱裂傾向大 鋁及鋁合金的線脹系數(shù)約為鋼的 2 倍，凝固時的體積收縮率達 %。熱處理強化鋁合金的接頭強度較小，只有母材金屬的 40%~50%。 表 鋁合金常用焊接方法的特點及適用范圍 焊接方法 特點 適用范圍 手工電弧焊 接頭質量差 用于鑄鋁件補焊及一般修理 鎢極氬弧焊 焊縫金屬致密，接頭強度高、塑性好，可獲得優(yōu)質接頭 應用廣泛，可焊接板厚 1～ 20㎜ 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 11 鎢極脈沖氬弧焊 焊接過程穩(wěn)定，熱輸入精確可調，焊件變形量小，接頭質量高 用于薄板、全位置焊接、裝配焊接及對熱敏感性強的鍛鋁、硬鋁等高強度鋁合金 熔化極氬弧焊 電弧功率大，焊接速度快 用于厚件的焊接，可焊厚度為 50㎜以下 熔化極脈 沖氬弧焊 焊接變形小，抗氣孔和抗裂性好，工藝參數(shù)調節(jié)廣泛 用于薄板或全位置焊，常用于厚度2～ 12㎜ 的工件 等離子弧焊 熱量集中，焊接速度快，焊接變形和應力小，工藝較復雜 用于對接焊要求比氬弧焊更高的場合 真空電子束焊 熔深大熱影響區(qū)小，焊接變形量小接頭力學性能好 用于焊接尺寸較小的焊件 激光焊 焊接變形小，生產(chǎn)率高 用于需進行精密焊接的焊件 攪拌摩擦焊 固態(tài)連接，可焊接難容涵的金屬 用于尺寸較大的焊件 (TIG) 這種方法是在氬氣保護下施焊，熱量比較集中，電弧燃燒穩(wěn)定，焊縫金屬致密， 焊接接頭的強度和塑性高，在工業(yè)中獲得起來越廣泛的應用。 （ 1）鎢極脈沖氬弧焊 用這種方法可明顯改善小電流焊接過程的穩(wěn)定性，便于通過調節(jié)各種工藝參洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 12 數(shù)來控制電弧功率和焊縫成形。由于攪拌摩擦焊過程中不存在金屬的熔化，是一種固態(tài)連接過程，故焊接時不存在熔焊的各種缺陷，可以焊接用熔焊方法難以焊接的有色金屬材料，如鋁及高強鋁合金、銅合金、鈦合金以及異種材料、復合材料焊接等?？梢詮脑龃蠹す夤β拭芏群吞岣咪X合金對激光能的吸收率這兩個方面采取措施解決這些問題。鋁合金氣焊、氬弧焊用。 （ 1）焊接接頭的裂紋敏感性 影響裂紋敏感性的直 接因素是母材與焊絲的匹配。在這種情況下，填充金屬的純度至少要相當于母材 。 鎢極氬弧焊的不足之處： （ 1） 焊縫熔深淺，熔敷速度小，產(chǎn)生率較低。 焊接鋁合金較適宜的工藝方法是交流 TIG 焊和交流脈沖 TIG 焊，其次是直流反接 TIG 焊。手操作是使用于需要短的焊道的不規(guī)則的形狀物件上焊 接，或需要在難以達到的（不易接近的）區(qū)域的焊接，手操作也適合全姿勢焊接 。 由于鋁的比熱比鋼大一 倍、導熱 性比鋼大兩倍，所以為了防止焊縫區(qū)熱量的 大量流失，焊前可對焊件進行預熱。當熄弧 后，氬氣會自動延遲幾秒鐘停氣，以防止金 屬在高溫下產(chǎn)生氧化。若中途停頓或焊絲用完再繼續(xù) 焊接時，要用電弧把起焊處的熔池金屬重新 熔化，形成新的熔池后再加焊絲，并與原焊 道重疊 5mm 左右。減小焊接熱影響區(qū)，可使用陽極化處理導致不良的顏色變化減至最小。 在化學處理的焊接件中，有時會遇到焊縫金屬和基全金屬的顏色差別較大 ，洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 18 這就必須他細地選擇填充金屬的成分，特別是合金成分中含有硅時，就會對顏色的配比有影響。 可熱處理強化鋁合金在焊接以后，可以重新進行熱處理，使基體金屬熱影響區(qū)的強度恢復到接近原來的強度。鎢極端頭變粗 后，必須及時修磨，以利于焊縫良好成形。由于焊絲作為電極 ,可采用高密度電流 ,因而母材熔深大 ,填充金屬熔敷速度快 ,焊接生產(chǎn)率高。熔化極半自動氬焊多采用平特性電源，焊絲直徑為 ～ ㎜。純鋁、鋁鎂合金半自動脈沖 MIG 焊的工藝參數(shù)見表 。但由于熔池尺寸大，為加強對熔池的保護，應采用雙層保護焊槍（外層噴嘴送 Ar 氣，內(nèi)層噴嘴送 ArHe 混合氣體），這樣可擴大保護區(qū)域和 改善熔池形狀。 激光焊接鋁合金有以下優(yōu)點： （ 1） 能量密度高，熱輸入低，熱變形量小，熔化區(qū)和熱影響區(qū)窄而熔深大； （ 2） 冷卻速度高而得到微細焊縫組織，接頭性能良好； （ 3） 與接觸焊相比，激光焊不用電極，所以減少了工時和成本； （ 4） 不需要電子束焊時的真空氣氛，且保護氣和壓力可選擇，被焊工件 的形狀不受電磁影響，不產(chǎn)生 X 射線； （ 5） 可對密閉透明物體內(nèi)部金屬材料進行焊接； （ 6） 激光可用光導纖維進行遠距離的傳輸，從而使工藝適應性好，配合計算機和機械手，可實現(xiàn)焊接過程的自動化與精密控制。 鋁合金激光 電弧復合焊工藝中可控參數(shù)較多，主要有以下 幾方面。 （ 3） 不需焊絲和保護氣氛，且節(jié)省能源，單面焊 深度所需動力僅為3kW。 攪拌摩擦焊已經(jīng)在鋁合金上實現(xiàn)了規(guī)?；I(yè)應用，國內(nèi)外許多學者針對不同鋁合金進行了一系列的攪拌摩擦焊工藝研究、接頭微觀組織、接頭耐蝕性能及力學性能研究。 目前焊接鋁合金的厚度最薄達到了 115um，最厚達 50mm(單面焊 ) [15]，而且已成功的解決了鎖孔和不能焊厚度不等材料 (如鍥型板材 )的問題。電子束作為焊接熱源的突出特點是功率密度高、 穿透能力強、精確、快速、可控、保護效果好。鋁合金電子束焊焊后殘余應力小，變形小，對薄板焊后幾乎可做到不變形。采用具有回掃運動的電子束掃描焊接，可減少合金元素的損失，細化焊縫組織，使之變?yōu)榧毿〉牡容S晶，并提高硬度。通常電子束焊鋁合金采用表面下聚焦和較窄的焊縫以及掃描重熔的方法來防止氣孔的產(chǎn)生。 鋁及鋁合金焊縫中的裂紋是在焊縫金屬結晶過程中產(chǎn)生的，稱為熱裂紋，又稱結晶裂紋。氣孔不但會降低焊縫的致密性，減小接頭的承載面積，而且使接頭的強度、塑性降低，特別是冷彎角和沖擊韌性降低更多，必須加以防止。 防止措施 （ 1） 焊前仔細清理待焊處表面； （ 2） 提高焊提高電流、電弧電壓，減速小焊接速度； （ 3） 焊接時要稍微采用運條方式，在坡口面上有瞬間停歇，焊絲在熔池的前沿，提高焊工技術。 防止措施 （ 1） 加強焊接前的清理工作，多道焊時，每焊完一道同樣要進行焊縫清理； （ 2） 在保證熔透的情況下，適當減少焊接電流，大電流焊接時，導電嘴不要壓得太低； （ 3） 適當降低速度，采用含脫氧劑較高的焊絲，提高電弧電壓。 防止措施 （ 1） 保證氣體質量，適當