铝合金与不锈钢的焊接工艺演示课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,铝合金与不锈钢的焊接工艺,1,本组成员：,何泰 CD20150517,朱志权 CD20150502,赵川 CD20150523,唐靖炎 CD20150532,2,一、铝合金的焊接工艺,1、铝及铝合金的焊接性,（1）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0.1m。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。,（2）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。,（3）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.,3,（4）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。,（5）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%50%。,（6）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。,4,2、铝合金焊接前进行的准备工作,（1）焊前清理 清理的目的是去除焊件表面的氧化膜和油污，这是防止产生气孔、夹渣的重要措施。,1）化学清洗 效率高、质量稳定、适用于清理焊丝及尺寸不大、成批生产的焊件。化学清洗分浸洗法和擦洗法两种，清洗剂及清洗工艺。,2）机械清理 先用有机溶剂(丙酮、松香或汽油)擦拭焊件表面的油污，然后用细铜线刷至表面露出金属光泽，或者用刮刀清理表面。清理后的焊件应在4h内施焊，否则应重新清理。,（2）垫板 为了保证焊透并使焊件不致焊穿或塌陷，焊前可在接缝下面安放垫板。垫板材料可采用石墨、不锈钢或碳钢，表面开一圆弧形槽，以保证反面焊缝成形。,（3）预热 对薄、小的焊件一般可以不用预热。焊接厚度超过5mm的焊件时，为了使接缝附,近达到所需要的温度，焊前应对焊件进行预热，预热温度为100300。,5,3、铝合金焊接后的清理工作,焊件焊后留在焊缝及邻近的残存熔剂和焊渣，需要及时清理干净，否则在空气、水分的作用下，残存的溶剂和焊渣会破坏具有防腐作用的氧化铝薄膜，激烈的腐蚀焊件。因此，焊后应立即严格清除焊件上残存的污物。,常用的清渣方法和步骤：,1）在热水中用硬毛刷仔细地洗刷焊接接头。,2）将焊件在温度为6080、质量分数为2%3%的铬酐水溶液或重铬酸钾溶液中浸洗约510min，并用硬毛刷仔细洗刷。,3）在热水中冲刷洗涤焊件。,4）将焊件用热空气吹干或在100干燥箱内烘干。,6,4、铝及铝合金钨极氩弧焊（TIG焊）的焊接工艺,（1）焊丝的选用 HS311是一种通用焊丝，采用这种焊丝焊接时，金属流动性好，有较高的抗热裂性能，并能保证一定的强度。但在焊接铝镁合金时，焊缝中会出现脆性化合物Mg2Si，降低接头的塑性和耐腐蚀性。焊接铝-镁合金时应采用HS331。,（2）焊接接头及坡口形式 坡口形式。,（3）,焊接电源 应选用交流电源。,7,铝及铝合金钨极氩弧焊（TIG焊）,8,这种焊接,适于焊接厚度小于3mm的铝及铝合金薄板，工件变形明显小于气焊。交流TIG焊具有去除氧化膜的清理作用，不用熔剂，避免了焊后熔剂残渣对接头的腐蚀，接头形式不受限制，焊缝成形良好、表面光亮。氩气流对焊接区的冲刷使接头冷却加快，改善了接头的组织性能，适于全位置焊接。由于不用熔剂，焊前清理要求比其他焊接方法严格。,脉冲TIG焊扩大了氩弧焊的应用范围，特别适用于焊接铝合金精密零件。增加脉冲可减小热输入，有利于薄铝件的焊接。交流脉冲TIG焊有加热速度快、高温停留时间短、对熔池有搅拌作用的特点，焊接薄板、硬铝可得到满意的结果。对仰焊、立焊、管子全位置焊、单面焊双面成形等，也可得到较好的焊接效果。,9,5、铝及铝合金,熔化极氩弧焊（MIG焊）,焊接工艺,与TIG焊相比，MIG焊可焊的铝合金厚度明显增大，而且焊接效率高，适合于自动化生产。MIG焊用于焊接铝及铝合金时通常采用直流反极性，焊接薄、中等厚度板材时，可用纯,Ar,作保护气体；焊接厚大件时，采用（Ar+He）混合气体，也可采用纯,He,保护。焊前一般不预热，板厚较大时，也只需预热起弧部位。,脉冲MIG焊可以将熔池控制的很小，容易进行全位置焊接，尤其焊接薄板、薄壁管的立焊缝、仰焊缝和全位置焊缝是一种较理想的焊接方法。脉冲MIG焊电源是直流脉冲，脉冲TIG焊的电源是交流脉冲。,10,铝及铝合金熔化极氩弧焊（MIG焊）,11,二、不锈钢的焊接工艺,1、不锈钢的性能,（1）物理性能,热导率小、线膨胀系数大、电阻率大。,（2）耐腐蚀性,1）化学腐蚀:金属与介质(干燥气体和非电解质溶液)发生化学反应而产生的腐蚀。例如:高温氧化、脱碳等。,特点：无电流产生,2）电化学腐蚀:金属与介质(电解质溶液，即酸、碱、盐溶液)发生电化学反应而产生的腐蚀。,特点：有电流产生,。,12,2、不锈钢的腐蚀形式,（1）均匀腐蚀,接触腐蚀介质的金属表面全部产生腐蚀的现象。,（2）点蚀,在金属材料表面产生尺寸小于1.0mm的穿孔性或蚀坑性宏观腐蚀；,原因：材料表面钝化膜局部破坏引起；,预防措施：A、降低cl-浓度；B、减少夹杂物，增加均匀性；C、降低含碳量，增加Cr、Mo、Ni含量。,（3）缝隙腐蚀,金属构件中发生的斑点状宏观蚀坑；,原因：间隙中溶液流动发生迟滞，致使溶液中局部cl-浓化，不锈钢表面钝化膜吸附cl-被局部破坏。,13,（4）晶间腐蚀,在晶粒边界附近发生的有选择性的腐蚀现象。,原因：贫铬理论,（5）应力腐蚀,在特定腐蚀介质和拉应力共同作用下而引起的断裂。,14,3、A（奥氏体）不锈钢的焊接,显微组织：奥氏体,成分：高铬不锈钢+适量的Ni,典型钢种：,18-8钢 0Cr18Ni9 1Cr18Ni9Ti,25-20钢 2Cr25Ni20Si2 4Cr25Ni20,25-35钢 0Cr21Ni32 4Cr25Ni35,15,（1）焊接分析,1）接头的耐蚀性,变形能力强、含碳量低，焊接性良好；,问题：腐蚀、焊接热裂纹、铁素体含量的控制、脆化等,.,（2）,预防措施：,降低母材和焊缝中的含碳量：将钢中的碳降低到小于或等于其室温时在相中的溶解度，这样在加热时就不会有或很少有Cr23C6析出，从而从根本上避免了贫铬层的形成。如 00Crl9Ni10、00Crl8Nil0N及焊丝H00Crl9Nil2Mo2,16,在钢中加入稳定的碳化物形成元素（钛、铌、钽等）：如0Crl8Ni11Ti、0Crl8Ni11Nb及焊丝H0Cr20Ni10Ti、H0Cr20Ni10Nb等,。,（3）焊后进行固溶处理：,固溶处理可使已经析出的Cr23C6重溶于奥氏体中。,固溶处理：T1050-1150,此方法对大型复杂零部件有一定的困难，处理后再次在敏化温度范围加热，仍然会形成贫铬层。,17,（4）A不锈钢焊接的工艺要点,1）焊前准备,A、下料方法的选择：机械切割、等离子弧切割及碳弧气刨等，最好等离子弧切割,；,B、坡口的制备 适当减小V形坡口角度。当板厚大于10mm时，应尽量选用焊缝截面较小的U形坡口；,C、焊前清理 将坡口两侧20mm30mm范围内的焊件表面清理干净，如有油污，可用丙酮或酒精等有机溶剂擦拭。对表面质量要求特别高的焊件，应在适当范围内涂上用白垩调制的糊浆，以防飞溅金属损伤表面,；,D、表面防护 避免损伤钢材表面，不允许用利器划伤钢板表面，不允许随意到处引弧等,。,18,2）焊接方法,焊接奥氏体不锈钢时，应控制焊接热输入和层间温度，以防止热影响区晶粒长大及碳化物析出，应根据具体焊接性和使用要求选择：,A、焊条电弧焊,同样直径的焊条，焊接电流值应比低碳钢焊条降低20%左右；焊条长度应比碳素钢焊条短；采用直流反接施焊；多层焊时，待上一层焊道冷到60以下再焊下一层焊道，以防晶间腐蚀；在焊接过程中，应注意提高焊接速度，同时焊条不作横向摆动。,19,B、熔化极惰性气体保护焊,一般采用直流反接法，焊接电流为相同直径的碳钢焊丝的80；保护气体可用纯Ar，ArO2（CO2）或Ar十He十CO2混合气；板厚6-25mm用喷射过渡，6mm用短路过渡。,CO2气体保护焊不适合焊接A不锈钢，因为CO2焊接时使焊缝增碳（Cr+CO2=Cr2O3+C）,20,C、钨极氩弧焊,焊缝成形好，线能量很低，特别适合焊接对过热敏感的各种奥氏体钢；一般采用直流正接，以防止因电极过热而造成焊缝中渗钨的现象；但因生产效率较低、成本高，一船只用于焊接6mm以下的薄板。,D、埋弧焊,（含埋弧堆焊及电渣堆焊等）是一种电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。其固有的焊接质量稳定、焊接生产率高、无弧光及烟尘很少等优点，使其成为压力容器、管段制造、箱型梁柱等重要钢结构制作中的主要焊接方法。,21,（5）焊接材料选择,A、适用性原则,B、注重实验验证,C、考虑熔合比大小对焊缝成分的影响,D、根据焊接性要求确定合金化程度,E、注重具体合金成分在该合金系统中的作用,22,（6）焊接工艺要点,A、合理选择焊接方法，药芯焊丝电弧焊最好，不锈钢薄板宜用TIG焊，厚板用气保焊；,B、控制焊接参数，避免接头产生过热：如热输入比焊接碳钢时小20-30%；焊接时采用小电流、窄道快速焊，I=（25-35）d，；焊完进行强制冷却（加垫板、水冷等）；避免交叉焊缝；多层焊时使层间温度冷却到60以下再焊下一道;,C、注意焊接接头设计的合理性，A钢焊接时选择同质材料，坡口一般60。，选择镍基材料做焊材时，坡口需增大80;,23,D、尽可能控制焊接工艺稳定以保证焊缝金属成分稳定；,E、控制焊缝成形，保证焊件表面完好无损，焊接时要避免焊件碰撞损伤和在焊件表面进行引弧，造成局部损伤影响其耐蚀性;,F、焊后热处理 奥氏体不锈钢焊接后，原则上不进行热处理。只在焊接接头产生了脆化要进一步提高其耐蚀能力时，才根据需要选择固溶处理、稳定化处理或消除应力处理;,G、焊后焊接变形不能用火焰加热矫正.,24,（7）,焊缝的酸洗及钝化处理,酸洗：去除焊缝及热影响区表面的氧化皮；,钝化：使酸洗的表面重新形成一层无色的致密氧化膜，起耐腐蚀作用。,酸洗前须进行表面清理及修补，包括修补表面损伤、彻底清除焊缝表面残渣及焊缝附近表面的飞溅物。,（8）,焊后检验,焊后除了要进行一般焊接缺陷的检验外，还要进行耐蚀性试验。,25,THANK YOU FOR YOUR ATTENTION!,26,