《兵器制造異種材料焊接工藝》課件-鋼和鋁的焊接

鋼與有色金屬的焊接鋼與鋁的焊接鋼與銅的焊接鋼與鎳的焊接鋼與鈦的焊接鋼與鋁的焊接接頭冶金過程分析01填充材料的選擇02焊接方法的選擇03焊接工藝制定04目錄/Contents鋼與鋁的焊接接頭冶金過程分析鋼與鋁的焊接接頭冶金過程分析焊接是一個(gè)多學(xué)科相互交叉的專業(yè)，因此想了解焊接過程，必須先了解焊接材料的特點(diǎn)。

需要了解鋁及其合金的分類、鋼與鋁及鋁合金組合的熔焊焊接性。鋼與鋁的焊接接頭冶金過程分析是取決于兩種材料的熔焊特點(diǎn)，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行填充材料的選擇，可降低、甚至是必免焊接缺陷出現(xiàn)的概率。鋼與鋁的焊接接頭冶金過程分析鋁/鋁合金的分類：1A99、1A90、1A85變形鋁及鋁合金、鑄造鋁合金純鋁鋁合金按材料方式分：按合金化分：2xxx系（鋁-銅）、3xxx系（鋁-錳）、4xxx系（鋁-硅）、5xxx系（鋁-鎂）、6xxx(鋁-鎂-硅)、7xxx（鋁-鋅-鎂-銅）、8xxx按強(qiáng)化方式分：熱處理不可強(qiáng)化鋁及鋁合金（變形強(qiáng)化）、熱處理強(qiáng)化鋁合金（熱處理強(qiáng)化、形變強(qiáng)化）。鋼與鋁的焊接接頭冶金過程分析鋁/鋁合金的分類：

塑、韌性較好、易于冷加工。純鋁鋁合金耐腐蝕、具有一定的強(qiáng)度、硬度、塑、韌性一般、不易于冷加工。鋼與鋁的焊接接頭冶金過程分析

鋼與鋁/鋁合金焊接特點(diǎn)在鋼與鋁的實(shí)際焊接生產(chǎn)中，鋁及鋁合金多以工業(yè)純鋁、防銹鋁為對(duì)象，而鋼則是以低碳鋼、低合金鋼及奧氏體不銹鋼為對(duì)象，進(jìn)行組合搭配焊接。鋼與鋁進(jìn)行焊接時(shí)，不必考慮二者的力學(xué)性能差異，這是由于鋁及鋁合金無論熱處理強(qiáng)度還是冷作強(qiáng)化，熔焊過程中熱影響區(qū)都會(huì)“軟化”，供應(yīng)狀態(tài)的力學(xué)性能被大幅度破壞。鋼與鋁的焊接接頭冶金過程分析鋼與鋁及鋁合金組合的熔焊焊接性Fe、Al形成金屬間化合物及固溶體：金屬間化合物FeAl、FeAl2、FeAl3、Fe2Al、Fe3Al、Fe2Al5固溶體與鋼中Mn、Cr、Ni形成固溶體注意：焊接接頭強(qiáng)度硬度提高、塑性韌性下降，當(dāng)鐵中的鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%以上時(shí)，焊接接頭脆性較大，嚴(yán)重影響其焊接性。鋼與鋁及鋁合金組合的熔焊焊接性Fe、Al物理性能差異:熔點(diǎn)碳鋼（1500℃）、工業(yè)純鋁（658℃）熱導(dǎo)率碳鋼（77.5/(W/(mK))）、工業(yè)純鋁（217.7/(W/(mK))）線膨脹系數(shù)碳鋼（11.76×10-6/K）、工業(yè)純鋁（24×10-6/K）鋼與鋁的焊接接頭冶金過程分析鋼與鋁的焊接接頭冶金過程分析熱裂紋

氣孔（氫氣孔）焊接接頭軟化合金元素?zé)龘p鋼與鋁的焊接接頭冶金過程分析鋼與鋁及鋁合金組合的熔焊焊接性鐵與鋁的主要焊接缺陷：熱裂紋線膨脹系數(shù)差異：鋁及鋁合金比鋼大1倍。體積收縮率：鋁及鋁合金比鋼大2倍。共晶物Al+FeAl3。鋼與鋁的焊接接頭冶金過程分析鋼與鋁及鋁合金組合的熔焊焊接性鐵與鋁的主要焊接缺陷：

氣孔（氫氣孔）氫的溶解度：0.65mL/100g（熔融Al）、0.034mL/100g（凝固Al），10.1mL/100g（熔融Fe）、0.6mL/100g（凝固Fe）。冷卻速度：鋁是鋼的4-7倍。鋼與鋁的焊接接頭冶金過程分析鋼與鋁及鋁合金組合的熔焊焊接性鐵與鋁的主要焊接缺陷：焊接接頭軟化熱影響區(qū)：強(qiáng)化效果損失，軟化強(qiáng)度降至退火狀態(tài)95%，甚至為供應(yīng)態(tài)的40~50%。Mn、Zn低熔點(diǎn)合金元素?fù)]發(fā)。合金元素?zé)龘p鋼與鋁焊接填充材料的選擇鋼與鋁焊接填充材料的選擇鋼與鎳焊接如何選用填充材料？取決于兩種材料的熔焊特點(diǎn)，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行填充材料的選擇，可降低、甚至是必免焊接缺陷出現(xiàn)的概率。鋼與鋁焊接填充材料的選擇鋼/鋁及鋁合金焊接填充材料選擇原則：鋼/鋁熔焊特點(diǎn)鋼與鋁熔點(diǎn)相差較大，材料無法同步熔化；液態(tài)鋁和液態(tài)鋼無法相互潤(rùn)濕；鋁加熱后極易形成氧化膜，因此兩者金屬很難互溶。鋼與鋁焊接填充材料的選擇鋼/鋁及鋁合金焊接填充材料選擇原則：材料選擇原則對(duì)于鋼與鋁/鋁合金焊接采用過渡金屬Zn、或者選用與Al熔點(diǎn)相近或相同、與鋼可以互溶的的材料。

例如：碳鋼與工業(yè)純鋁焊接：SAl-2、SAl-3

不銹鋼與防銹鋁焊接：5456（LF11）鋼與鋁的焊接方法鋼/鎳焊接方法選擇原則鋼與鎳的焊接方法兩種材料的熔焊特點(diǎn)，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行焊接方法的選擇，目的也是為了降低、甚至是必免焊接缺陷出現(xiàn)的概率。鋼/鋁熔焊特點(diǎn)鋼與鋁/鋁合金物理性能差較大，優(yōu)先考慮鋁/鋁合金側(cè)的焊接特點(diǎn)。材料選擇原則

TIG焊、電子束焊、激光-MIG焊。TIG焊接電弧-激光復(fù)合焊TIG焊接鋼與鋁/鋁合金焊接的特點(diǎn)熱源穩(wěn)定且集中，熔池保護(hù)效果好，陰極破碎的作用，不易出現(xiàn)關(guān)鍵合金元素?zé)龘p。鋼與鋁的焊接方法TIG焊接電弧-激光復(fù)合焊電弧-激光復(fù)合焊接鋼與鋁/鋁合金焊接的特點(diǎn)熱源穩(wěn)定且集中，熔池保護(hù)效果好，焊接效率高，但是設(shè)備成本較高。

鋼與鋁的焊接方法鋼與鋁的焊接工藝制定鋼與鋁的焊接工藝制定鋼/鋁及鋁合金接頭形式3.0mm5mm0.5~1.0mm1.5mm70°40°鋼與鋁的焊接工藝制定

鋼/鋁及鋁合金操作技術(shù)焊前用砂紙對(duì)鋁板表面進(jìn)行打磨以去除氧化膜，并用丙酮清洗。TIG電弧沿鋁一側(cè)表面移動(dòng)，鋁焊絲沿鋼一側(cè)移動(dòng)，使液態(tài)鋁流至鋼的坡口面，并且注意鍍鋅層的蒸發(fā)。焊后緩冷，避免接頭兩側(cè)產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力。鋼與鋁及鋁合金TIG焊接參數(shù)鋼與鋁的焊接工藝制定材料厚度/mm焊絲渡層接頭形式焊接參數(shù)牌號(hào)直徑/mm電弧電壓焊接電流氬氣流量