有色金屬及其合金的焊接

1、第十四章 有色金屬及 其合金的焊接14.1 鋁及鋁合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.1.1 焊接工藝（1）工業(yè)純鋁 工業(yè)純鋁含鋁99以上，其熔點(diǎn)為660。表面易氧化生成氧化膜Al2O3，其熔點(diǎn)高達(dá)2050，給焊接帶來困難。純鋁導(dǎo)熱性約為低碳鋼的5倍，熱膨脹系數(shù)約為低碳鋼的2倍。 14.1.1.1 鋁及鋁合金的特點(diǎn)14.1 鋁及鋁合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.1.1 焊接工藝（2）非熱處理強(qiáng)化鋁合金 所謂熱處理強(qiáng)化是指經(jīng)固溶處理的鋁合金，利用熱處理方法使之產(chǎn)生時(shí)效強(qiáng)化的效果，從而使合金強(qiáng)度提高。鋁合金能否用熱處理的方法使之強(qiáng)化，取決于其主要合金成分。 14.1.1

2、.1 鋁及鋁合金的特點(diǎn)14.1 鋁及鋁合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.1.1 焊接工藝（3）熱處理強(qiáng)化鋁合金 14.1.1.1 鋁及鋁合金的特點(diǎn)硬鋁 1鍛鋁 2超硬鋁 3高強(qiáng)鋁 414.1 鋁及鋁合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.1.1 焊接工藝14.1.1.2 鋁及鋁合金的焊接性 其特點(diǎn)是強(qiáng)度中等，塑性良好，容易通過壓力加工制成各種半成品，并具有滿意的焊接性，良好的耐振性和耐腐蝕性。具體鋁及鋁合金的焊接性見表14-1。具體請(qǐng)參見P183-P18414.1 鋁及鋁合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.1.1 焊接工藝14.1.1.3 鋁及鋁合金的焊接工藝

3、 鋁和鋁合金的焊接方法很多，常用的熔焊方法有氣焊、焊條電弧焊、手工氬弧焊(TIG)、熔化極氬弧焊(MIG)、等離子弧焊、激光焊、真空電子束焊等。具體參見P184-P185 （1）焊接方法的選擇14.1 鋁及鋁合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.1.1 焊接工藝14.1.1.3 鋁及鋁合金的焊接工藝 焊絲的選擇 焊絲選擇的合理與否決定著焊接接頭的力學(xué)性能、耐蝕性和抗裂性等。鋁及鋁合金同質(zhì)焊絲的選用見表14-3 。異種鋁及鋁合金焊接用焊絲見表14-4 。同母材一樣，國(guó)外通用的鋁焊絲種類也基本相同，具體特點(diǎn)見表14-5 。具體參見P185-P186。（2）焊接材料的選擇14.1 鋁及鋁合

4、金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.1.1 焊接工藝14.1.1.3 鋁及鋁合金的焊接工藝 保護(hù)氣體的選擇 焊接鋁及鋁合金的惰性氣體有氬氣(Ar)和氦氣(He)。 （2）焊接材料的選擇14.1 鋁及鋁合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.1.1 焊接工藝14.1.1.3 鋁及鋁合金的焊接工藝 氣焊溶劑的選擇 氣焊熔劑簡(jiǎn)稱為氣劑。鋁及鋁合金的焊接質(zhì)量和工藝性還取決于氣焊熔劑的成分和質(zhì)量。 （2）焊接材料的選擇14.1 鋁及鋁合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.1.1 焊接工藝14.1.1.3 鋁及鋁合金的焊接工藝 化學(xué)清理 化學(xué)清洗效率高，質(zhì)量穩(wěn)定，適用于尺寸不大

5、，批量生產(chǎn)的工件?；瘜W(xué)清洗法的清洗液的配方與工序流程見表14-6。 （3）焊前準(zhǔn)備14.1 鋁及鋁合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.1.1 焊接工藝14.1.1.3 鋁及鋁合金的焊接工藝 機(jī)械清理 在工件尺寸較大、生產(chǎn)周期較長(zhǎng)或清洗后又沾污時(shí)，常用機(jī)械清理。先用有機(jī)溶劑(丙酮或汽油)擦洗表面除油，然后用015mm銅絲輪或不銹鋼絲輪或刷子磨刷表面，直到露出金屬光澤為止。 （3）焊前準(zhǔn)備14.1 鋁及鋁合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.1.1 焊接工藝14.1.1.3 鋁及鋁合金的焊接工藝氣焊接頭及坡口形式（4）鋁及鋁合金的氣焊14.1 鋁及鋁合金的焊接第14章 有色金

6、屬及其合金的焊接14.1.1 焊接工藝14.1.1.3 鋁及鋁合金的焊接工藝(2) 裝配間隙及定位焊 (3)焊嘴和火焰的選擇 (4)焊前預(yù)熱 (5)氣焊操作技術(shù) （4）鋁及鋁合金的氣焊14.1 鋁及鋁合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.1.1 焊接工藝14.1.1.3 鋁及鋁合金的焊接工藝 氬弧焊焊接鋁和鋁合金的特點(diǎn)如下。采用惰性氣體在焊接區(qū)形成氣罩，防護(hù)熔池、焊絲、鎢極不與空氣中的氧、氮、水蒸氣等反應(yīng)；焊接過程不需采用熔劑，利用電弧自身具有的特性“陰極破碎作用”清除焊接區(qū)的氧化膜；電源較焊條電弧焊、氣焊集中，熱影響區(qū)窄，焊接變形小；接頭形式不受限制；電弧燃燒穩(wěn)定，接頭成形美觀，焊

7、接質(zhì)量?jī)?yōu)良；焊后不需要進(jìn)行專門的清洗。 （5）鋁及鋁合金的氬弧焊14.1 鋁及鋁合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.1.1 焊接工藝14.1.1.3 鋁及鋁合金的焊接工藝鎢極氬弧焊(TIG焊)工藝如下。 （5）鋁及鋁合金的氬弧焊氬氣純度 1鎢極 2坡口及接頭形式 3手工TIG焊的操作技術(shù)5電動(dòng)鎢極氬弧焊 6鎢極脈沖氬弧焊 7焊接參數(shù)的選擇 414.1 鋁及鋁合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.1.1 焊接工藝14.1.1.3 鋁及鋁合金的焊接工藝熔化極自動(dòng)氬弧焊 MIG自動(dòng)焊的焊接參數(shù)有焊絲直徑、焊接電流、電弧電壓、送絲速度、焊接速度、氬氣流量、焊炬傾斜角、焊絲干伸長(zhǎng)度

8、、噴嘴孔徑、噴嘴與焊件間距離等。 （6）熔化級(jí)氬弧焊14.1 鋁及鋁合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.1.1 焊接工藝14.1.1.3 鋁及鋁合金的焊接工藝(2) 熔化極半自動(dòng)氬弧焊 純鋁半自動(dòng)MIG焊的坡口尺寸和焊接參數(shù)見表14-10 。 （6）熔化級(jí)氬弧焊14.1 鋁及鋁合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.1.1 焊接工藝14.1.1.3 鋁及鋁合金的焊接工藝接上表 。 （6）熔化級(jí)氬弧焊14.1 鋁及鋁合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.1.1 焊接工藝14.1.1.3 鋁及鋁合金的焊接工藝(3) 熔化極脈沖氬弧焊 熔化極脈沖氬弧焊的原理與鎢極脈沖氬

9、弧焊相似。但脈沖TIG焊的電源是交流脈沖，而脈沖MIG焊則是直流脈沖電源。 （6）熔化級(jí)氬弧焊14.1 鋁及鋁合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.1.2 焊接實(shí)例87m3純鋁濃硝酸貯槽的焊接。 87m3濃硝酸貯槽結(jié)構(gòu)如圖14-6所示。 （1）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)14.1 鋁及鋁合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.1.2 焊接實(shí)例87m3純鋁濃硝酸貯槽的焊接。 (1) 裝配方案 （2）工藝方案焊成筒節(jié) 1組裝 2總裝3開孔焊接管和支架 414.1 鋁及鋁合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.1.2 焊接實(shí)例87m3純鋁濃硝酸貯槽的焊接。 (2) 焊接方案 （2）工藝方案筒節(jié)

10、縱縫、環(huán)縫均采用自動(dòng)MIG焊 1接管、支架與槽體的焊縫采用半自動(dòng)MIG焊 2 自動(dòng)MIG焊機(jī)用MZ1000埋弧焊機(jī)改裝 3焊炬采用水冷結(jié)構(gòu) 414.1 鋁及鋁合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.1.2 焊接實(shí)例87m3純鋁濃硝酸貯槽的焊接。 坡口 縱縫、環(huán)縫均加工成雙Y形坡口，尺寸如圖14-7所示。 （3）焊接工藝14.1 鋁及鋁合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.1.2 焊接實(shí)例87m3純鋁濃硝酸貯槽的焊接。 (2)清洗坡口 焊前在坡口兩側(cè)各100mm范圍內(nèi)用氧乙炔焰加熱至100以上，然后用10 NaOH水溶液擦拭，清除坡口及附近表面上的氧化膜A12O3，再用30HN

11、O3水溶液進(jìn)行光化處理。 （3）焊接工藝14.1 鋁及鋁合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.1.2 焊接實(shí)例87m3純鋁濃硝酸貯槽的焊接。 (3)焊接參數(shù)如表14-11所列。 （3）焊接工藝14.1 鋁及鋁合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.1.2 焊接實(shí)例87m3純鋁濃硝酸貯槽的焊接。 (4)防裂措施 防止熱裂紋，縱縫約在焊縫長(zhǎng)度的25處起焊，焊至終端后再反向焊至另一端，接頭處鏟去一部分再焊。第二層的接頭與第一層錯(cuò)開。 (5)環(huán)縫的焊接 環(huán)縫先焊內(nèi)側(cè)焊縫，清根后焊外側(cè)焊縫。 (6)探傷要求 每個(gè)筒節(jié)的縱縫必須探傷合格后再卷圓。兩半槽體環(huán)縫全部合格后進(jìn)行總裝。 （3）焊

12、接工藝14.2 銅及銅合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.2.1 焊接工藝14.2.1.1 銅及銅合金的特點(diǎn)（紫銅）具有極好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、良好的常溫和低溫塑性，具有對(duì)大氣、海水和某些化學(xué)藥品的耐腐蝕性 （黃銅）具有比紫銅高得多的強(qiáng)度、硬度和耐腐蝕能力，有一定的塑性，能承受冷熱加工（青銅）具有較窄的結(jié)晶區(qū)間，大大改善了焊接性。因此青銅被廣泛用做耐腐蝕性的機(jī)械結(jié)構(gòu)材料、鑄件材料及堆焊材料。 （白銅）具有較好的綜合力學(xué)性能，比較容易焊接，不需要預(yù)熱。但這些合金對(duì)于磷、硫雜質(zhì)很敏感，易形成熱裂紋 14.2 銅及銅合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.2.1 焊接工藝14.2.

13、1.2 銅及銅合金的焊接性銅及銅合金的焊接缺陷及防止措施見表14-12 14.2 銅及銅合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.2.1 焊接工藝14.2.1.3 銅及銅合金的焊接工藝選擇銅及銅合金的焊接方法很多，銅和銅合金導(dǎo)熱性好，一般需要大功率、高能量的焊接方法各種焊接方法的比較見表14-13。（1）焊接方法的選擇14.2 銅及銅合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.2.1 焊接工藝14.2.1.3 銅及銅合金的焊接工藝填充焊絲常用銅及銅合金焊絲的牌號(hào)、化學(xué)成分見表14-14。 （2）焊接材料的選擇14.2 銅及銅合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.2.1 焊接

14、工藝14.2.1.3 銅及銅合金的焊接工藝(2) 氣焊熔劑氣焊、碳弧焊通用的熔劑主要由硼酸鹽、鹵化物或它們的混合物組成。 （2）焊接材料的選擇14.2 銅及銅合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.2.1 焊接工藝14.2.1.3 銅及銅合金的焊接工藝(3) 焊條焊條電弧焊用銅焊條分為純銅、青銅兩類，目前應(yīng)用較多的是青銅焊條。銅及銅合金焊條及主要用途見表14-15。 （2）焊接材料的選擇14.2 銅及銅合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.2.1 焊接工藝14.2.1.3 銅及銅合金的焊接工藝 焊前準(zhǔn)備主要是指焊前對(duì)焊件及焊接材料的清理和坡口形式設(shè)計(jì)、坡口加工。在焊前必須清理

15、焊絲面和銅板坡口兩側(cè)30mm以內(nèi)的油脂、水分、氧化物及其他夾雜物。（3）焊前準(zhǔn)備14.2 銅及銅合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.2.1 焊接工藝14.2.1.3 銅及銅合金的焊接工藝（4）銅及銅合金的氣焊焊接材料的選擇 1焊接參數(shù)的選擇 2操作技術(shù)3預(yù)熱及焊后熱處理 414.2 銅及銅合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.2.1 焊接工藝14.2.1.3 銅及銅合金的焊接工藝（5）銅及銅合金的手工鎢極氬弧焊填充焊絲的選擇 1保護(hù)氣體的選擇 2預(yù)熱溫度的選擇3焊接參數(shù)的選擇 414.2 銅及銅合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.2.1 焊接工藝14.2.1.

16、3 銅及銅合金的焊接工藝（6）銅及銅合金的埋弧焊焊劑的選擇 1焊接參數(shù) 214.2 銅及銅合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.2.1 焊接工藝14.2.1.3 銅及銅合金的焊接工藝（7）銅及銅合金的熔化氣體保護(hù)焊 熔化極氣體保護(hù)焊用焊絲基本上與鎢極氬弧焊焊絲成分相同，焊前的預(yù)熱溫度與鎢極氬弧焊相近。因熔化極氣體保護(hù)焊電弧功率較大，特別是采用氦氣作保護(hù)氣體時(shí)，可適當(dāng)降低預(yù)熱溫度。熔化極氣體保護(hù)焊適用的坡口形式及尺寸與鎢極氬弧焊相似。 14.2 銅及銅合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.2.2 焊接實(shí)例紫銅蒸出塔的焊接 （1）紫銅蒸出塔的技術(shù)要求 蒸出塔全部采用磷脫氧銅或T

17、2紫銅制造，主體采用厚度8mm磷脫氧銅(TUP)，支腿為厚度20mm的T2紫銅板，其他部位采用厚度分別為5mm、6mm、8mm、10mm、12mm紫銅板或紫銅管。蒸出塔的直徑為1000mm，高8920mm，重約5t。要求焊縫強(qiáng)度不低于母材強(qiáng)度的85，焊后無裂紋、氣孔、未焊透等缺陷，焊后經(jīng)015MPa水壓試驗(yàn)不許有滲漏現(xiàn)象。 14.2 銅及銅合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.2.2 焊接實(shí)例紫銅蒸出塔的焊接 （2）焊接工藝的選擇 (1) 焊接方法、設(shè)備、焊接材料的選擇銅板拼接、筒體縱縫和環(huán)縫采用不預(yù)熱單面焊雙面成形埋弧自動(dòng)焊，焊機(jī)是均勻調(diào)節(jié)式NZA-1000埋弧自動(dòng)焊機(jī)，用T1、T

18、2直徑4mm紫銅焊絲和431焊劑。其他焊縫采用焊條電弧焊，焊機(jī)是Axl-500直流焊機(jī)，用銅107焊條(焊芯為T2紫銅制造)。 14.2 銅及銅合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.2.2 焊接實(shí)例紫銅蒸出塔的焊接 （2）焊接工藝的選擇 (2) 焊前準(zhǔn)備坡口準(zhǔn)備 1引弧板和引出板 2工伴的清理和定位焊 3焊條電弧焊之前工件預(yù)熱 4焊條焊劑的烘干及焊絲的清理 5反面襯墊 614.2 銅及銅合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.2.2 焊接實(shí)例紫銅蒸出塔的焊接 （2）焊接工藝的選擇 (3) 焊接規(guī)范的選擇埋弧自動(dòng)焊焊接參數(shù)見表14-17，焊絲直徑4mm，不預(yù)熱單面焊雙面成形。

19、14.2 銅及銅合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.2.2 焊接實(shí)例紫銅蒸出塔的焊接 （3）產(chǎn)品焊接 (1) 埋弧自動(dòng)焊平板拼接1筒體縱縫的焊接 2筒體環(huán)縫的焊接 314.2 銅及銅合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.2.2 焊接實(shí)例紫銅蒸出塔的焊接 （3）產(chǎn)品焊接 (2) 焊條電弧焊 人孔、管頭等部位的焊接。采用自制三頭氧乙炔焰大烤把，這種烤把不僅縮短了預(yù)熱時(shí)間，而且加熱點(diǎn)距離操作者遠(yuǎn)，改善了勞動(dòng)條件。 支腿的焊接。蒸出塔外部焊有六個(gè)支腿，支腿是由20mm紫銅板制作而成的，由于銅板厚度較大，采用烘爐和氧乙炔焰相結(jié)合的方法預(yù)熱。 14.2 銅及銅合金的焊接第14章 有色

20、金屬及其合金的焊接14.2.2 焊接實(shí)例紫銅蒸出塔的焊接 （3）試驗(yàn)結(jié)構(gòu) 試驗(yàn)證明：埋弧自動(dòng)焊具有生產(chǎn)效率高、正反面成形好、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，見表14-18 14.3 鈦及鈦合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.3.1 焊接工藝14.3.1.1 鈦合金的特點(diǎn) （1）型鈦合金 型鈦合金具有高溫強(qiáng)度高、韌度好、抗氧化能力強(qiáng)、焊接性能優(yōu)良、組織穩(wěn)定等 特點(diǎn)，不能熱處理強(qiáng)化，但能冷作硬化。 14.3 鈦及鈦合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.3.1 焊接工藝14.3.1.1 鈦合金的特點(diǎn) （2）型鈦合金 型鈦合金的室溫和高溫性能都不理想，焊接性能較差，容易形成裂紋，焊接結(jié)構(gòu)中用得較

21、少。 14.3 鈦及鈦合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.3.1 焊接工藝14.3.1.1 鈦合金的特點(diǎn) （3）+型鈦合金 +型鈦合金的基體是相，這類合金中都有穩(wěn)定元素Al，添加中性元素Sn、Zr和穩(wěn)定元素Mo、V、Mn、Cr、Si等可進(jìn)一步強(qiáng)化合金?；乜偭坎怀^6。該類合金焊后接頭塑性低，有冷裂紋傾向。 14.3 鈦及鈦合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.3.1 焊接工藝14.3.1.2 鈦合金的焊接性 鈦及鈦合金焊接時(shí)，容易出現(xiàn)一些焊接缺陷。如易被氧、氮、氫、碳等元素沾污引起脆化；易產(chǎn)生焊接氣孔；易產(chǎn)生粗晶傾向、裂紋傾向等。因此鈦和鈦合金焊接時(shí)，焊前應(yīng)嚴(yán)格防止有

22、害氣體氫、氮、氧以及油脂等污物的帶入，焊接過程中要防護(hù)300以上區(qū)域內(nèi)不讓有害氣體侵入，根據(jù)合金類型控制冷卻速度等。 14.3 鈦及鈦合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.3.1 焊接工藝14.3.1.3 鈦合金的焊接工藝焊前準(zhǔn)備 1焊接材料的選擇 2焊接坡口形式的選擇 3定位焊及裝配 4焊接區(qū)的氣體保護(hù)措施 5焊接參數(shù)的選擇 614.3 鈦及鈦合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.3.1 焊接工藝14.3.1.4 鈦及鈦合金的等離子弧焊（1）焊接方法采用穿透型焊接法和熔透型焊接法進(jìn)行焊接。 （2）氣弧焊托罩的使用可使用氬弧焊拖罩，但隨著厚度增加和焊速提高，拖罩要加長(zhǎng)。 （

23、3）厚板的焊接5mm以上的鈦材焊接時(shí)，開68mm鈍邊的V形或U形坡口，用穿透型焊接法封底，然后用“熔透型”等離子弧填滿坡口。 14.3 鈦及鈦合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.3.1 焊接工藝14.3.1.4 鈦及鈦合金的等離子弧焊（4）焊接參數(shù)等離子弧焊的典型焊接參數(shù)見表14-21，TC4鈦合金TIG焊和等離子弧焊接接頭力學(xué)性能見表14-22 14.3 鈦及鈦合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.3.1 焊接工藝14.3.1.4 鈦及鈦合金的等離子弧焊（4）焊接參數(shù)TC4鈦合金TIG焊和等離子弧焊接接頭力學(xué)性能見表14-22 14.3 鈦及鈦合金的焊接第14章 有色金屬及其合金的焊接14.3.1 焊接工藝14.3.1.4 鈦及鈦合金的等離子弧焊（5）純鈦的焊接 由于純鈦在液態(tài)下的表面張力大，因此