铝合金焊接培训教程

汽车与铝合金及其焊接技术的研究

江苏理工学院

摘要：铝及其合金在汽车工业的应用中具有轻量化、节能减排、改善环境、提高汽车乎稳性和安全性等特点。铝及其合金熔化焊存在焊缝易产生气孔，焊接接头易软化等缺陷。讨论了激光焊、激光一电弧复合焊、双光束激光焊、搅拌摩擦焊在汽车用铝及其合金焊接的应用和特点。

关键词：铝合金；汽车；激光焊；复合焊；搅拌摩擦焊

1 前言

减轻汽车重量以降低能耗、减少污染、提高燃油效率!这是解决汽车节能和环保问题的最有效的措施，实现汽车轻量化的方法主要有修改结构设计、缩小汽车规格和采用新型材料。其中采用轻型的结构材料是最有潜力的一种方法。其中采用铝合金材料代替钢材在汽车上的应用是重要措施之一。研究表明，采用铝合金材料适当减轻汽车的质量可以把油耗降低37％，悬挂装置的负荷降低18％，振动强度降低5％，大约60％的汽车用铝合金都是利用回收材料制成，并且汽车上的铝合金90％都可以回收再利用。美国资深汽车工程师曾预测：未来，轿车上的每一个零件都有可能用铝合金来生产，10～15年后会有越来越多的铝合金用于汽车，而且铝合金制品完全可能比塑料还轻。目前国内外汽车制造业已经开始大量使用铝金如图1所示。

图1铝合金在汽车上的使用量

由于铝

汽车与铝合金及其焊接技术的研究

江苏理工学院

摘要：铝及其合金在汽车工业的应用中具有轻量化、节能减排、改善环境、提高汽车乎稳性和安全性等特点。铝及其合金熔化焊存在焊缝易产生气孔，焊接接头易软化等缺陷。讨论了激光焊、激光一电弧复合焊、双光束激光焊、搅拌摩擦焊在汽车用铝及其合金焊接的应用和特点。

关键词：铝合金；汽车；激光焊；复合焊；搅拌摩擦焊

1 前言

减轻汽车重量以降低能耗、减少污染、提高燃油效率!这是解决汽车节能和环保问题的最有效的措施，实现汽车轻量化的方法主要有修改结构设计、缩小汽车规格和采用新型材料。其中采用轻型的结构材料是最有潜力的一种方法。其中采用铝合金材料代替钢材在汽车上的应用是重要措施之一。研究表明，采用铝合金材料适当减轻汽车的质量可以把油耗降低37％，悬挂装置的负荷降低18％，振动强度降低5％，大约60％的汽车用铝合金都是利用回收材料制成，并且汽车上的铝合金90％都可以回收再利用。美国资深汽车工程师曾预测：未来，轿车上的每一个零件都有可能用铝合金来生产，10～15年后会有越来越多的铝合金用于汽车，而且铝合金制品完全可能比塑料还轻。目前国内外汽车制造业已经开始大量使用铝金如图1所示。

图1铝合金在汽车上的使用量

由于铝

关于用氩弧焊焊接铝合金的操作方法

1要选用交流氩弧焊机，它有阴极破碎功能。

2选用合适的电流

3注意观察熔池温度，母材未融化焊丝就会滚来滚去。

4焊丝要直接加入熔池中

5焊丝端要一直在氩气的保护中

焊接铝合金要注意印记破碎作用即钨极氩弧焊采用直流反接时，焊件是阴极。氩的正离子流向焊件，撞击金属溶池表面，将铝、镁等金属表面致密难熔的氧化膜击碎并去除，使焊接顺利进行。这种现象称为“阴极破碎”。因为铝的导热性比较高，容易塌陷，而且氧化膜的熔点比母材高的多。但是这样热量低故一般用交流氩弧焊。

焊接常遇到哪些铝合金？怎样焊接？

铝及铝合全的焊接特点：

1．铝和氧的亲和力很大，因此在铝及铝合金表面总有一层难熔的氧化铝薄膜（熔点2050℃)。在焊接过程中容易造成夹渣，而且氧化膜还吸附了较多的水分，焊接时会促使焊缝生成气孔。

2．铝的导热系数和比热比铁大一倍多，这就要求在焊接时，使用大功率或能量集中的焊接热源，有时还要预热。另外铝的线膨胀系数比铁将近大一倍，因此铝件的焊接变形大，如工艺措施不当，还容易产生裂纹。

3．铝及铝合金由固态转变为液态时，没有显著的颜色变化。因此，当焊接时要求掌握好加热温度，以防焊接时会引起金属的塌陷或下漏。

当采用气焊、碳弧焊或氩弧焊焊接纯铝、铝锰、铝镁及

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6063-6061铝合金焊接采用两种焊接方式：

1.氩弧焊（交流）焊接；

2.气保焊焊接。

焊接方法：

焊接铝及铝合金方法很多，但是铝及铝合金对各种焊接效果不同，各种焊接方法有其各自的应用场合及优势存在。气焊和焊条电弧焊方法，设备简单、操作便捷。气焊可用于对焊接质量要求不高的铝薄板及铸件的补焊。焊条电弧焊可用于铝合金铸件的补焊。惰性气体保护焊（TIG或MIG）方法是应用最广泛的铝及铝合金焊接方法。铝及铝合金薄板可采用钨极交流氩弧焊或钨极脉冲氩弧焊。铝及铝合金厚板可采用钨极氦弧焊、氩氦混合钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊。熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊应用越来越广泛（氩气或氩/氦混合气）。

焊接特点：

（1）铝极易氧化，生成的氧化铝（Al2O3）熔点高、非常稳定，不易去除。阻碍母材的熔化和熔合，氧化膜的比重大，不易浮出表面，生成夹渣、未熔合、未焊透等不良因素。铝材的表面氧化膜和吸附大量的水分，易使焊缝产生气孔。焊接前应采用化学或机械方法进行严格表面清理，清除其表面氧化膜。在焊接过程加强保护，防止其氧化

铝及铝合金的焊接

铝及铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料， 在 航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。 随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结 构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合 金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发 展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研 究的热点之一。

有色金属 non-ferrous metal，狭义的有色金属又称为非铁金属， 是铁、锰、铬以外的所有金属的统称。广义的有色金属还包括有色合 金。有色合金是以一种有色金属为基体（通常大于 50%） ，加入一种 或几种其他元素而构成的合金。随着科学技术的发展，有色金属的应 用日趋广泛。虽然有色金属只占金属总量的 5%左右，但有色金属在 工程应用中的重要作用确实钢铁或其他材料无法代替的。 有色金属具 有特殊的性能，比常规钢铁材料的焊接更复杂，这给焊接工作带来很 大的困难。

铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、 航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。随着近年来 科学技术以及工业经济的飞速发展， 对铝合金焊接结构件的需求日益 增多，使

铝合金在生产过程中,容易出现缩孔、砂眼、气孔和夹渣等铸造缺陷。如何修复铝合金铸件气孔等缺陷呢？如果用电焊、氩焊等设备来修补,由于放热量大,容易产生热变形等副作用,无法满足补焊要求。冷焊修复机是利用高频电火花瞬间放电、无热堆焊原理来修复铸件缺陷。由于冷焊热影响区域小,不会造成基材退火变形,不产生裂纹、没有硬点、硬化现象。而且熔接强度高,补材与基体同时熔化后的再凝固,结合牢固,可进行磨、铣、锉等加工,

铝合金使用范围：


一、板带的应用广泛应用于装饰、包装、建筑、运输、电子、航空、航天、兵器等各行各业。

二、航空航天用铝材用于制作飞机蒙皮、机身框架、大梁、旋翼、螺旋桨、油箱、壁板和起落架支柱，以及火箭锻环、宇宙飞船壁板等。

三、交通运输用铝材用于汽车、地铁车辆、铁路客车、高速客车的车体结构件材料，车门窗、货架、汽车发动机零件、空调器、散热器、车身板、轮毂及舰艇用材。

四、包装用铝材　　 全铝易拉罐制罐料主要以薄板与箔材的形式作为金属包装材料,制成罐、盖、瓶、桶、包装箔。广泛用于饮料、食品、化妆品、药品、香烟、工业产品等包装。

五、印刷用铝材主要用于制作PS版，铝基PS版是印刷业的一种新型材料，用于自动化制版和印刷。六、建筑装饰用铝材铝合金因其良好的抗蚀性、足够

第四组

3-2 铝合金5083焊接工艺编制

目0102 03

录

分析铝合金5083的物理、力学性能和 化学成分；

分析铝合金5083的焊接性；

铝合金5083焊接工艺要点；

物理性能5083物理性能，主要特点为密度低，抗拉强度高，延伸率 高。在相同面积下铝镁合金的重量低于其他系列.在常规工 业中应用也较为广泛。在我国5000系列铝板属于较为成 熟的铝板系列之一。

力学性能抗拉强度 σb (MPa):≥270 条件屈服强度 σ0.2 (MPa):≥110 伸长率 δ10 (%):≥20 伸长率 δ5 (%):≥12注 ：管材室温纵向力学性能 试样尺寸：所有壁厚

化学成分铝 Al :余量 硅 Si :≤0.40 铜 Cu :≤0.10 镁 Mg:4.0~4.9 锌 Zn:≤0.25 锰 Mn:0.40~1.0 钛 Ti :≤0.15 铬 Cr:0.05~0.25 铁 Fe: 0.000~ 0.400

2、分析铝合金5083的焊接性(1)5083铝合金属于AL-Mg系列合金，根据5083铝合金 的化学成分分析可知：5083铝合金含Mg和Mn元素较高 ，其抗脆性、抗蚀性、可焊性较好。由于Mn元素的含量 较多，可以提高铝合金的力学性能，又不使合金抗腐蚀下 降，同时提高了

铝合金在生产过程中,容易出现缩孔、砂眼、气孔和夹渣等铸造缺陷。如何修复铝合金铸件气孔等缺陷呢？如果用电焊、氩焊等设备来修补,由于放热量大,容易产生热变形等副作用,无法满足补焊要求。冷焊修复机是利用高频电火花瞬间放电、无热堆焊原理来修复铸件缺陷。由于冷焊热影响区域小,不会造成基材退火变形,不产生裂纹、没有硬点、硬化现象。而且熔接强度高,补材与基体同时熔化后的再凝固,结合牢固,可进行磨、铣、锉等加工,

铝合金使用范围：


一、板带的应用广泛应用于装饰、包装、建筑、运输、电子、航空、航天、兵器等各行各业。

二、航空航天用铝材用于制作飞机蒙皮、机身框架、大梁、旋翼、螺旋桨、油箱、壁板和起落架支柱，以及火箭锻环、宇宙飞船壁板等。

三、交通运输用铝材用于汽车、地铁车辆、铁路客车、高速客车的车体结构件材料，车门窗、货架、汽车发动机零件、空调器、散热器、车身板、轮毂及舰艇用材。

四、包装用铝材　　 全铝易拉罐制罐料主要以薄板与箔材的形式作为金属包装材料,制成罐、盖、瓶、桶、包装箔。广泛用于饮料、食品、化妆品、药品、香烟、工业产品等包装。

五、印刷用铝材主要用于制作PS版，铝基PS版是印刷业的一种新型材料，用于自动化制版和印刷。六、建筑装饰用铝材铝合金因其良好的抗蚀性、足够

铝及铝合金的等离子弧焊接常识

【字体：大 中 小】 时间：2014-08-07 09:32:00 点击次数：7次

等离子弧是以钨极作为电极，等离子弧为热源的熔焊方法。焊接铝合金时，采用直流反接或交流。铝及铝合金交流等离子弧焊接多采用矩形波交流焊接电源，用氩气作为等离子气和保护气体。对于纯铝、防锈铝，采用等离子弧焊，焊接性良好；硬铝的等离子弧焊接性尚可。

为了获得高质量的焊缝应注意以下几点。

1、焊前要加强对焊件、焊丝的清理，防止氢溶人产生气孔，还应加强对焊缝和焊丝的保护。

2、交流等离子弧焊的许用等离子气流量较小，流量稍大，等离子弧的吹力过大，铝的液态金属被向上吹起，形成凸凹不平或不连续的凸峰状焊缝。为了加强钨极的冷却效果，可以适当加大喷嘴孔径或选用多孔型喷嘴。

3、当板厚大于6MM时，要求焊前预热100－－200℃。板厚较大时用氦作等离子气或保护气，可增加熔深或提高效率。

4、需用的垫板和压板最好用导热性不好的材料制造（如不锈钢）。垫板上加工出深度LMM、宽度20～40MM的凹槽，以使待焊铝板坡口近处不与垫板接触，防止散热过快。

5、板厚不大于LOMM时，在对接的坡口上海间隔150MM点固焊一点；板厚大于L0MM时，每间隔300MM点固焊一

铝及铝合金的等离子弧焊接常识

【字体：大 中 小】 时间：2014-08-07 09:32:00 点击次数：7次

等离子弧是以钨极作为电极，等离子弧为热源的熔焊方法。焊接铝合金时，采用直流反接或交流。铝及铝合金交流等离子弧焊接多采用矩形波交流焊接电源，用氩气作为等离子气和保护气体。对于纯铝、防锈铝，采用等离子弧焊，焊接性良好；硬铝的等离子弧焊接性尚可。

为了获得高质量的焊缝应注意以下几点。

1、焊前要加强对焊件、焊丝的清理，防止氢溶人产生气孔，还应加强对焊缝和焊丝的保护。

2、交流等离子弧焊的许用等离子气流量较小，流量稍大，等离子弧的吹力过大，铝的液态金属被向上吹起，形成凸凹不平或不连续的凸峰状焊缝。为了加强钨极的冷却效果，可以适当加大喷嘴孔径或选用多孔型喷嘴。

3、当板厚大于6MM时，要求焊前预热100－－200℃。板厚较大时用氦作等离子气或保护气，可增加熔深或提高效率。

4、需用的垫板和压板最好用导热性不好的材料制造（如不锈钢）。垫板上加工出深度LMM、宽度20～40MM的凹槽，以使待焊铝板坡口近处不与垫板接触，防止散热过快。

5、板厚不大于LOMM时，在对接的坡口上海间隔150MM点固焊一点；板厚大于L0MM时，每间隔300MM点固焊一