1、合金的接 铝及其合金的焊接 1 1 合金的接 1. 铝合金的分类 2. 铝合金的物理、化学性能 3. 铝合金焊接时的气孔 4. 铝合金焊接时的裂纹 5. 铝合金焊接时的等强性 2 2 合金的接 1. 铝合金的分类 3 3 合金的接 可热处理合金 该类合金是通过加工强化和固溶强化来获得所需要的强度 ，通常的固溶强化元素有Mg和Mn，主要在1xxx、3xxx、5xxx 系列的合金中。 不可热处理合金 材料的强度和硬度依靠合金成分和热处理（固溶处理和淬火 +自然或人工时效处理生成的细小弥散相强化）获得。主要的合 金元素主要存在于2xxx、6xxx、7xxx和8xxx系列合金中。 4 4 合金的接 铸
2、铝和锻铝 铸铝合金中的合金元素含量高于锻铝，这样改善了铸铝 件的质量，但是对其加工性能则不利。 5 5 合金的接 常用的铝合金焊丝 4043（Al-Si）：用于Al-Si 和Al-Mg-Si系（6061、6082 等）以及铸铝和锻铝合金之间的MIG和TIG焊。 5356（ Al-Mg-Si ）：用于Al-Mg系（Mg5%）合金的 MIG和TIG焊。 6 6 合金的接 2. Al合金的物理化学性能 7 7 合金的接 线膨胀系数大，是钢的1倍； 比热大，是钢的2倍； 密度小； 晶型是面心立方，没有同素异构转变，塑性好， 无低温脆性转变，但强度比较低。 8 8 合金的接 3. 铝合金焊接过程中形成的
3、气孔 铝是活性元素，本身能脱氧，不象钢焊接过 程中会形成CO或CO2气孔，所以主要是氢气孔 。 9 9 合金的接 （1）氢的主要来源 1）保护气体中的水分； 2）焊材和母材表面吸附的水分； 3）工件坡口处的氧化膜、油污等。 1010 合金的接 （2）产生气孔的原因 主要是由铝本身的物理性能造成的 。 1）产生气孔的临界氢分压最低 氢在铝中的固溶度（S）与氢分压PH2有关 ： S = K PH2 产生气孔时几种金属临界氢分压的比较： Al Cu Ni Fe 1111 合金的接 即在接、和 ， 生气孔所需的界分最低，所以 容易生气孔， 的最低，所以 气氛中的水分最敏感。 1212 合金的接 2）与
4、氢在铝中的溶解度变化有关 氢在铝中的溶解度 氢在铝合金的凝固点时 从0.69突降到 0.036ml/100g，相差约20 倍，这是产生气孔的重 要原因。 1313 合金的接 3）铝的导热系数很大，在相同的工 艺条件下，铝熔合区的冷却速度是高强 钢的47倍，不利于气泡的逸出。 1414 合金的接 冷却速度很大时，在凝固点以上溶解度差形成的气孔虽 然不多，但来不及逸出，形成粗大孤立的皮下气孔。 铝合金焊接中的“皮下气 孔”（LF6，TIG） 1515 合金的接 冷却速度较小，在凝固点溶解度发生突变，沿结晶的层状 线形成均布形式的“结晶层气孔”。 铝合金焊缝中均布形式的“结晶层气孔”（Al-Zn-M
5、g,TIG） 1616 合金的接 （3）焊缝气孔的影响因素 1）焊接方法的影响 MIG焊时，焊丝以细小熔滴形式向熔池过渡， 弧柱 温度高，熔滴比表面积大，熔滴易于吸氢； TIG焊时，主要是熔池金属表面与氢反应，比表面积 小，熔池温度小于弧柱，吸氢条件不如MIG有利； 另外，MIG焊熔池深度大于TIG焊，不利于氢气泡的 逸出。 1717 合金的接 2）极性的影响 TIG焊时，直流反接，具有阴极雾化作用，可以避免氢 的产生，但钨极易烧损，形成缺陷；正接时无阴极雾化作用 ，熔深大，对气泡逸出不利，所以采用交流。 MIG焊时，采用直流反接，无阴极雾化作用，也没有钨 极烧损。 1818 合金的接 3）焊
6、接工艺参数 焊接规范主要影响熔池在高温的停留时间，从而对氢的溶入 时间和析出时间产生影响。 TIG焊时，采用小线能量，采用较大的规范，高的焊速，减 少熔池存在时间，减小氢的溶入； MIG焊时，焊丝氧化膜的影响更为显著，不能通过减少熔池 时间来防止氢向熔池的溶入，所以通过降低焊速和提高焊接线能 量来增大溶池存在时间，有利于减少焊缝中的气孔。 1919 合金的接 4）保护气体中的水分和氧化性影响 采用高纯Ar或采用Ar+He改变（即提高）热容量，改 变溶池形状，使尖“V”型变为圆底型，延长溶池停留时间， 有利于气孔逸出； 或者采用Ar+0.51%O2，Ar+25%CO2，增强保护气氛 的氧化性，减
7、少氢。 2020 合金的接 5）表面状态的影响 不同的焊材、母材，其氧化膜性质不同，对气 孔的影响有差别。 MgO疏松，易吸水，产生气孔倾向大； MnO致密，不易吸水，气孔倾向小。 2121 合金的接 母材氧化膜引起的气孔（LF6，TIG) 2222 合金的接 6）环境因素的影响 环境因素主要是指温度和湿度。 0C以下，湿度不影响气孔的产生； 0C以上，温度越高，湿度越大，越易对气孔敏感。 另外，表面油污也可以导致气孔。 2323 合金的接 3. 铝合金焊接过程中形成的裂纹 铝合金是典型的二元或多元共晶合金，在焊接加热和冷 却过程很迅速，合金来不及建立平衡状态，固相和液相之间 的扩散来不及进行
8、，先结晶的为高熔点组元，后结晶的为低 熔点组元被排挤到焊缝中心，在焊接应力作用下发生开裂， 形成焊缝中心结晶裂纹。 2424 合金的接 铝合金接头中的结晶裂纹 2525 合金的接 铝合金接头热影响区中的液化裂纹 2626 合金的接 液化裂纹的说明 在母材的热影响区中，成 分为XC的铝合金在平衡状态下 ，t1温度下组织为+，t2时中 的组元开始向固溶体溶解，t3 时全部转化为固溶体。 2727 合金的接 液化裂纹的说明 在焊接快速加热条件下， 在t2 来不及溶解，达不到平衡 ，到t3时仍可能为+两相状态 ，t4时已超过共晶温度，中的 组元还未完全溶入固溶体，则 在和两相界面出现共晶液相 ，这种局
9、部液化在焊接应力下 沿晶界液膜形成“液化裂纹”。 2828 合金的接 （2）热裂纹的形成原因 1）拘束度的影响； 2）液固相距离宽，生成柱状晶，柱状 晶之间产生成分偏析，导致容易产生裂纹 ； 3）材料因素的影响： a）铝合金为共晶合金，裂纹倾向与 合金结晶温度区间大小有关系； 2929 合金的接 几种铝合金热裂倾向最大时的合金组元浓度(x m)： Al-Mg：x m=2% Mg； Al-Zn： x m=1012%Zn； Al-Si： x m=0.72%Si； Al-Cu： x m=2%Cu。 如果存在其他元素或杂质时，可能出现三元共 晶，其熔点比二元更低，结晶温度区间更大，更容 易产生热裂纹。
10、 3030 合金的接 b) 线膨胀系数大，是钢的1倍，在拘束条 件下焊接，容易产生较大的焊接应力，增大裂 纹倾向； c) 铝合金焊接过程中无相变，柱状晶粗大 ，容易偏析。 3131 合金的接 （3）热裂纹的影响因素 1）焊缝合金系统的影响 控制适量的易熔共晶，缩小结晶温度区间。 少量的易熔共晶增大热裂倾向，增大主要合金元素x m， 对热裂纹产生愈合作用。 焊接Al-Mg合金时采用Mg含量超过3.55%的焊丝； LF21 （Al-Mn）采用Mg含量超过8%的焊丝； 对热裂倾向大的LY合金采用含5%Si的Al-Si焊丝解决抗裂 问题。 3232 合金的接 2）变质剂的影响 Ti、Zr、V、B微量元
11、素作为变质剂，在焊接过程 中生成细小难熔质点，作为结晶时的非自发形核核心 ，细化晶粒，改善塑性，还能显著改善抗裂性能。 3333 合金的接 3）焊接规范的影响 采用热能集中的焊接方法，有利于快速进行焊接，防止形 成方向性强的粗大柱状晶，改善抗裂性。 采用小电流施焊，减小熔池过热； 增大焊速和提高电流都不利于抗裂。 因为提高焊速，促使焊接接头的应变速率，增大热裂倾向 。 3434 合金的接 5. 铝合金焊接中接头的等强性问题 （1）不可热处理合金（LF Al-Mg） 不可热处理铝合金的主要问题是晶粒粗化 （焊接热影响区温度超过再结晶温度，一般为 200300C，引起晶粒长大）而降低塑性，表现 为
12、接头强度低于母材。 3535 合金的接 冷作硬化铝Al-4Mg- 1Mn接头软化与焊接 峰值温度的关系 3636 合金的接 不可热处理铝合金焊接前后强度变化 3737 合金的接 影响因素 1）热影响区温度峰值越高，软化越明显 ； 2）焊前冷作强化程度越高，焊后失强越 明显，而且这种软化无法消除； 3）冷却速度对软化影响不大。 3838 合金的接 2）热处理强化合金（LD、LY、LC） 热处理铝合金的软化问题主要是“过时 效”软化。 严重程度取决于第二相的性质，也和 热循环特性有一定关系。 3939 合金的接 时效强化： 固溶度变化大的合金，加热至高温后急冷 ，都可形成过饱和固溶体SS，即固溶处
13、理。然后 常温或稍高温度加热，即可产生所谓的“时效”过 程而强化。 4040 合金的接 时效过程： 时效初期，SS中发生溶质原子偏聚形成局部富集GP区 ，随温度或时间延长，发展为一种共格过渡相，其 成分与平衡非共格相相同，但点阵不同而且未脱溶， 随温度或时间延长， ，转化为而脱溶析出。 “过时效” ： 一般在GP区合金发生强化， 微细共格相，开始出现时 强度进一步提高，一旦发生，向转化，强化作用降低 ，转变结束时强化作用消失，成为“过时效”。 4141 合金的接 焊接过程中，焊接温度超过过时效温度，产生过时效和 脱溶，所以导致强度损失。 无论退火态还是时效态下焊接，焊后不经热处理，接头 强度均
14、低于母材，特别是在时效态下焊接超硬铝，焊后即使 进行人工时效，接头强度系数（接头 / 母材）也没有超过 60%。 4242 合金的接 上海交通大学接工程研究所 Welding Engineering Institute of Shanghai Jiao Tong University 4343 合金的接 Al-Cu-Mg硬铝的时效过程是很快的，而Al-Zn-Mg合金的时 效过程是很慢的，说明前者比后者的第二相易于脱溶，所以在焊 后强度损失大。 另外Al-Cu-Mg在焊后560天自然时效对强度改善不明显，而 Al-Zn-Mg则在焊后4天自然时效，软化开始显著消失，30天后基 本消失。 Al-Zn
15、-Mg合金的这种自然时效消除焊接软化问题值得注意。 小件采用人工时效，大件采用自然时效。 4444 合金的接 铝合金接头的导电性、耐蚀性下降 原因是铸造组织的形成和合金元素的污染。 4545 媤媤 冰箱依靠保鲜这一技术创新成果的生命周期 很短；此外，美菱冰箱置身新经济的大环境 下，势必使美菱的保鲜技术加快传播过程， 从而迫使美菱面临如何有效获得保鲜冰箱产 生的超额利润的问题；最后，冰箱制冷原理 在根本上是和环境保护的大局势相对立的， 美菱不得不考虑，面临全球性的生态环境恶 化，冰箱业会受到怎样的影响。这样一来， 美菱冰箱的技术创新道路，就不仅仅止步于 保鲜冰箱，而是任重道远。 30 思考题：
16、1.什么是创新？创新是管理的一种职能吗 ？ 2.创新的主要内容有哪些？技术创新的源 泉有哪些？ 3.美菱冰箱技术创新的前提和背景是什么 ？ 4.美菱保鲜冰箱的技术创新内涵是什么？ 31 美国有一间生产牙膏的公司，产品优良，包装精美，深受广大消费者的喜爱，每年营业额蒸蒸日上。记 录显示，前十年每年的营业增长率为1020%，令董事部雀跃万分。 不过，业绩进入第十一年，第十二年及第十三年时，则停滞下来，每个月维持同样的数字。董事部对此 三年之业绩表现感到不满，便召开全国经理级高层会议，以商讨对策。 会议中，有名年轻经理站起来，对董事部说：我手中有张纸，纸里有个建议，若您要使用我的建议，必 须另付我五
17、万元！ 总裁听了很生气说：我每个月都支付你薪水，另有分红、奖励，现在叫你来开会讨论，你还要另外要 求万元，是否过分？ 总裁先生，请别误会。您支付的薪水，让我在平时卖力的为公司工作；但是，这是一个重大又有价值 的建议，您应该支付我额外的薪水。若我的建议行不通，您可以将它丢弃，一毫钱也不必付。但是，不 看您损失的必定不只五万元年轻的经理解释说。 好！我就看看它为何值这么多钱！总裁接过那张纸后，阅毕，马上签了一张五万元的支票给那位年 轻经理。那张纸上只写了一句话：将现在的牙膏开口扩大1毫米。 总裁马上下令更换新的包装。试想，每天早上，每个消费者多用1毫米的牙膏，每天牙膏的消费量将多 出多少倍呢？这个
18、决定，使该公司第十四年的营业额增加了32%。 一个小小的改变，往往会引起意料不到的效果。当我们面对新知识、新事物或新创意时，千万别将脑袋 封闭，置之于后，应该将脑袋打开1毫米，接受新知识、新事物。也许一个新的创见，能让我们从中获 得不少启示，从而改进业绩，改善生活，你说对不对？ 32 灗灗各手术科室同一病人一次住、各手术科室同一病人一次住 院期间的再次手术必须主动上报院期间的再次手术必须主动上报 ，并填写，并填写非计划再次手术登记非计划再次手术登记 本本，不得瞒报和漏报，如发生，不得瞒报和漏报，如发生 瞒报和漏报，一经查实，将按医瞒报和漏报，一经查实，将按医 院有关规定对科主任和当事人进院有关
19、规定对科主任和当事人进 行处罚。行处罚。 2323 n n 9 9、医务科在运行病历管理系统、医务科在运行病历管理系统 中采用实时监控的方式，随时发中采用实时监控的方式，随时发 现和预警再次手术的发生。现和预警再次手术的发生。 2424 n n 1010、手术科室在发生非计划再次、手术科室在发生非计划再次 手术后，应本着客观的态度从疾手术后，应本着客观的态度从疾 病的评估、术式的选择、围手术病的评估、术式的选择、围手术 期的管理、并发症的处理及感染期的管理、并发症的处理及感染 控制等各层面进行认真分析讨论控制等各层面进行认真分析讨论 ，以总结经验、汲取教训，提出，以总结经验、汲取教训，提出 整改措施，并认真整改，从而提整改措施，并认真整改，从而提 高手术质量，减少非计划再次手高手术质量，减少非计划再次手 术的发生。术的发生。 2525 n n 1111、医院每半年开展一次、医院每半年开展一次 “ “非计非计 划
