1、洛阳理工学院毕业设计（论文）I铝及铝合金焊接工艺研究摘 要铝 及 铝 合 金 是 工 业 中 应 用 最 广 泛 的 一 类 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
2、 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 。关键词：铝 及 铝 合 金 手 工 氩 弧 焊 焊 接 特 点 洛阳理工学院毕业设计（论文）II英文题目ABSTRACTAluminum and aluminum alloy is the most widely used in industry of a class of non-ferrous metal structure material, in aviation, aerospace, automotive, machinery manufacturi
3、ng, shipping and the chemical industry has a large application. Recent years, with science and technology and industrial economic development, to the aluminum alloy welding structure of the increasing demand, the aluminum alloy welding sex research will be further. The wide application of aluminum a
4、lloy aluminum alloy welding technology promoted the development, and welding technology development and expand the application field of aluminum alloy, aluminum alloy welding technology is therefore become one of the hot spot in the research.KEY WORDS: Aluminum and Aluminum alloy、Handmade Argon Arc
5、Welding、Welding characteristics洛阳理工学院毕业设计（论文）III目 录前 言 .1第一章 铝及铝合金发展情况行业需求预测及行业报告 .31.1.1 铝合金的发展情况 .31.1.2 行业需求预测 .31.1.3 行业报告 .4第二章铝及铝合金的性能分析其特点及焊接性 .52.1 铝及铝合金的分类分类成分和性能.52.1.1 铝合金的分类 .52.1.2 铝合金的性能 .82.1.3 铝合金的焊接性 .9第三章 铝及铝合金的焊接工艺 .103.1 铝合金的焊接难点.103.2 铝合金的焊接方法种类.103.3 铝用焊接材料选择.133.3.1 铝合金焊丝 .133
6、.3.2 铝合金焊条 .133.3.3 焊丝的选择应注意的问题 .143.4.铝合金焊接工艺方法.153.4.1 铝合金的钨极氩弧焊（TIG） .153.4.2 铝合金的熔化极氩弧焊（MIG ） .193.4.3 铝合金的激光焊 （） .213.4.4 铝合金的搅拌摩擦焊 （FSW） .223.4.5 铝合金的电子束焊接 .243.5.焊接常见缺陷及防治措施.26第四章铝及铝合金的焊接材料的应用 .304.1 铝及铝合金的焊接材料的应用.30第五章 .335.1 .33洛阳理工学院毕业设计（论文）IV5.1.1 .335.1.2 .335.2 .335.2.1 .335.2.2 .33结 论
7、.34谢 辞 .35参考文献 .36附 录 .38外文资料翻译 .39洛阳理工学院毕业设计（论文）1前 言人类社会的发展历程,是以材料为主要标志的。历史上,材料被视为人类社会进化的里程碑。对材料的认识和利用的能力,决定着社会的形态和人类生活的质量。1 万年以前,人类对石器进行加工,使之成为器皿和精致的工具,从而进入新石器时代。现在考古发掘证明我国在八千多年前已经制成实用的陶器,在六千多年前已经冶炼出黄铜,在四千多年前已有简单的青铜工具,在三千多年前已用陨铁制造兵器。我们的祖先在二千五百多年前的春秋时期已会冶炼生铁,比欧洲要早一千八百多年以上。18 世纪,钢铁工业的发展,成为产业革命的重要内容和
8、物质基础。19 世纪中叶,现代平炉和转炉镍管炼钢技术的出现,使人类真正进入了钢铁时代。同时，铜、铅、锌也大量得到应用,铝、镁、钛等金属相继问世并得到应用，相继越来越多铝及铝合金制品开始出现在我们的生活中。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。而怎样使铝及铝合金材料运用在我们生活中，这就是我们研
9、究的意义和目的。铝合金由于重量轻、比强度高、耐腐蚀性能好、无磁性、成形性好及低温性能好等特点而被广泛的应用于各种焊接结构产品中。因此提高铝合金焊接的生产率和焊接质量，减少焊接缺陷存在的高效焊接方法已成为实际生产的迫切要求。本文综述了铝合金几种不同的的焊接工艺：钨极氩弧焊（TIG）、熔化极氩弧焊（MIG）、搅拌摩擦焊（FSW），及其焊接和特点，并指出在焊接中存在的问题以及未来的发展趋势。随着这些相关行业的快速发展，铝合金材料的发展也已经形成一个良性的产业链，轻量化等优点也将让铝合金材料越来越多的进入更多的行业来替代以前的材料，其发展在这些行业中倍受青睐，相信铝合金材料在未来的发展中会有更大更好的
10、发展。洛阳理工学院毕业设计（论文）2洛阳理工学院毕业设计（论文）3第一章 铝及铝合金发展情况行业需求预测及行业报告1.1.1 铝合金的发展情况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、船舶铝合金及化学工业中已大量应用。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。铸造铝合金产业发展迅速，截止至 2011 年再生系铸造铝合金产量已经达到 428 万吨，再原生系铸造铝合金产量升至 184 万吨。随着全球经济增长及铝型材用途不断扩展，全球铝型材的消耗量由 2001 年约 869 万吨增长至 2009 年约 1550 万吨，年复合增长率约为
11、7.5%。预计 2012 年，全球铝型材消费量将达约 1669 万吨。2012 年 6 月我国共出口铝合金锭 41,102 吨，同比 2011 年减少 21.53%，环比 5 月份减少 20.86%，同比环比均出现较为明显的下滑。我国铝合金板材料在未来五年的发展中的需求量将持续上涨。预计在 2015 年我国新能源汽车累计产销量将超过 50 万辆，乘用车需求超过 1200 万辆，届时，对铝合金板材的需求量将达到 17 万吨每年。在未来五年，我国将迎来铝合金板材发展的黄金时期。铝合金材料是我国铸造产业重点发展的新型材料，同时，它也将会被广泛的运用到其他行业，尤其是汽车、航空行业，另外，在近几年来，
12、“ 铝代铜“ 现象的出现，也让新型铝合金材料成为电缆行业的新宠，随着这些相关行业的快速发展，铝合金材料的发展也已经形成一个良性的产业链，轻量化等优点也将让铝合金材料越来越多的进入更多的行业来替代以前的材料，其发展在这些行业中倍受青睐，相信铝合金材料在未来的发展中会有更大更好的发展。1.1.2 行业需求预测铝加工产品应用广泛，建筑、汽车、高铁、飞机、电子等均用到铝材品种，市场存在很大需求。铝合金作为高性能轻型合金材料，将是新材料“十二五“ 规划中重点发展的新材料之一，并配套专项工程予以支持，电网投资为铝消费提供新亮点。在“ 十二五 “期间，电线电缆行业将进入需求爆发期，而发展特高压将是电网发展的
13、重中之重。预计“ 十二五“ 期间我国将投资超过 5000 亿元。2012 年全国洛阳理工学院毕业设计（论文）4计划新开工城镇保障性安居工程 700 万套以上，基本建成 500 万套，按目前装修标准，每平米所消耗的铝合金更多，约 1.4-1.5 公斤来计算，将使 2012 年内的铝合金需求量增加 35-37.5 万吨。此外，我国目前的城市化率仅为 46%，城市化的发展将有效增加对铝的需求。随着汽车节能、减轻重量的诉求，汽车用铝板将逐渐替代钢板，未来，汽车用铝板将有很大的市场，主要用于汽车引擎盖和车门。铝合金车轮是铝合金在汽车上第二个应用广泛的领域。因为质轻、散热性好并具有良好的外观，铝合金车轮逐
14、渐代替了钢轮毂。1.1.3 行业报告 中国新材料产业“十二五”发展规划中指出，把铝合金将作为我国未来五年内重点发展的新型材料，我国铝合金板材料在未来五年的发展中的需求量将持续上涨。预计在 2015 年我国新能源汽车累计产销量将超过 50 万辆，乘用车需求超过 1200 万辆，届时，对铝合金板材的需求量将达到 17 万吨每年。在未来五年，我国将迎来铝合金板材发展的黄金时期。铝合金材料是我国铸造产业重点发展的新型材料，同时，它也将会被广泛的运用到其他行业，尤其是汽车、航空行业，另外，在近几年来，“铝代铜”现象的出现，也让新型铝合金材料成为电缆行业的新宠，随着这些相关行业的快速发展，铝合金材料的发展
15、也已经形成一个良性的产业链，轻量化等优点也将让铝合金材料越来越多的进入更多的行业来替代以前的材料，其发展在这些行业中倍受青睐，相信铝合金材料在未来的发展中会有更大更好的发展。洛阳理工学院毕业设计（论文）5第二章铝及铝合金的性能分析其特点及焊接性2.1 铝及铝合金的分类分类成分和性能2.1.1 铝合金的分类铝合金可分为变形铝合金（双分为非热处理强化铝合金、热处理强化铝合金两类）铸造铝合金。变形铝合金是指经不同的压力加工方法制成的板、带、管、型、条等半成品材料；铸造铝合金以合金铸锭供应。铝合金分类示意见图 1-1。铝合金的分类及性能特点按 GB/T31901996 和GB/T164741966 的
16、规定，铝合金牌号命名的基本原则是：可直接采用国际四位数字体系牌号。四位字符牌号的第一位、第三位、第四位为阿拉伯数字，第二位为英文大写字母。2为 AlCu 系，3为 AlMn 系，4 为 AlSi 系，5为 AlMg 系，6为Al MgSi 系，7 为 AlZn 系，8为 Al其他元素，9为Al备用系。样，我国变形铝合金的牌号表示法与国际上的通用方法基本一致。表 2.1 铝合金的分类及性能特点分类 合 金 名 称 合 金 系 性 能 特 点 示 例Al-Mn 3A21变形铝合金非 热处 理强 防锈铝Al-Mg抗 蚀 性、压 力 加 工 性 与 焊 接 性 能好，但 强 度 较 低5A05洛阳理工
17、学院毕业设计（论文）6化铝 合金硬 铝 Al-Cu-Mg 力 学 性 能 高 2A11,2A12超 硬 铝 Al-Cu-Mg-Zn 硬 度 强 度 最 高 7A04,7A09Al-Mg-Si-Cu 2A14,2A50热 处理 强化 铝合 金锻 铝Al-Cu-Mg-Fe-Ni锻 造 性 能 好耐 热 性 能 好 2A70,2A80简 单 铝 硅 合 金 Al-Si铸 造 性 能 好，不 能 热 处 理 强化 ，力学 性 能 较 低ZL102Al-Si-Mg ZL101Al-Si-Cu ZL107Al-Si-Mg-Cu ZL105,ZL110特 殊 铝 硅 合 金Al-Si-Mg-Cu-Ni铸 造 性 能 良 好，可 热 处 理 强 化， 力 学 性 能 较 高ZL109铝 铜 铸 造 合 金 Al-Cu耐 热 性 好，铸 造 性 能 与 抗 蚀 性 差ZL201铝 镁 铸 造 合 金 Al-Mg力 学 性 能 高，抗 蚀 性 好ZL301铝 锌 铸 造 合 金 Al-Zn能 自 动 淬 火，宜 于 压 铸ZL401铸造铝合金铝 稀 土 铸 造 合 金Al-Re 耐 热 性 能 好 非热处理强化铝合金非热处理强化铝合金通过加工硬化、固溶强化提高力学性能，特点是强度中等、塑性及耐蚀性好，又称防锈铝，原先代号为 LF。AlMn 合金和 AlMg
