发布时间 : 星期六 文章2A12铝合金焊接工艺设计更新完毕开始阅读af705e21d1f34693dbef3e2f
重庆科技学院 材料焊接性课程设计 材控12-02
目录
第一章 2A12铝合金概述 ............................................................................................................. 2 第二章 2A12铝合金材料成分和力学性能 ................................................................................. 2
2.1 2A12铝合金材料成分 .................................................................................................... 2 2.2 2A12铝合金力学性能 .................................................................................................... 3 第三章 2A12铝合金材料焊接性分析 ......................................................................................... 3
3.1焊缝中的气孔 ..................................................................................................................... 3
3.1.1熔焊时形成气孔的原因 .......................................................................................... 3 3.1.2防止焊缝气孔的途径 .............................................................................................. 4 3.2焊接热裂纹 ......................................................................................................................... 6
3.2.1铝合金焊接热裂纹的特点及形成原因 .................................................................. 6 3.2.2防止焊接热裂纹的途径 .......................................................................................... 7 3.3焊接接头的“等强性” ..................................................................................................... 9 3.4焊接接头的耐蚀性 ........................................................................................................... 10 3.5其他焊接缺陷 ................................................................................................................... 11 第四章 2A12铝合金平板对接焊接工艺 ................................................................................... 11
4.1焊前准备和预热 ............................................................................................................... 11
4.1.1化学清理 ................................................................................................................ 12 4.1.2机械清理 ................................................................................................................ 12 4.1.3焊前预热 ................................................................................................................ 12 4.1.4垫板........................................................................................................................ 12 4.2焊接方法........................................................................................................................... 13 4.3坡口设计........................................................................................................................... 14 4.4焊接材料........................................................................................................................... 15 4.5焊接参数........................................................................................................................... 15 4.6焊接变形及控制 ............................................................................................................... 16 4.焊后处理 .............................................................................................................................. 16
4.7.1清理残渣 ................................................................................................................ 16 4.7.2焊件的表面处理 .................................................................................................... 17 4.7.3焊后热处理 ............................................................................................................ 20 4.8焊缝的整形和焊缝缺陷的返修 ....................................................................................... 20 第五章 2A12铝合金平板对接焊缝质量及探伤要求................................................................ 20
5.1表面质量........................................................................................................................... 21 5.2无损检测（RT）............................................................................................................... 21 第六章 2A12铝合金焊接工艺卡 ............................................................................................... 22 参考文献......................................................................................................................................... 23
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第一章 2A12铝合金概述
2A12（LY12）硬铝合金是一种共晶型高强度硬铝合金，属于Al-Cu-Mg 系合金，2A12是一种极易被氧化的材料，在空气中容易与氧结合生成紧密结实的A12O3氧化薄膜(厚度约0．1 m)。这些薄膜的熔点高达2050％ ，密度3．950kg／m ～4．10kg／m ，约为铝的1．4倍，它会吸附水分，在焊接过程中形成气孔、夹渣等缺陷，从而降低了焊接接头的力学性能。可进行热处理强化，在退火和刚淬火状态下塑性中等，电焊焊接良好，用气焊和氩弧焊时有形成晶间裂纹的倾向，在淬火和冷作硬化后的可切削性尚好，退火后可切削性低；抗蚀性不高，常采用阳极氧化处理与涂漆方法或表面加包铝层以提高其抗腐蚀能力。由于密度小、强度高、耐蚀性好、无磁性、成形性好以及低温性能好等特点而广泛应用于工业领域。具有优良的综合力学性能，有利于结构件的轻量化，在航空、航天、舰船制造等领域。用于制造各种承受高载荷的零件和结构件，如飞机的骨架、蒙皮、翼肋、翼梁、隔框零件铆钉等在150℃以下工作的零件。在制作高载荷零件时有被LC4取代的趋势。
第二章 2A12铝合金材料成分和力学性能
2A12铝合金为变形铝合金，属于热处理强化、Al-Cu-Mg 系合金。
2.1 2A12铝合金材料成分
经查标准GB/T3190—1996，2A12铝合金的化学成分具体数值见表1：
2A12（LY12）硬铝合金是一种共晶型高强度硬铝合金，属于Al-Cu-Mg 系合金。
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2.2 2A12铝合金力学性能
经查标准GB/T3190—1996，2A12铝合金的化学成分具体数值见表2：
材料状态 淬火+自然时效 退火 包铝的，淬火+自然时效 包铝的，退火 表2 2A12铝合金的力学性能 抗拉强度 屈服强度 伸长率 断面收缩率 Ψ(%) 30 55 — — 硬度 HBW 105 42 105 42 σs/MPa 470 210 430 180 σb/MPa 330 110 300 100 δ(%) 17 18 18 18 第三章 2A12铝合金材料焊接性分析
2A12(LY12)是典型的硬铝合金，合金系统是：Al— Cu—Mg，它的焊接性较差。
3.1焊缝中的气孔
2A12铝合金熔焊时最常见的焊接缺陷就是焊缝气孔。
3.1.1熔焊时形成气孔的原因
氢是铝及铝合金熔焊时产生气孔的主要原因，氢的来源是弧柱气氛中的水分、焊接材料以及母材表面氧化膜所吸附的水分对焊缝气孔的产生有重要的影响。由于液态铝合金溶解氢的能力很强，在凝固过程中氢来不及析出而聚集在焊缝中形成气孔。
（1）弧柱气氛中水分的影响。弧柱气氛中的氢之所以能使焊缝形成气孔，与它在铝中的溶
图3-1氢在铝中的溶解度
（PH2=101kPa）
解度有很大的关系。由图3-1可见，平衡条件下氢的溶解度沿图中的实线变化，
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凝固点时可从0.69mL/100g突降到0.036mL/100g，相差约20倍（在钢中只相差不到2倍），这是氢易使铝焊缝产生气孔的重要原因之一。
弧柱空间或多或少存在一定量的水分，尤其在潮湿季节或湿度大的地区进行焊接时，由弧柱气氛中水分分解而来的氢，溶入过热的熔融金属中，凝固时来不及析出成为焊缝气孔。这是形成的气孔具有白亮内壁的特征。MIG焊时，焊丝以细小熔滴形式通过弧柱落入熔池，由于弧柱温度高，熔滴比表面积大，熔滴金属易于吸收氢。而且在焊接2A12铝合金时保护气体中的含水量也是非常重要的，一般需要小于0.08%才能使焊接时过渡到焊缝中的氢含量更少。
（2）氧化膜中水分的影响。在正常的焊接条件下，对于气氛中的水分已严格控制，这时，焊丝或工件氧化膜中所吸附的水分将是生成焊缝气孔的主要原因。氧化膜不致密、吸水性强的铝合金（如Al-Mg合金），比氧化膜致密的纯铝具有更大的气孔倾向。因为Al-Mg合金的氧化膜由A12O3和MgO构成，而MgO越多，形成的氧化膜越不致密，更易于吸附水分；纯铝的氧化膜只由A12O3构成，比较致密，相对来说吸水性要小。MIG焊时，由于熔深大，坡口端部的氧化膜能迅速熔化，有利于氧化膜中水分的排除，氧化膜对焊缝气孔的影响就小很多。
(3)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。
（4）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。
（5）焊接工艺参数。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。
3.1.2防止焊缝气孔的途径
防止焊缝中的气孔可从两方面着手：一是限制氢溶入熔融金属，或者是减少氢的来源，或者减少氢与熔融金属作用的时间（如减少熔池熙吸氢时间）；二是尽量促使氢自熔池逸出，即在熔池凝固之前使氢以气泡形式及时排出，这就要改
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