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1、关于异种材料的焊接第一张，PPT共七十七页，创作于2022年6月8.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点异种材料的分类、组合及焊接性特点_ 8.1.1 异种材料的分类和组合异种材料的分类和组合_ 8.1.2 异种材料的焊接性特点异种材料的焊接性特点_ 1、异种材料焊接的困难、异种材料焊接的困难 2、影响异种材料焊接性的因素、影响异种材料焊接性的因素 3、异种材料焊接方法、异种材料焊接方法 4、异种焊接材料的选用、异种焊接材料的选用第二张，PPT共七十七页，创作于2022年6月8.1 异种材料的分类、组合及焊接性特点异种材料的分类、组合及焊接性特点8.1.1 异种材料的分类和组合异种材料的分类和
2、组合表表8-1 异种材料焊接的分类、组合及特点异种材料焊接的分类、组合及特点分类 异种材料焊接组合焊接问题实例1异种钢焊缝化学成分不均匀、熔合区塑性降低(脆性层)、产生裂纹（应力分布不均匀）如珠光体钢与奥氏体钢的焊接、复合钢的焊接结构等2钢与有色金属氧化导致的未熔合、气孔、裂纹、接头力学性能低 如钢与铝的焊接、钢与铜的 焊接等3异种有色金属氧化性导致的未熔合、脆性相、气孔、裂纹 如铜与铝的焊接、铝与钛的 焊接等4金属与非金属界面结合（润湿性）差、脆性相、裂纹接头性能下降 如钢与石墨的焊接、金属与陶 瓷的焊接、金属间化合物与钢 的焊接第三张，PPT共七十七页，创作于2022年6月（1）母材金相组
3、织相同，但焊缝金属与母材基体合金系及组织性）母材金相组织相同，但焊缝金属与母材基体合金系及组织性能不同的异种钢焊接构件能不同的异种钢焊接构件 如低碳钢铬钼耐热钢，如低碳钢铬钼耐热钢，1Cr18Ni9Ti与高与高Ni奥氏体钢之间的焊接，奥氏体钢之间的焊接，这一类实际上属于同种钢焊接构件，但当采用的焊接材料与母材的成分这一类实际上属于同种钢焊接构件，但当采用的焊接材料与母材的成分差别较大时，也会产生类似于异种钢焊接中的问题差别较大时，也会产生类似于异种钢焊接中的问题异种钢的焊接异种钢的焊接（2）母材金相组织不同的异种钢焊接构件）母材金相组织不同的异种钢焊接构件 如珠光体钢铬镍奥氏体钢、珠光体钢高铬
4、铁素体钢如珠光体钢铬镍奥氏体钢、珠光体钢高铬铁素体钢（3）复合钢焊接构件）复合钢焊接构件 用低碳钢或低合金钢作基层，用不锈钢或有色金属（用低碳钢或低合金钢作基层，用不锈钢或有色金属（Ti、Cu、Al）作复层，采用复合轧制、爆炸焊、堆焊等制成的双）作复层，采用复合轧制、爆炸焊、堆焊等制成的双 金属板材。金属板材。第四张，PPT共七十七页，创作于2022年6月 用于用于耐磨耐磨的异种金属焊接构件的异种金属焊接构件 如高碳钢、各种合金钢、高锰钢、硬质合金等如高碳钢、各种合金钢、高锰钢、硬质合金等不同用途的异种材料的焊接不同用途的异种材料的焊接 用于用于耐热耐热的异种金属焊接构件的异种金属焊接构件 如
5、不锈钢、耐热钢、镍基合金、钴基合金等如不锈钢、耐热钢、镍基合金、钴基合金等 用于用于耐腐蚀耐腐蚀的异种金属焊接构件的异种金属焊接构件 如不锈钢、镍基合金、铜、铝、钛及其合金等如不锈钢、镍基合金、铜、铝、钛及其合金等 用于用于减轻装备重量减轻装备重量的异种金属焊接构件的异种金属焊接构件 如钛、铝、镁及其合金等，主要用于航空航天、运载火箭等如钛、铝、镁及其合金等，主要用于航空航天、运载火箭等 提高提高电磁性能电磁性能的异种金属焊接构件的异种金属焊接构件 如银、铜、铍及其合金等，主要用于电子电器等如银、铜、铍及其合金等，主要用于电子电器等第五张，PPT共七十七页，创作于2022年6月8.1.2 异种
6、材料的焊接性特点异种材料的焊接性特点第六张，PPT共七十七页，创作于2022年6月第七张，PPT共七十七页，创作于2022年6月第八张，PPT共七十七页，创作于2022年6月3、异种材料焊接方法、异种材料焊接方法1）熔焊：）熔焊：应用广泛应用广泛 焊条电弧焊、气体保护焊、电子束焊、激光焊等焊条电弧焊、气体保护焊、电子束焊、激光焊等 应采用小电流、高速焊，或者在坡口一侧或两侧堆焊中间合金过应采用小电流、高速焊，或者在坡口一侧或两侧堆焊中间合金过渡层，来降低稀释率，防止互扩散导致的接头部位的成分或组织不均渡层，来降低稀释率，防止互扩散导致的接头部位的成分或组织不均匀。匀。焊条电弧焊焊条电弧焊：工艺
7、简便，操作灵活，适应性强：工艺简便，操作灵活，适应性强 薄件用薄件用TIG焊，厚件：焊，厚件：MIG或或MAG焊焊电子束焊、激光焊电子束焊、激光焊：热源密度集中，温度高，焊缝窄：热源密度集中，温度高，焊缝窄 而深，焊接质量好。而深，焊接质量好。熔焊、压焊、钎焊熔焊、压焊、钎焊第九张，PPT共七十七页，创作于2022年6月3、异种材料焊接方法、异种材料焊接方法2）压焊：）压焊：压焊基体通常并不熔化，焊接温度低于金属的熔点。有的压焊基体通常并不熔化，焊接温度低于金属的熔点。有的也加热至熔化状态，然后加压将液态金属挤出，但仍以固相结也加热至熔化状态，然后加压将液态金属挤出，但仍以固相结合而形成接头。
8、合而形成接头。电阻焊、冷压焊、扩散焊、摩擦焊电阻焊、冷压焊、扩散焊、摩擦焊等等另：钎焊：熔焊方法难连接的陶瓷、复合材料等另：钎焊：熔焊方法难连接的陶瓷、复合材料等第十张，PPT共七十七页，创作于2022年6月4、异种焊接材料的选用、异种焊接材料的选用选用一般原则：选用一般原则：1）保证焊接接头的使用性能，根据接头两侧）保证焊接接头的使用性能，根据接头两侧焊接性较焊接性较 差差或或强度较低强度较低的材料的材料选择焊接材料选择焊接材料；2）保证焊缝金属具有一定的）保证焊缝金属具有一定的致密性，无气孔、夹杂致密性，无气孔、夹杂或或 仅有单个小孔与夹杂，但数量在长度范围内不超过仅有单个小孔与夹杂，但数
9、量在长度范围内不超过 规定值规定值第十一张，PPT共七十七页，创作于2022年6月3）应具有良好的工艺性能，即在焊接接头区内）应具有良好的工艺性能，即在焊接接头区内不出现不出现 热裂纹和冷裂纹热裂纹和冷裂纹，能够适应各种空间位置的焊接，能够适应各种空间位置的焊接，有一定的生产效率有一定的生产效率4）保证焊缝金属具有所要求的）保证焊缝金属具有所要求的特性特性，包括热强性、耐，包括热强性、耐 热性、耐腐蚀性和耐磨性等热性、耐腐蚀性和耐磨性等5）为了改善异种金属焊接性能，对不能形成固溶体的）为了改善异种金属焊接性能，对不能形成固溶体的 异种金属，可在两种被焊金属之间加能形成固溶体异种金属，可在两种被
10、焊金属之间加能形成固溶体 的的中间过渡层中间过渡层第十二张，PPT共七十七页，创作于2022年6月8.2 异种钢的焊接异种钢的焊接_ 8.2.1 异种钢的焊接性分析异种钢的焊接性分析_ 1、焊缝成分的稀释（熔合比）、焊缝成分的稀释（熔合比）2、熔合过渡区的形成、熔合过渡区的形成 3、接头区应力状态、接头区应力状态 8.2.2 异种钢的焊接工艺特点异种钢的焊接工艺特点_ 1、焊接方法及焊接材料、焊接方法及焊接材料 2、焊接工艺要点、焊接工艺要点 8.2.3 不锈复合钢的焊接不锈复合钢的焊接 1、不锈复合钢的焊接性分析、不锈复合钢的焊接性分析 2、焊接材料、焊接材料 3、复合钢的焊接工艺要点、复合
11、钢的焊接工艺要点第十三张，PPT共七十七页，创作于2022年6月8.2 异种钢的焊接异种钢的焊接8.1.1 异种钢的焊接性分析异种钢的焊接性分析以以奥氏体奥氏体-珠光体珠光体异种钢焊接为例异种钢焊接为例 不但要考虑珠光体钢的焊接问题（冷裂纹、热裂纹、不但要考虑珠光体钢的焊接问题（冷裂纹、热裂纹、层状撕裂、再热裂纹、层状撕裂、再热裂纹、HAZ脆化和软化）和奥氏体不锈脆化和软化）和奥氏体不锈钢的焊接问题（热裂纹、晶间腐蚀、接头等强性），而且钢的焊接问题（热裂纹、晶间腐蚀、接头等强性），而且还必须考虑两种钢焊接时产生的新问题。还必须考虑两种钢焊接时产生的新问题。第十四张，PPT共七十七页，创作于20
12、22年6月1、焊缝成分的稀释（熔合比）、焊缝成分的稀释（熔合比）母材溶入焊缝后使其合金元素比例发生变化：母材溶入焊缝后使其合金元素比例发生变化：稀释：焊缝中合金元素比例减小稀释：焊缝中合金元素比例减小合金化：焊缝中合金元素比例增加合金化：焊缝中合金元素比例增加 稀释或合金化的程度取决于稀释或合金化的程度取决于熔合比，熔合比，即即基体金属在焊缝中所占的百分比基体金属在焊缝中所占的百分比应尽量选择应尽量选择熔合比小的焊接方法熔合比小的焊接方法第十五张，PPT共七十七页，创作于2022年6月1、焊缝成分的稀释（熔合比）、焊缝成分的稀释（熔合比）第十六张，PPT共七十七页，创作于2022年6月1、焊缝
13、成分的稀释（熔合比）、焊缝成分的稀释（熔合比）第十七张，PPT共七十七页，创作于2022年6月1、焊缝成分的稀释（熔合比）、焊缝成分的稀释（熔合比）第十八张，PPT共七十七页，创作于2022年6月 熔合比取决于多种因素：坡口形式、焊接参数和金属的熔化熔合比取决于多种因素：坡口形式、焊接参数和金属的熔化特性、导热性等。特性、导热性等。坡口角度越大，熔合比越小，熔合比在各堆焊层之间的变化坡口角度越大，熔合比越小，熔合比在各堆焊层之间的变化很大；很大；坡口角度越小，熔合比越大，熔合比在各堆焊层之间的变化坡口角度越小，熔合比越大，熔合比在各堆焊层之间的变化很小；很小；第十九张，PPT共七十七页，创作于
14、2022年6月珠光体钢对焊缝金属的稀释作用：珠光体钢对焊缝金属的稀释作用：珠光体钢合金元素少，奥氏体不锈钢元素多，在焊接过珠光体钢合金元素少，奥氏体不锈钢元素多，在焊接过程中珠光体钢母材的熔化会对焊缝金属有稀释作用，使得程中珠光体钢母材的熔化会对焊缝金属有稀释作用，使得焊缝金属中含焊缝金属中含Ni量、量、Cr量减少，焊缝金属奥氏体化元素量减少，焊缝金属奥氏体化元素含量减少，可能在焊缝中产生含量减少，可能在焊缝中产生M，使焊缝性能变坏，严，使焊缝性能变坏，严重时产生裂纹。重时产生裂纹。第二十张，PPT共七十七页，创作于2022年6月图图8-2 奥氏体异种钢的焊缝组织图奥氏体异种钢的焊缝组织图适于
15、大多数使用条件的焊缝金属成分，奥适于大多数使用条件的焊缝金属成分，奥氏体氏体+3%8%铁素体铁素体第二十一张，PPT共七十七页，创作于2022年6月图图8-4 Q235+1Cr18Ni9焊接舍夫勒图焊接舍夫勒图1Cr18Ni9奥氏体钢为奥氏体钢为a点，点，Q235低碳钢为低碳钢为b点，点，f点为平均成分点为平均成分Q235低碳钢低碳钢+1Cr18Ni9奥氏体钢的焊接奥氏体钢的焊接 熔合比：熔合比：3040%采用采用E308-16焊条焊条(c点点)：对应对应g-h段，段，A+M组织组织E310-15焊条焊条(e点点)：对应对应k-l段，单相段，单相A区，抗裂性较差区，抗裂性较差 E309-15焊
16、条焊条(d点点)：对应对应i-j段，段，A+5%F双相组织，抗裂性较好双相组织，抗裂性较好第二十二张，PPT共七十七页，创作于2022年6月第二十三张，PPT共七十七页，创作于2022年6月2、熔合过渡区的形成、熔合过渡区的形成（1）熔合区马氏体脆性层）熔合区马氏体脆性层 焊接珠光体钢与奥氏体钢接头时，熔池边缘的液态焊接珠光体钢与奥氏体钢接头时，熔池边缘的液态金属温度较低，流动性较差，导致熔化的母材与填充金属温度较低，流动性较差，导致熔化的母材与填充金属不能充分地混合。在靠近珠光体钢一侧熔合线的金属不能充分地混合。在靠近珠光体钢一侧熔合线的焊缝金属中，形成一层与内部焊缝金属成分不同的过焊缝金属
17、中，形成一层与内部焊缝金属成分不同的过渡层。过渡层中的高硬度马氏体组织会使脆性增加，渡层。过渡层中的高硬度马氏体组织会使脆性增加，塑性显著下降，从而降低了焊接结构的可靠性。塑性显著下降，从而降低了焊接结构的可靠性。熔合区马氏体层的宽度与焊接工艺和填充材料有关熔合区马氏体层的宽度与焊接工艺和填充材料有关 第二十四张，PPT共七十七页，创作于2022年6月2、熔合过渡区的形成、熔合过渡区的形成距离距离m 焊缝焊缝Cr、Ni含量较高，单相含量较高，单相奥氏体奥氏体图图8-5 低碳钢与低碳钢与Cr25-Ni20焊缝熔合区附近合金元素的分布焊缝熔合区附近合金元素的分布焊缝焊缝Cr、Ni含量较低，快含量较
18、低，快冷时可能形成冷时可能形成M第二十五张，PPT共七十七页，创作于2022年6月图图8-5 Cr5Mo-Ni13焊缝熔合区附近合金元素的分布焊缝熔合区附近合金元素的分布Cr5Mo-Ni13焊缝熔合区附近合金元素的分布焊缝熔合区附近合金元素的分布第二十六张，PPT共七十七页，创作于2022年6月图图8-7 在奥氏体焊缝靠近碳钢一侧的过渡层在奥氏体焊缝靠近碳钢一侧的过渡层(a)母材比例的变化母材比例的变化(b)合金元素质量分数的变化合金元素质量分数的变化离熔合线越近，珠光体钢的稀释作用越强烈，过渡层中离熔合线越近，珠光体钢的稀释作用越强烈，过渡层中Cr、Ni含量越少，含量越少，一般情况下，过渡层
19、一般情况下，过渡层Ni的质量分数的质量分数25mm时，可先用结构钢焊条焊接基层，时，可先用结构钢焊条焊接基层，用纯铁焊条焊接一层过渡层，最后用不锈钢焊条焊接复层。用纯铁焊条焊接一层过渡层，最后用不锈钢焊条焊接复层。第五十张，PPT共七十七页，创作于2022年6月表表 8-5 不锈复层钢板焊接材料的选用不锈复层钢板焊接材料的选用第五十一张，PPT共七十七页，创作于2022年6月3.复合钢的焊接工艺要点复合钢的焊接工艺要点焊条电弧焊、埋弧焊、氩弧焊、焊条电弧焊、埋弧焊、氩弧焊、CO2气体保护焊气体保护焊1）焊接方法）焊接方法 常用常用氩弧焊氩弧焊焊接焊接复层和过渡层复层和过渡层，用，用埋弧焊和焊条
20、埋弧焊和焊条电弧焊焊电弧焊焊接接基层基层。第五十二张，PPT共七十七页，创作于2022年6月图图813 去掉复层金属的复合钢板焊接坡口形式去掉复层金属的复合钢板焊接坡口形式2)坡口形式坡口形式 薄板可用薄板可用I型坡口；型坡口；厚板可用厚板可用V、U、X、V和和U型复合坡口；型复合坡口；双面焊尽可能采用双面焊尽可能采用X型坡口型坡口 去掉复层金属坡口：去掉复层金属坡口：也可以在接头背面一小段距离内进行机械也可以在接头背面一小段距离内进行机械加工，去掉复层金属，以确保焊第一道基层焊道不受复层金属加工，去掉复层金属，以确保焊第一道基层焊道不受复层金属的过大稀释的过大稀释 第五十三张，PPT共七十七
21、页，创作于2022年6月3）焊接顺序）焊接顺序 先焊基层，再焊过渡层，最后焊复层先焊基层，再焊过渡层，最后焊复层 保证焊接接头具有较好的耐蚀性保证焊接接头具有较好的耐蚀性图图813 复合钢板焊接顺序复合钢板焊接顺序 采用从基体侧施焊，将复层面焊缝磨光，在上面堆焊。采用从基体侧施焊，将复层面焊缝磨光，在上面堆焊。基层与复层各自采用各自合适的焊材基层与复层各自采用各自合适的焊材 基层复层的过渡区应选用基层复层的过渡区应选用Cr、Ni含量足够的奥氏体填充金含量足够的奥氏体填充金属来焊接过渡区属来焊接过渡区防止出现淬硬组织防止出现淬硬组织第五十四张，PPT共七十七页，创作于2022年6月（3）焊后热处
22、理）焊后热处理 也可采用也可采用喷丸喷丸处理复合钢的不锈钢部分，使材料表面形处理复合钢的不锈钢部分，使材料表面形成残余压缩应力，从而防止应力腐蚀裂纹的发生。成残余压缩应力，从而防止应力腐蚀裂纹的发生。不锈复合钢热处理时，复合交接面上会产生碳元素从基层想复不锈复合钢热处理时，复合交接面上会产生碳元素从基层想复层的扩散，并随温度升高，保温时间延长而加剧。层的扩散，并随温度升高，保温时间延长而加剧。不锈复合钢的焊接接头，一般不进行复层的固溶处理，也不进行不锈复合钢的焊接接头，一般不进行复层的固溶处理，也不进行消除应力热处理。消除应力热处理。对于极厚的复合钢的焊接中，在基层焊完后进行消除焊接残余对于极
23、厚的复合钢的焊接中，在基层焊完后进行消除焊接残余应力热处理，再焊过渡层和复层。应力热处理，再焊过渡层和复层。第五十五张，PPT共七十七页，创作于2022年6月8.3 钢与有色金属的焊接钢与有色金属的焊接_ 8.3.1 钢与有色金属的焊接性特点钢与有色金属的焊接性特点_ 1、焊接裂纹、焊接裂纹 2、生成脆性化合物、生成脆性化合物 3、焊缝中的气孔、焊缝中的气孔 8.3.2 钢与铝及铝合金的焊接钢与铝及铝合金的焊接_ 1、焊接性分析、焊接性分析 2、焊接工艺要点、焊接工艺要点 8.3.3 钢与铜及铜合金的焊接钢与铜及铜合金的焊接 1、焊接性分析、焊接性分析 2、焊接工艺要点、焊接工艺要点第五十六张
24、，PPT共七十七页，创作于2022年6月铝、铜、镍、钛铝、铜、镍、钛等有色金属具有良好的耐蚀性，较等有色金属具有良好的耐蚀性，较高的比强度以及在低温下能保持良好的力学性能等特高的比强度以及在低温下能保持良好的力学性能等特点。点。有色钢复合制品有色钢复合制品：提高复合性能，导热导电，：提高复合性能，导热导电，耐蚀，提高焊接产品的使用寿命，节约材料。耐蚀，提高焊接产品的使用寿命，节约材料。应用应用：航空、汽车、化工、国防：航空、汽车、化工、国防8.3 钢与有色金属的焊接钢与有色金属的焊接第五十七张，PPT共七十七页，创作于2022年6月8.3.1 钢与有色金属的焊接性特点钢与有色金属的焊接性特点焊
25、接焊接 裂纹裂纹 熔点熔点差别大：焊接时低熔点的母材先熔化，而高差别大：焊接时低熔点的母材先熔化，而高熔点的母材仍处在固体加热状态，二者难以熔合。熔点的母材仍处在固体加热状态，二者难以熔合。导热系数、线膨胀系数导热系数、线膨胀系数差别大，接头差别大，接头热应力大。热应力大。接头处生成低熔点接头处生成低熔点共晶共晶、晶界偏析、晶界偏析第五十八张，PPT共七十七页，创作于2022年6月8.3.1 钢与有色金属的焊接性特点钢与有色金属的焊接性特点由于由于Al、Cu、Ti等在等在Fe中的溶解度不同，中的溶解度不同，接头处除形成固溶体外，还会形成脆性接头处除形成固溶体外，还会形成脆性化合物，化合物，影响
26、接头性能。影响接头性能。生成脆性生成脆性化合物化合物 分析分析二元相图：二元相图：形成固溶体冶金相容性好焊接性较好形成固溶体冶金相容性好焊接性较好形成脆性金属间化合物相容性差焊接性差形成脆性金属间化合物相容性差焊接性差第五十九张，PPT共七十七页，创作于2022年6月图图816 Fe-Ti相图相图第六十张，PPT共七十七页，创作于2022年6月8.3.1 钢与有色金属的焊接性特点钢与有色金属的焊接性特点焊缝中焊缝中 的气孔的气孔 钢与钛、镍及其合金焊接时，焊缝中很钢与钛、镍及其合金焊接时，焊缝中很容易产生气孔。这是因为容易产生气孔。这是因为Ti、Ni基体在基体在高温下易吸收、溶解较多的高温下易
27、吸收、溶解较多的H、O、N，熔池凝固结晶时这些气体来不及析，熔池凝固结晶时这些气体来不及析出，就会形成气孔。出，就会形成气孔。第六十一张，PPT共七十七页，创作于2022年6月8.3.1 钢与有色金属的焊接性特点钢与有色金属的焊接性特点 在钢表面镀上与有色金属相匹配的第三种金属，在钢表面镀上与有色金属相匹配的第三种金属，作为作为过渡层过渡层，使钢侧为钎焊，有色金属侧为熔焊，使钢侧为钎焊，有色金属侧为熔焊，避免脆性化合物的生成。避免脆性化合物的生成。工工艺艺措措施施 选择合适的选择合适的填充材料填充材料：与有色金属具有较高的溶解度，与钢与有色金属具有较高的溶解度，与钢的热物理性能又比较接近。的热
28、物理性能又比较接近。低熔点有色金属与钢对接焊时：低熔点有色金属与钢对接焊时：采用采用V型或型或K型坡口，坡口开在钢一侧，型坡口，坡口开在钢一侧，焊接电源偏向有色金属一侧，防止镀焊接电源偏向有色金属一侧，防止镀层金属蒸发。层金属蒸发。采用采用Ar、He等惰性气体保护，或在真空焊接等惰性气体保护，或在真空焊接第六十二张，PPT共七十七页，创作于2022年6月8.3.1 钢与有色金属的焊接性特点钢与有色金属的焊接性特点第六十三张，PPT共七十七页，创作于2022年6月8.3.2 钢与铝及铝合金的焊接钢与铝及铝合金的焊接“钢钢+铝铝”双金属焊双金属焊 汽车轻量化汽车轻量化 从从21世纪初开始，在汽车工
29、业生产中，为了节约燃料、保护世纪初开始，在汽车工业生产中，为了节约燃料、保护环境，不断努力减轻汽车重量，因此对汽车用材料提出了更高环境，不断努力减轻汽车重量，因此对汽车用材料提出了更高的要求。增加铝材的使用量是其中的重要措施之一。的要求。增加铝材的使用量是其中的重要措施之一。采用采用“钢钢+铝铝”双金属焊接结构双金属焊接结构成为成为汽车轻量化汽车轻量化的首选方的首选方案，这必然涉及到钢和铝两种材料之间的连接。案，这必然涉及到钢和铝两种材料之间的连接。铝钢之间的焊接一直是焊接领域的铝钢之间的焊接一直是焊接领域的热点热点问题和问题和难点难点问题问题第六十四张，PPT共七十七页，创作于2022年6月
30、8.3.2 钢与铝及铝合金的焊接钢与铝及铝合金的焊接数控钢铝暖气片自动焊机焊接应用：航空、造船、石油化工、原子能和车辆制造应用：航空、造船、石油化工、原子能和车辆制造力学性能高，力学性能高，加工性能好，加工性能好，价格便宜。价格便宜。钢 铝合金 密度小密度小比强度高比强度高良好的导电导热性良好的导电导热性优异的耐腐蚀性优异的耐腐蚀性+第六十五张，PPT共七十七页，创作于2022年6月1.钢与铝及铝合金的焊接性分析钢与铝及铝合金的焊接性分析 熔点相差大，同时达到熔化很困难；熔点相差大，同时达到熔化很困难；热导率相差热导率相差23倍，很难加热均匀；倍，很难加热均匀；线膨胀系数相差线膨胀系数相差2倍
31、，接头产生很大热应力；倍，接头产生很大热应力；铝表面受热迅速氧化，给金属熔合造成困难，容易铝表面受热迅速氧化，给金属熔合造成困难，容易 形成焊缝夹渣。形成焊缝夹渣。钢与铝及铝合金的物理性能对比钢与铝及铝合金的物理性能对比第六十六张，PPT共七十七页，创作于2022年6月1.钢与铝及铝合金的焊接性分析钢与铝及铝合金的焊接性分析钢与铝及其合金焊接时，由于钢与铝及其合金焊接时，由于FeFe在固态在固态AlAl中中的的溶解度极小，室温下，溶解度极小，室温下，FeFe几乎不溶于几乎不溶于AlAl，所以，所以冷却过程中会产生冷却过程中会产生FeAlFeAl3 3，并且随着，并且随着FeFe含量的增含量的增
32、加，还会出现加，还会出现FeFe2 2AlAl、FeFe2 2AlAl7 7、FeFe2 2AlAl5 5、FeAlFeAl2 2等等脆性金属间化合物脆性金属间化合物，降低接头的塑韧性，甚，降低接头的塑韧性，甚至会引起焊接裂纹。至会引起焊接裂纹。焊接性焊接性分析分析第六十七张，PPT共七十七页，创作于2022年6月2.钢与铝及铝合金的焊接方法钢与铝及铝合金的焊接方法 熔焊 压焊 焊焊接接方方法法氩弧焊氩弧焊 电子束焊电子束焊 摩擦焊摩擦焊 扩散焊扩散焊 冷压焊冷压焊 超声波焊超声波焊 第六十八张，PPT共七十七页，创作于2022年6月2.钢与铝及铝合金的焊接工艺要点钢与铝及铝合金的焊接工艺要点
33、焊前准备焊前准备焊前必须彻底清理待焊工件表面，焊前必须彻底清理待焊工件表面，消除消除氧化物氧化物薄膜。对铝件的表面处理可以用薄膜。对铝件的表面处理可以用15%-20%NaOH15%-20%NaOH或或KOHKOH溶液浸蚀，浸蚀后用溶液浸蚀，浸蚀后用清水冲洗，然后在清水冲洗，然后在20%20%的的HNOHNO3 3水溶液中水溶液中钝化，冲洗和干燥之后，放在干净的钝化，冲洗和干燥之后，放在干净的环境中待焊。环境中待焊。第六十九张，PPT共七十七页，创作于2022年6月2.钢与铝及铝合金的焊接工艺要点钢与铝及铝合金的焊接工艺要点 在钢表面镀上与铝相匹配的第三种金属，如在钢表面镀上与铝相匹配的第三种金
34、属，如Zn、Ag、Sn等，作为过渡层，钢侧为钎焊，铝侧为熔焊。避免中间等，作为过渡层，钢侧为钎焊，铝侧为熔焊。避免中间脆性化合物的生成。脆性化合物的生成。对接焊时，使用对接焊时，使用K形坡口，坡口开在钢材侧。焊接热形坡口，坡口开在钢材侧。焊接热源偏在铝材一侧，防止过渡层金属蒸发。源偏在铝材一侧，防止过渡层金属蒸发。使用气体保护进行焊接，如采用氩弧焊。使用气体保护进行焊接，如采用氩弧焊。熔焊工艺要点熔焊工艺要点第七十张，PPT共七十七页，创作于2022年6月 为防止产生金属间化合物，应尽量缩短接头的加为防止产生金属间化合物，应尽量缩短接头的加热时间并施加较大的挤压力，以便将可能形成的金热时间并施
35、加较大的挤压力，以便将可能形成的金属间化合物挤出接头区。属间化合物挤出接头区。但加热时间不能过短，以免塑性变形量不足而但加热时间不能过短，以免塑性变形量不足而不能形成完全结合。不能形成完全结合。摩摩擦擦焊焊2.钢与铝及铝合金的焊接工艺要点钢与铝及铝合金的焊接工艺要点母材不发生熔化，加热范围窄、冷却速度快，母材不发生熔化，加热范围窄、冷却速度快，接头不易产生氧化，也不产生金属间化合物。接头不易产生氧化，也不产生金属间化合物。虽然有时也产生一些金属间化合物，但在虽然有时也产生一些金属间化合物，但在压力作用下，能被挤出接口。压力作用下，能被挤出接口。压焊工艺要点压焊工艺要点第七十一张，PPT共七十七
36、页，创作于2022年6月两种工艺：两种工艺：在在AlAl3Fe共晶温度以上焊接，加热温度共晶温度以上焊接，加热温度660，此时还处于固溶态，而共晶体已成液态；此时还处于固溶态，而共晶体已成液态；先在钢件上涂敷先在钢件上涂敷Cu、Ag、Zn等过渡金属，等过渡金属，然后再进行冷压焊。然后再进行冷压焊。压焊工艺要点压焊工艺要点冷压冷压焊焊2.钢与铝及铝合金的焊接工艺要点钢与铝及铝合金的焊接工艺要点第七十二张，PPT共七十七页，创作于2022年6月8.3.2 钢与铜及铜合金的焊接钢与铜及铜合金的焊接实例：实例：在转炉炼钢工程的氧气管道需要采用在转炉炼钢工程的氧气管道需要采用 T2铜管铜管和不锈钢管焊接
37、和不锈钢管焊接新一代航空发动机采用青铜与双相不锈钢电新一代航空发动机采用青铜与双相不锈钢电子束焊接子束焊接 铁与铜在液态时无限互溶，固态时有限互溶，不形成金铁与铜在液态时无限互溶，固态时有限互溶，不形成金属间化合物；当铁向铜扩散时，形成有限固溶体，有利于属间化合物；当铁向铜扩散时，形成有限固溶体，有利于焊接的进行；焊接的进行；两者熔点、热导率、线膨胀系数、力学性能相差很大，对焊两者熔点、热导率、线膨胀系数、力学性能相差很大，对焊接不利。接不利。特特点点 第七十三张，PPT共七十七页，创作于2022年6月8.3.2 钢与铜及铜合金的焊接钢与铜及铜合金的焊接焊接性焊接性分析分析 主要问题：主要问题
38、：焊缝焊缝易产生易产生热裂纹热裂纹、热影响区热影响区易产生易产生渗透裂纹渗透裂纹。热裂纹热裂纹：与：与低熔共晶低熔共晶、晶界、晶界偏析偏析以及以及钢与铜的钢与铜的线膨胀系数线膨胀系数相差较大有关。相差较大有关。焊缝中出现低熔点共晶或是铜的晶界偏析，焊缝中出现低熔点共晶或是铜的晶界偏析，在较大的焊接应力作用下，产生热裂纹。在较大的焊接应力作用下，产生热裂纹。不锈钢与铜合金焊接时出现不锈钢与铜合金焊接时出现渗透裂纹渗透裂纹：在与液态铜合金相接触的钢中形成；在与液态铜合金相接触的钢中形成；可单独存在或沿晶界呈网状分布。可单独存在或沿晶界呈网状分布。第七十四张，PPT共七十七页，创作于2022年6月8
39、.3.2 钢与铜及铜合金的焊接钢与铜及铜合金的焊接渗渗透透裂裂纹纹影影响响因因素素焊缝金属的焊缝金属的化学成分化学成分：对裂纹形成及长度有很大影响。对裂纹形成及长度有很大影响。铜合金中铜合金中wNiNi16%16%时，不产生渗透裂纹时，不产生渗透裂纹不锈钢的组织不锈钢的组织对渗透裂纹有很大影响：对渗透裂纹有很大影响：液态铜可浸润奥氏体，但不浸润铁素体，液态铜可浸润奥氏体，但不浸润铁素体，铁素体的存在可以使渗透裂纹受阻。铁素体的存在可以使渗透裂纹受阻。单相奥氏体组织单相奥氏体组织：容易产生渗透裂纹容易产生渗透裂纹；奥氏体奥氏体+铁素体铁素体双相组织双相组织：不容易产生渗透裂纹不容易产生渗透裂纹第
40、七十五张，PPT共七十七页，创作于2022年6月8.3.2 钢与铜及铜合金的焊接钢与铜及铜合金的焊接 焊接方法焊接方法焊条电弧焊、埋弧焊、焊条电弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊和电子束焊等。钨极氩弧焊和电子束焊等。薄板：薄板：TIGTIG焊，厚板：埋弧焊焊，厚板：埋弧焊 焊焊接接材材料料低碳钢低碳钢-铜及其合金：铜焊条铜及其合金：铜焊条(T107)(T107)低碳钢低碳钢-硅青铜或铝青铜：硅青铜或铝青铜：ECuSi或或ECuAl焊条焊条不锈钢不锈钢-铜及其合金：铜及其合金：Ni-Cu焊条或焊条或Ni基焊条基焊条第七十六张，PPT共七十七页，创作于2022年6月17.09.2022感感谢谢大大家家观观看看第七十七张，PPT共七十七页，创作于2022年6月