有色金屬與其合金焊接第一頁，共58頁。14.1鋁及鋁合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.1.1焊接工藝（1）工業純鋁工業純鋁含鋁99％以上，其熔點為660℃。表面易氧化生成氧化膜Al2O3，其熔點高達2050℃，給焊接帶來困難。純鋁導熱性約為低碳鋼的5倍，熱膨脹系數約為低碳鋼的2倍。

14.1.1.1鋁及鋁合金的特點第二頁，共58頁。14.1鋁及鋁合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.1.1焊接工藝（2）非熱處理強化鋁合金

所謂熱處理強化是指經固溶處理的鋁合金，利用熱處理方法使之產生時效強化的效果，從而使合金強度提高。鋁合金能否用熱處理的方法使之強化，取決于其主要合金成分。

14.1.1.1鋁及鋁合金的特點第三頁，共58頁。14.1鋁及鋁合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.1.1焊接工藝（3）熱處理強化鋁合金14.1.1.1鋁及鋁合金的特點硬鋁

1鍛鋁

2超硬鋁

3高強鋁

4第四頁，共58頁。14.1鋁及鋁合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.1.1焊接工藝14.1.1.2鋁及鋁合金的焊接性其特點是強度中等，塑性良好，容易通過壓力加工制成各種半成品，并具有滿意的焊接性，良好的耐振性和耐腐蝕性。具體鋁及鋁合金的焊接性見表14-1。具體請參見P183-P184第五頁，共58頁。14.1鋁及鋁合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.1.1焊接工藝14.1.1.3鋁及鋁合金的焊接工藝鋁和鋁合金的焊接方法很多，常用的熔焊方法有氣焊、焊條電弧焊、手工氬弧焊(TIG)、熔化極氬弧焊(MIG)、等離子弧焊、激光焊、真空電子束焊等。具體參見P184-P185（1）焊接方法的選擇第六頁，共58頁。14.1鋁及鋁合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.1.1焊接工藝14.1.1.3鋁及鋁合金的焊接工藝①焊絲的選擇焊絲選擇的合理與否決定著焊接接頭的力學性能、耐蝕性和抗裂性等。鋁及鋁合金同質焊絲的選用見表14-3。異種鋁及鋁合金焊接用焊絲見表14-4。同母材一樣，國外通用的鋁焊絲種類也基本相同，具體特點見表14-5。具體參見P185-P186。（2）焊接材料的選擇第七頁，共58頁。14.1鋁及鋁合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.1.1焊接工藝14.1.1.3鋁及鋁合金的焊接工藝②保護氣體的選擇焊接鋁及鋁合金的惰性氣體有氬氣(Ar)和氦氣(He)。（2）焊接材料的選擇第八頁，共58頁。14.1鋁及鋁合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.1.1焊接工藝14.1.1.3鋁及鋁合金的焊接工藝③氣焊溶劑的選擇氣焊熔劑簡稱為氣劑。鋁及鋁合金的焊接質量和工藝性還取決于氣焊熔劑的成分和質量。（2）焊接材料的選擇第九頁，共58頁。14.1鋁及鋁合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.1.1焊接工藝14.1.1.3鋁及鋁合金的焊接工藝①化學清理化學清洗效率高，質量穩定，適用于尺寸不大，批量生產的工件。化學清洗法的清洗液的配方與工序流程見表14-6。（3）焊前準備第十頁，共58頁。14.1鋁及鋁合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.1.1焊接工藝14.1.1.3鋁及鋁合金的焊接工藝②機械清理在工件尺寸較大、生產周期較長或清洗后又沾污時，常用機械清理。先用有機溶劑(丙酮或汽油)擦洗表面除油，然后用015mm銅絲輪或不銹鋼絲輪或刷子磨刷表面，直到露出金屬光澤為止。（3）焊前準備第十一頁，共58頁。14.1鋁及鋁合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.1.1焊接工藝14.1.1.3鋁及鋁合金的焊接工藝氣焊接頭及坡口形式（4）鋁及鋁合金的氣焊第十二頁，共58頁。14.1鋁及鋁合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.1.1焊接工藝14.1.1.3鋁及鋁合金的焊接工藝(2)裝配間隙及定位焊(3)焊嘴和火焰的選擇(4)焊前預熱(5)氣焊操作技術（4）鋁及鋁合金的氣焊第十三頁，共58頁。14.1鋁及鋁合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.1.1焊接工藝14.1.1.3鋁及鋁合金的焊接工藝氬弧焊焊接鋁和鋁合金的特點如下。采用惰性氣體在焊接區形成氣罩，防護熔池、焊絲、鎢極不與空氣中的氧、氮、水蒸氣等反應；焊接過程不需采用熔劑，利用電弧自身具有的特性——“陰極破碎作用”清除焊接區的氧化膜；電源較焊條電弧焊、氣焊集中，熱影響區窄，焊接變形小；接頭形式不受限制；電弧燃燒穩定，接頭成形美觀，焊接質量優良；焊后不需要進行專門的清洗。（5）鋁及鋁合金的氬弧焊第十四頁，共58頁。14.1鋁及鋁合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.1.1焊接工藝14.1.1.3鋁及鋁合金的焊接工藝鎢極氬弧焊(TIG焊)工藝如下。

（5）鋁及鋁合金的氬弧焊氬氣純度

1鎢極

2坡口及接頭形式

3手工TIG焊的操作技術5電動鎢極氬弧焊

6鎢極脈沖氬弧焊

7焊接參數的選擇

4第十五頁，共58頁。14.1鋁及鋁合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.1.1焊接工藝14.1.1.3鋁及鋁合金的焊接工藝熔化極自動氬弧焊MIG自動焊的焊接參數有焊絲直徑、焊接電流、電弧電壓、送絲速度、焊接速度、氬氣流量、焊炬傾斜角、焊絲干伸長度、噴嘴孔徑、噴嘴與焊件間距離等。（6）熔化級氬弧焊第十六頁，共58頁。14.1鋁及鋁合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.1.1焊接工藝14.1.1.3鋁及鋁合金的焊接工藝(2)熔化極半自動氬弧焊純鋁半自動MIG焊的坡口尺寸和焊接參數見表14-10。

（6）熔化級氬弧焊第十七頁，共58頁。14.1鋁及鋁合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.1.1焊接工藝14.1.1.3鋁及鋁合金的焊接工藝接上表。

（6）熔化級氬弧焊第十八頁，共58頁。14.1鋁及鋁合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.1.1焊接工藝14.1.1.3鋁及鋁合金的焊接工藝(3)熔化極脈沖氬弧焊熔化極脈沖氬弧焊的原理與鎢極脈沖氬弧焊相似。但脈沖TIG焊的電源是交流脈沖，而脈沖MIG焊則是直流脈沖電源。（6）熔化級氬弧焊第十九頁，共58頁。14.1鋁及鋁合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.1.2焊接實例87m3純鋁濃硝酸貯槽的焊接。87m3濃硝酸貯槽結構如圖14-6所示。（1）產品結構第二十頁，共58頁。14.1鋁及鋁合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.1.2焊接實例87m3純鋁濃硝酸貯槽的焊接。(1)裝配方案（2）工藝方案焊成筒節

1組裝

2總裝3開孔焊接管和支架

4第二十一頁，共58頁。14.1鋁及鋁合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.1.2焊接實例87m3純鋁濃硝酸貯槽的焊接。(2)焊接方案（2）工藝方案筒節縱縫、環縫均采用自動MIG焊

1接管、支架與槽體的焊縫采用半自動MIG焊

2

自動MIG焊機用MZ1000埋弧焊機改裝

3焊炬采用水冷結構

4第二十二頁，共58頁。14.1鋁及鋁合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.1.2焊接實例87m3純鋁濃硝酸貯槽的焊接。坡口縱縫、環縫均加工成雙Y形坡口，尺寸如圖14-7所示。（3）焊接工藝第二十三頁，共58頁。14.1鋁及鋁合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.1.2焊接實例87m3純鋁濃硝酸貯槽的焊接。(2)清洗坡口焊前在坡口兩側各100mm范圍內用氧乙炔焰加熱至100℃以上，然后用10％NaOH水溶液擦拭，清除坡口及附近表面上的氧化膜A12O3，再用30％HNO3水溶液進行光化處理。（3）焊接工藝第二十四頁，共58頁。14.1鋁及鋁合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.1.2焊接實例87m3純鋁濃硝酸貯槽的焊接。(3)焊接參數如表14-11所列。（3）焊接工藝第二十五頁，共58頁。14.1鋁及鋁合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.1.2焊接實例87m3純鋁濃硝酸貯槽的焊接。(4)防裂措施防止熱裂紋，縱縫約在焊縫長度的25％處起焊，焊至終端后再反向焊至另一端，接頭處鏟去一部分再焊。第二層的接頭與第一層錯開。(5)環縫的焊接環縫先焊內側焊縫，清根后焊外側焊縫。(6)探傷要求每個筒節的縱縫必須探傷合格后再卷圓。兩半槽體環縫全部合格后進行總裝。（3）焊接工藝第二十六頁，共58頁。14.2銅及銅合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.2.1焊接工藝14.2.1.1銅及銅合金的特點（紫銅）具有極好的導電性、導熱性、良好的常溫和低溫塑性，具有對大氣、海水和某些化學藥品的耐腐蝕性（黃銅）具有比紫銅高得多的強度、硬度和耐腐蝕能力，有一定的塑性，能承受冷熱加工（青銅）具有較窄的結晶區間，大大改善了焊接性。因此青銅被廣泛用做耐腐蝕性的機械結構材料、鑄件材料及堆焊材料。

（白銅）具有較好的綜合力學性能，比較容易焊接，不需要預熱。但這些合金對于磷、硫雜質很敏感，易形成熱裂紋第二十七頁，共58頁。14.2銅及銅合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.2.1焊接工藝14.2.1.2銅及銅合金的焊接性銅及銅合金的焊接缺陷及防止措施見表14-12

第二十八頁，共58頁。14.2銅及銅合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.2.1焊接工藝14.2.1.3銅及銅合金的焊接工藝選擇銅及銅合金的焊接方法很多，銅和銅合金導熱性好，一般需要大功率、高能量的焊接方法各種焊接方法的比較見表14-13。（1）焊接方法的選擇第二十九頁，共58頁。14.2銅及銅合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.2.1焊接工藝14.2.1.3銅及銅合金的焊接工藝填充焊絲常用銅及銅合金焊絲的牌號、化學成分見表14-14。（2）焊接材料的選擇第三十頁，共58頁。14.2銅及銅合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.2.1焊接工藝14.2.1.3銅及銅合金的焊接工藝(2)氣焊熔劑氣焊、碳弧焊通用的熔劑主要由硼酸鹽、鹵化物或它們的混合物組成。（2）焊接材料的選擇第三十一頁，共58頁。14.2銅及銅合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.2.1焊接工藝14.2.1.3銅及銅合金的焊接工藝(3)焊條焊條電弧焊用銅焊條分為純銅、青銅兩類，目前應用較多的是青銅焊條。銅及銅合金焊條及主要用途見表14-15。（2）焊接材料的選擇第三十二頁，共58頁。14.2銅及銅合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.2.1焊接工藝14.2.1.3銅及銅合金的焊接工藝焊前準備主要是指焊前對焊件及焊接材料的清理和坡口形式設計、坡口加工。在焊前必須清理焊絲面和銅板坡口兩側30mm以內的油脂、水分、氧化物及其他夾雜物。（3）焊前準備第三十三頁，共58頁。14.2銅及銅合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.2.1焊接工藝14.2.1.3銅及銅合金的焊接工藝（4）銅及銅合金的氣焊焊接材料的選擇

1焊接參數的選擇

2操作技術3預熱及焊后熱處理

4第三十四頁，共58頁。14.2銅及銅合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.2.1焊接工藝14.2.1.3銅及銅合金的焊接工藝（5）銅及銅合金的手工鎢極氬弧焊填充焊絲的選擇

1保護氣體的選擇

2預熱溫度的選擇3焊接參數的選擇

4第三十五頁，共58頁。14.2銅及銅合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.2.1焊接工藝14.2.1.3銅及銅合金的焊接工藝（6）銅及銅合金的埋弧焊焊劑的選擇

1焊接參數

2第三十六頁，共58頁。14.2銅及銅合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.2.1焊接工藝14.2.1.3銅及銅合金的焊接工藝（7）銅及銅合金的熔化氣體保護焊熔化極氣體保護焊用焊絲基本上與鎢極氬弧焊焊絲成分相同，焊前的預熱溫度與鎢極氬弧焊相近。因熔化極氣體保護焊電弧功率較大，特別是采用氦氣作保護氣體時，可適當降低預熱溫度。熔化極氣體保護焊適用的坡口形式及尺寸與鎢極氬弧焊相似。

第三十七頁，共58頁。14.2銅及銅合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.2.2焊接實例紫銅蒸出塔的焊接（1）紫銅蒸出塔的技術要求蒸出塔全部采用磷脫氧銅或T2紫銅制造，主體采用厚度8mm磷脫氧銅(TUP)，支腿為厚度20mm的T2紫銅板，其他部位采用厚度分別為5mm、6mm、8mm、10mm、12mm紫銅板或紫銅管。蒸出塔的直徑為1000mm，高8920mm，重約5t。要求焊縫強度不低于母材強度的85％，焊后無裂紋、氣孔、未焊透等缺陷，焊后經015MPa水壓試驗不許有滲漏現象。第三十八頁，共58頁。14.2銅及銅合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.2.2焊接實例紫銅蒸出塔的焊接（2）焊接工藝的選擇(1)焊接方法、設備、焊接材料的選擇銅板拼接、筒體縱縫和環縫采用不預熱單面焊雙面成形埋弧自動焊，焊機是均勻調節式NZA-1000埋弧自動焊機，用T1、T2直徑4mm紫銅焊絲和431焊劑。其他焊縫采用焊條電弧焊，焊機是Axl-500直流焊機，用銅107焊條(焊芯為T2紫銅制造)。第三十九頁，共58頁。14.2銅及銅合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.2.2焊接實例紫銅蒸出塔的焊接（2）焊接工藝的選擇(2)焊前準備坡口準備

1引弧板和引出板

2工伴的清理和定位焊

3焊條電弧焊之前工件預熱

4焊條焊劑的烘干及焊絲的清理

5反面襯墊

6第四十頁，共58頁。14.2銅及銅合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.2.2焊接實例紫銅蒸出塔的焊接（2）焊接工藝的選擇(3)焊接規范的選擇埋弧自動焊焊接參數見表14-17，焊絲直徑4mm，不預熱單面焊雙面成形。第四十一頁，共58頁。14.2銅及銅合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.2.2焊接實例紫銅蒸出塔的焊接（3）產品焊接(1)埋弧自動焊平板拼接1筒體縱縫的焊接

2筒體環縫的焊接

3第四十二頁，共58頁。14.2銅及銅合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.2.2焊接實例紫銅蒸出塔的焊接（3）產品焊接(2)焊條電弧焊①人孔、管頭等部位的焊接。采用自制三頭氧乙炔焰大烤把，這種烤把不僅縮短了預熱時間，而且加熱點距離操作者遠，改善了勞動條件。②支腿的焊接。蒸出塔外部焊有六個支腿，支腿是由20mm紫銅板制作而成的，由于銅板厚度較大，采用烘爐和氧乙炔焰相結合的方法預熱。第四十三頁，共58頁。14.2銅及銅合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.2.2焊接實例紫銅蒸出塔的焊接（3）試驗結構試驗證明：埋弧自動焊具有生產效率高、正反面成形好、質量穩定等優點，見表14-18

第四十四頁，共58頁。14.3鈦及鈦合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.3.1焊接工藝14.3.1.1鈦合金的特點（1）α型鈦合金α型鈦合金具有高溫強度高、韌度好、抗氧化能力強、焊接性能優良、組織穩定等特點，不能熱處理強化，但能冷作硬化。

第四十五頁，共58頁。14.3鈦及鈦合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.3.1焊接工藝14.3.1.1鈦合金的特點（2）β型鈦合金β型鈦合金的室溫和高溫性能都不理想，焊接性能較差，容易形成裂紋，焊接結構中用得較少。第四十六頁，共58頁。14.3鈦及鈦合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.3.1焊接工藝14.3.1.1鈦合金的特點（3）α+β型鈦合金

α+β型鈦合金的基體是α相，這類合金中都有α穩定元素Al，添加中性元素Sn、Zr和β穩定元素Mo、V、Mn、Cr、Si等可進一步強化合金。β化元素總量不超過6％。該類合金焊后接頭塑性低，有冷裂紋傾向。第四十七頁，共58頁。14.3鈦及鈦合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.3.1焊接工藝14.3.1.2鈦合金的焊接性鈦及鈦合金焊接時，容易出現一些焊接缺陷。如易被氧、氮、氫、碳等元素沾污引起脆化；易產生焊接氣孔；易產生粗晶傾向、裂紋傾向等。因此鈦和鈦合金焊接時，焊前應嚴格防止有害氣體氫、氮、氧以及油脂等污物的帶入，焊接過程中要防護300℃以上區域內不讓有害氣體侵入，根據合金類型控制冷卻速度等。第四十八頁，共58頁。14.3鈦及鈦合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.3.1焊接工藝14.3.1.3鈦合金的焊接工藝焊前準備

1焊接材料的選擇

2焊接坡口形式的選擇

3定位焊及裝配

4焊接區的氣體保護措施

5焊接參數的選擇

6第四十九頁，共58頁。14.3鈦及鈦合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.3.1焊接工藝14.3.1.4鈦及鈦合金的等離子弧焊（1）焊接方法采用穿透型焊接法和熔透型焊接法進行焊接。

（2）氣弧焊托罩的使用可使用氬弧焊拖罩，但隨著厚度增加和焊速提高，拖罩要加長。

（3）厚板的焊接5mm以上的鈦材焊接時，開6～8mm鈍邊的V形或U形坡口，用穿透型焊接法封底，然后用“熔透型”等離子弧填滿坡口。第五十頁，共58頁。14.3鈦及鈦合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.3.1焊接工藝14.3.1.4鈦及鈦合金的等離子弧焊（4）焊接參數等離子弧焊的典型焊接參數見表14-21，TC4鈦合金TIG焊和等離子弧焊接接頭力學性能見表14-22第五十一頁，共58頁。14.3鈦及鈦合金的焊接第14章有色金屬及其合金的焊接14.3.1焊接工藝14.3.1.4鈦