鋁熱焊接軟化區是什麼

『壹』 鋁和鋁合金管焊接特點和方法是什麼

鋁和鋁合金管焊接特點和方法是什麼？
答：
鋁和鋁合金管焊接特點和方法
鋁合金由於重量輕、強度高、耐腐蝕性能好、無磁性、成形性好及低溫性能好等特點而被廣泛地應用於各種焊接結構產品中,採用鋁合金代替鋼板材料焊接,結構重量可減輕50 %以上。因此，鋁及鋁合金除廣泛的應用於航空、航天和電工等領域外，同時還越來越多的應用於石油化學工業。濮陽中原大化新建空分裝置就大量使用了鋁鎂合金(主要有：5083、5183、5A02相當於舊牌號中的LF2、LF4)。但是鋁及鋁合金在焊接過程中，易出現氧化、氣孔、熱裂紋、燒穿和塌陷等問題。此類材質是被公認為焊接難度較大的被焊接材料，特別是小徑薄壁管的焊接更難掌握。因此，解決鋁及鋁合金的這些焊接缺陷是施工過程中必須解決的問題。
2鋁及鋁合金的理化性能及焊接特點
2.1 易氧化 鋁和氧的親和力很強。在常溫下，鋁表面就能被氧化成厚度約0.1～0.2 m緻密的AL2O3薄膜。雖然這層氧化鋁薄膜比較緻密，能防止金屬的繼續氧化，對自然防腐有利，但它給焊接帶來了困難，這是由於氧化鋁的熔點(2050℃)遠遠超過了鋁的熔點(600℃左右)，比重約為鋁的1.4倍。在焊接過程中，會阻礙金屬之間的熔合，易形成夾渣，而且氧化鋁薄膜還吸附了較多的水份，焊接時會促使焊縫生成氣孔。
2.2 較大的導熱系數和比熱容 鋁的導熱系數約為鋼的四倍，因此，焊接鋁材管時，比鋼管焊接要消耗更多的熱量，為得到高質量的焊接接頭，必需採用能量集中，功率大的熱源。
2.3 易形成氫氣孔 鋁及鋁合金的焊接氣孔主要氫氣孔。鋁在液態時能大量吸收和溶解氫，在熔融狀態下溶解度為0.0069ml/g，而在高溫凝固狀態下為0.00036 ml/g，前後相差近20倍。鋁的導熱系數很大，在相同的焊接工藝條件下，其冷卻速度為鋼的4～7倍，使金屬結晶加快，焊接熔池在快速冷卻過程中，氫的溶解度急劇下降，此時析出大量過飽和氣體，氫氣來不及析出在焊縫金屬中形成氣孔。因此，在焊接鋁材時，焊縫產生氣孔的傾向很大。
2.4 易形成熱裂紋
鋁的線膨脹系數和結晶收縮率比鋼大約一倍，易產生較大的焊接變形和應力，加上某些雜質或合金元素的不利影響，在剛性較大的接頭中將導致產生裂紋。
2.5 燒穿和塌陷
鋁及鋁合金由固態轉變為液態時.由於沒有明顯的顏色變化，所以，不易判斷熔池的溫度。焊接時，常因溫度過高不易被察覺而導致燒穿或嚴重塌陷。
3 焊前准備
3.1坡口加工採用機械加工法
加工後的坡口表面應平整、無毛刺和飛邊。坡口的形式一般為V型，無鈍邊，坡口角度70～75℃為宜。不同壁厚的對接焊應有14O的過渡段。
3.2 焊前准備
焊前將焊絲、焊管坡口及其坡口內外各30～50mm范圍內的油污和氧化膜清除掉，清除順序和方法如下：用丙酮或四氯化碳等有機溶劑去除表面油污，坡口內外兩側清除范圍應不小於50mm。清除油污後，焊絲採用化學法，坡口易採用機械法，試管也採用化學法清除表面氧化膜。機械方法，是坡口及其附近表面可用銼削、刮削、銑削或用0.2mm左右的不銹鋼絲刷清除至露出金屬光澤，兩側的清除范圍距坡口邊緣應不小於30mm，使用的工具定期脫脂處理。化學法。是用約70℃ 5～10%的NaOH溶液浸泡30～60秒後，或用常溫5～10%的NaOH溶液浸泡3分鍾。接著用約15%的HNO3(常溫)浸泡2分鍾左右後用溫水清洗。或用冷水沖洗，再使其完全乾燥。對已經可靠表面處理、並未被氧化或受污染的焊絲，不再進行上述處理可直接使用。清理好的坡口及焊絲，在焊前不應再被玷污，若無有效的防護措施，應在8小時內施焊。否則應重新進行清理。管道組對時，應做到內壁平齊，無毛刺、粒屑，其錯邊量應符合b≤0.5mm。內部不加襯圈焊口，要求間隙盡可能等於零，特別是仰焊部位，管內壁應倒1～1.5mm的圓角。
3.3焊機的注意事項及其它
焊機必須是交流TIG焊機，具有陡降的外特性和足夠的電容量。並且有參數穩定、調節靈活和安全可靠的使用性能，還應具有引弧、穩弧和消除直流分量裝置，焊機上電流、電壓表應經計量部門鑒定合格，焊機在使用前，先檢查接地是否完好，冷卻水路和氣路是否暢通，其各項功能須確保能正常工作。焊接場所應保持清潔。除應有防風、防雨雪設施外，還應保證焊接時的相對濕度≤80%，環境溫＞5℃。 4 焊接工藝
4.1焊接材料的選擇
焊絲原則上選擇與母材成分相同的鋁及鋁合金焊絲或板條。氬氣純度＞99.95%，盡量選用大直徑焊絲。在Al-Mg系鋁合金的弧焊中，通常都是推薦使用CB-AMr2、CB-AMr3、CB-AMr6、CB- AMr61、CB-AMr63、1557、1577焊條，對Al-Cu系鋁合金則推薦用01201和01217。
4.2 組對與點固焊
由於鋁及鋁合金管導熱快、熔池結晶快，所以.組對時不留間隙、鈍邊，應避免強制進行，以減少焊接後產生較大的殘余應力，定位焊縫長度10-15mm為易。定位焊位置在管的7點、9點、12點處。定位焊焊縫常做為正式焊縫保留，因此發現問題應及時處理。焊前對定位焊表面黑粉、氧化膜進行清除，並將兩端修成緩坡型。焊件不需要預熱.焊前在試板上試焊，當確認無氣孔後再進行正式焊接。採用高頻引弧，起弧點應越過中心線20mm左右，並停留不動約2-3秒，見圖1。然後在保證焊透的情況下，採用大電流、快速焊。焊絲不擺動，焊絲端部不應離開氬氣保護區。如離開氬氣保護區.焊絲端部應剪掉。焊絲與焊縫表面的夾角宜在15O右。焊槍與焊縫表面的夾角宜保持在80O～90O之間，如圖2。為增大氬氣保護區和增強保護效果，可採用大直徑焊槍瓷嘴，加大焊槍氬氣流量。當噴嘴上有明顯阻礙氬氣氣流流通的飛濺物附著時。必須將飛濺物清除或更換噴嘴。當鎢極端部出現污染，形狀不規則等現象時.必須修整或更換。鎢極不宜伸出噴嘴外。焊接溫度的控制主要是焊接速度和焊接電流大小的控制。試驗結果表明，大電流、快速焊能有效防止氣孔的產生。這主要是由於在焊接過程中以較快速度焊透焊縫，熔化金屬受熱時間短，吸收氣體的機會少。收弧時，注意填滿弧坑,縮小溶池,避免產生縮孔,終點的結合處應焊過20~30mm。停弧後，要延遲停氣6秒。可旋轉的鋁及鋁合金管對接平焊時.焊炬應處於稍帶上坡焊位置。這樣有利於焊透。厚壁管子底層焊時。可不填加焊絲。但以後的焊層需加焊絲。
5 焊接檢驗
按HGJ222--92《鋁及鋁合金焊接技術規范》對所有焊縫進行表面和射線探傷檢查。
6 實施效果
採用上述焊接工藝，實際的焊接施工中氣孔和燒穿問題得到了有效的解決。焊接探傷合格率達到了97%。當然還存在背面成型問題，這主要依靠操作者的感覺，對操作者的技術要求較高。

『貳』 焊接熱影響區可以 分為哪三個區其組織性能各如何

1、過熱區

溫度在固相線至1100℃之間，寬度約1～3mm。焊接時，該區域內奧氏體晶粒嚴重長大，冷卻後得到晶粒粗大的過熱組織，塑性和韌度明顯下降。

2、相變重結晶區

溫度在1100℃～Ac3之間，寬度約1.2～4.0mm。焊後空冷使該區內的金屬相當於進行了正火處理，故其組織為均勻而細小的鐵素體和珠光體，力學性能優於母材。

3、不完全重結晶區

加熱溫度在Ac3～Ac1之間。焊接時，只有部分組織轉變為奧氏體；冷卻後獲得細小的鐵素體和珠光體，其餘部分仍為原始組織，因此晶粒大小不均勻，力學性能也較差。

再結晶區：如果母材焊前經過冷加工變形，溫度在Ac1～450℃之間，還有再結晶區 。該區域金屬的力學性能變化不大，只是塑性有所增加。如果焊前未經冷塑性變形，則熱影響區中就沒有再結晶區。

(2)鋁熱焊接軟化區是什麼擴展閱讀

熔焊時在高溫熱源的作用下，靠近焊縫兩側的一定范圍內發生組織和性能變化的區域稱為「熱影響區」（Heat Affect Zone），或稱「近縫區」（Near Weld Zone）。焊接接頭主要是由焊縫和熱影區兩大部分組成，其間存在一個過渡區，稱為熔合區。

因此要保證焊接接頭的質量，就必須使焊縫和熱影響區的組織與性能同時都達到要求。隨著各種高強鋼、不銹鋼、耐熱鋼以及一些特種材料（如鋁合金、鈦合金、鎳合金、復合材料和陶瓷等）在生產中不斷使用，焊接熱影響區存在的問題顯得更加復雜，已成為焊接接頭的薄弱地帶。

『叄』 什麼是焊接接頭熱影響區軟化主要這個「軟化」我不太懂，能否給我詳細解釋一下怎樣就叫軟化

焊接熱影響區：簡稱HZA（heat affect zone ）在焊接熱循環作用下，焊縫兩側處於固態的母材發生明顯的組織和性能變化的區域，稱為焊接熱影響區,也稱為過熱區或粗晶區。

該區域寬度約1～3mm。焊接時，該區域內奧氏體晶粒嚴重長大，冷卻後得到晶粒粗大的過熱組織，塑性和韌度下降（簡稱軟化，可能說軟化不太專業，標准術語是塑性和韌度下降）

『肆』 焊接鋁都需要什麼條件

給你看看這個，是否能用

21世紀航天工業鋁合金焊接工藝技術展望

摘要：簡要回顧了航天工業鋁合金焊接技術的發展，並對國內外鋁合金在航天器上的應用情況進行了綜述和分析。介紹了鋁合金焊接技術的最新發展和應用前景，其中包括變極性等離子焊、局部真空電子束焊、氣脈沖焊接技術、攪拌摩擦焊、焊接修復技術以及焊接工藝裕度和焊接結構安全評定技術。

關鍵詞：鋁合金；焊接；航天

1 前 言

鋁合金不但具有高的比強度、比模量、斷裂韌度、疲勞強度和耐腐蝕穩定性，同時還具有良好的成形工藝性和良好的焊接性，因此成為在航天工業中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料。

例如，鋁合金是運載火箭及各種航天器的主要結構材料。美國的阿波羅飛船的指揮艙、登月艙，太空梭氫氧推進劑貯箱、乘務員艙等也都採用了鋁合金作為結構材料。我國研製的各種大型運載火箭亦廣泛選用了鋁合金作為主要結構材料。

航天工業鋁合金焊接技術的發展和應用與材料的發展有著密切的聯系，本文將簡要回顧航天工業鋁合金焊接技術的發展並介紹幾種極有應用前景的鋁合金焊接工藝技術。

2 鋁合金焊接技術的發展

2.1 LD10CS鋁合金焊接回顧

早期的一些導彈和遠程運載火箭的推進劑貯箱結構材料主要採用Al�Mg系列合金，特別是退火和半冷作硬化狀態的LF3、LF6防銹鋁的應用最為普遍。這兩種鋁合金都具有優良的焊接性能〔1〕。�

隨著航天技術的發展，運載火箭的推進劑貯箱結構材料，從使用非熱處理強化的防銹鋁，轉變到使用可熱處理強化的高強度鋁合金。LD10CS合金已在多種大型運載火箭和固體導彈上獲得成功的應用。由於它的超低溫性能較好，因此在三子級的液氫、液氧推進劑貯箱上也獲得了應用。

需要指出的是LD10合金的焊接性能較差，焊接時形成熱裂紋的傾向較大，對焊接過程中的各種因素也比較敏感，焊接接頭的斷裂韌度較低，特別是當焊縫部位存在焊接缺陷時，液壓強度試驗時試驗件經常發生低壓爆破。

20世紀70年代，在研製LD10合金火箭推進劑貯箱初期，在焊接工藝方面曾遇到了極大的困難。在「三結合」攻關中發明的「兩面三層焊」工藝（正面打底、蓋面，背面清根封焊）使焊接接頭性能達到了設計要求。在LD10焊接生產實踐中總結得出：如果焊接接頭區的延伸率不小於3%，則焊接接頭的塑性可以滿足使用要求。在此後的許多年中，一直以「延伸率不小於3%」作為一個重要的驗收指標。�

幾十年來，焊接工藝主要是氬弧焊（TIG），包括手工氬弧焊和自動氬弧焊。從焊接工藝方面看，為了減少焊接結構的焊接殘余應力和變形，通常在焊接工藝選擇上都盡量減少焊接熱輸入量。特別是對於熱處理強化鋁合金，由於焊接熱過程的作用，在焊接熱影響區存在軟化區，塑性較好，強度較低。焊接接頭強度系數為0.5～0.7。�

為什麼LD10CS貯箱採用兩面三層焊工藝？理論分析和實踐結果表明，若不採用此焊接方法，就會造成LD10CS鋁合金焊接接頭塑性較差，且焊縫背面焊趾處易出現裂紋。兩面三層焊時，清根和封底焊可消除此種裂紋。同時由於熱輸入量較大，熱影響區發生不同程度的退火或過時效，使硬度降低，塑性提高，焊接拉伸試樣斷裂的位置是焊接軟化區。這樣在結構中，焊接接頭在復雜的應力狀態下以軟化區的塑性和變形補償了熔合區塑性的不足。但貯箱焊縫補焊後，有時仍發生低壓爆破。

由於兩面焊的特殊要求，限制了自動焊及焊接新技術（如真空電子束焊、變極性等離子焊等）的應用。這是因為，氬弧焊焊接熱輸入量比高能束的真空電子束焊要大，同時考慮到焊接接頭的結構承載適應能力，難以應用焊接熱輸入較為集中的焊接新技術，制約了焊接新技術的應用。�

在焊接生產中，鋁合金焊縫內常見的缺陷為焊縫氣孔。氫是鋁及其合金熔焊時產生氣孔的主要原因。基體金屬中含氫量、焊絲及基體金屬表面氧化膜吸附的水分以及弧柱氣氛中的水分都是焊縫氣孔中氫的重要來源。航天焊接工作者經過不懈的攻關和努力保證了航天焊接產品的交付和發射成功。但是，由於諸多因素和條件的限制，在生產中個別貯箱仍存在氣孔超差。�

在焊接材料方面，國外使用的是焊接專用板材，基體金屬的氫含量小於2×10-7�。而國內鋁合金板材製造技術條件中尚無對氫含量的要求。

2.2 鋁合金2219和鋁鋰合金焊接概述

2219高強鋁合金的突出特點是焊接性能好，從-253℃到+200℃均具有良好的力學性能、抗應力腐蝕性能，對焊接熱裂紋的敏感性較低，焊接接頭塑性及低溫韌性較好。在美國已作為推進劑貯箱的主要結構材料，美國土星Ⅴ號Ⅰ級貯箱等均採用了2219鋁合金。前蘇聯在能源號和暴風雪號太空梭均大量採用了1201（相當於2219）鋁合金。�

國內研製的S147鋁合金與2219鋁合金相類似，生成焊接裂紋的傾向性較低，但生成氣孔的敏感性較強，尤其是熔合區、密集的微氣孔是影響焊接接頭性能的主要缺陷。

隨著航天技術的發展，對鋁合金的強度和減重提出了更高的要求，鋁鋰合金在近幾十年得到了迅猛的發展。因為每加入1%Li，可使鋁合金質量減輕3%，彈性模量提高6%，比彈性模量增加9%，這種合金與在飛機產品上普遍使用的2024和7075合金相比，密度下降7%～11%，彈性模量提高12%～18%。前蘇聯的1420合金與廣泛使用的杜拉鋁(硬鋁)Д16(2024)合金相比，密度下降12%，彈性模量提高6%～8%，抗腐蝕性好，疲勞裂紋擴展速率低，強度、屈服強度和延伸率相近、焊接性較好〔2〕。

前蘇聯航空材料研究所(ВИАМ)И.Н.Фридляндер等人於20世紀60年代在發明了Al�Mg�Li系的1420合金不久，就對該合金的焊接開展了研究。70年代對該合金的焊接研究已經取得了成果，他們認為這種合金氬弧焊時，可採用AM�г6、AM�г6T和1557焊絲，焊接接頭的強度系數達到0.7以上。焊前、焊後熱處理對焊接接頭強度有很大的影響，淬火狀態下焊接的接頭強度比淬火及人工時效狀態焊接的強度低78.5 MPa，焊後淬火及人工時效又可以使焊接接頭的強度系數達到0.9～1.0。1980年1420合金被用於製造米格-29超音速戰斗機的焊接機身、油箱、座艙，這使飛機的重量明顯降低了24%。至今，1420合金已成功使用了30多年，廣泛用於軍用、民用飛機和火箭上〔3〕。

20世紀80年代俄羅斯研製了高強度、高模量的1460（Al�Cu�Li）合金，這種合金由於加入了Sc元素強化，使晶粒和亞晶結構變化，拉伸強度提高30～50 MPa，焊接性能明顯改善。1460合金焊接工藝與1420合金基本相同，可採用1201（Al�Cu�Mn）合金焊絲焊接，也可在焊絲中添加鈧（Sc）元素。在對多種成分比較試驗後，推薦應用CB-1207或CB-1217焊絲，這種焊絲的成分是在AL�Cu基礎上添加Cu、Sc、Zr、Ti等，具體成分有待於進一步了解。應用此種焊絲可以顯著地降低焊縫熱裂紋敏感性，氬弧焊焊接接頭強度大於250 MPa，焊接接頭強度系數大於0.5，焊後熱處理焊接接頭的強度、硬度增加。〔4～8〕�這種焊絲可以保證無裂紋和細晶粒結構的接頭，合理的選擇焊接工藝和焊前准備可得到無氣孔的焊接接頭。

美國發現者號太空梭的外貯箱採用了2195（Al�Cu�Li�Mg）高強鋁鋰合金，取代原來使用了25～40年的2219合金。新設計的貯箱SLWT(Super Light Weight Tank超輕重量貯箱)，比原來的貯箱減重5%，即3 405 kg，其中LH2箱減重1 907 kg、LO2箱減重736 kg，箱間段減重341 kg，其他減重422 kg。每減輕1 kg質量可以增加1 kg有效載荷，這樣就增加3 405 kg的有效載荷。美國總共生產120台SLWT，完成全部航天飛行計劃〔9～10〕。

2195-T8合金的貯箱採用4043焊絲，變極性等離子弧焊 (VPPA)焊接。VPPA具有高的電弧溫度、高的電弧電壓和更集中的熱量。VPPA焊接2195-T8鋁鋰合金的關鍵是焊縫背面保護，鋁鋰合金含有活潑的Li元素，如焊接時背面保護不好，極易氧化。馬歇爾飛行中心研製出長229 mm、寬25.4 mm、高152 mm的不銹鋼「保護盒」，「保護盒」在焊接時隨焊槍行走，使焊縫區域氧氣少於0.5%。另外，研製了直徑51 mm、長229 mm的不銹鋼管裝在工件背面，焊接時隨焊槍移動，也可有效保護背面焊縫。如果這兩種保護裝置同時使用，效果更好。

3 極具前途的幾種工藝技術

3.1 變極性等離子弧焊接技術（VPPA）

1978年，美國NASA宇航局馬歇爾宇航中心決定變極性等離子弧焊技術部分取代鎢極氬弧焊工藝焊接太空梭外貯箱。太空梭外貯箱材料為2219鋁合金，共焊接了6400 m焊縫，經100% X射線檢測，未發現任何內部缺陷，焊縫質量比TIG多層焊明顯提高。�

變極性等離子焊接技術用於鋁合金焊接，單道焊接鋁合金厚度可達25.4 mm。其工藝特點是在焊接過程中，在焊接熔池中心存在一穿透的小孔，而且在實際生產中通常採用立向上焊工藝，既有利於焊縫的正面成形，又有利於熔池中氫的逸出，減少氣孔缺陷。因此被稱為「零缺陷焊接」。�

「八五」期間，在引進國外某公司的變極性等離子焊接系統的基礎上，進行了LF6、LD10鋁合金平板（厚3 mm、6 mm、10 mm）焊接工藝試驗〔11〕。�

「九五」期間，與哈爾濱工業大學聯合開展了變極性等離子焊接技術研究，研製了變極性等離子焊接設備樣機，並進行了LF6和LD10鋁合金板材（厚3 mm、5 mm、12 mm）焊接工藝試驗，完成了帶有縱縫和環縫的貯箱模擬件焊接，解決了環縫焊接時起弧打孔和收弧填孔及焊縫首尾相接的難題，焊接模擬件通過了液壓試驗，將變極性等離子焊接技術的工程應用向前推進了一大步。

隨著2219鋁合金和2195鋁鋰合金的應用，在未來中厚度的大型貯箱焊接生產中，變極性等離子焊接技術有著廣闊的應用前景。

3.2 局部真空電子束焊接技術

由於真空電子束焊接工藝是將被焊工件置於真空環境中進行焊接，因此可以得到優質的焊縫。同時，電子束高的能量密度使焊縫較窄，深寬比大，焊接應力和變形較小，在工業各領域尤其是國防工業中得到了廣泛的應用。

但對於一些大型構件如運載火箭貯箱殼體等，如果採用真空電子束焊接工藝，則需要較大的真空室，其容積可達數百立方米，這種電子束焊接設備造價很高。為了解決這一問題，國外開始設計和應用局部真空電子束焊接設備，不是將被焊工件整體放入真空室，而是在焊縫局部建立真空環境，從而完成焊接。

前蘇聯將局部真空電子束焊接技術應用於不同類型和尺寸火箭燃料貯箱殼體的焊接，在殼體的縱縫、對接環縫及法蘭環縫焊接中，有7種類型焊縫（縱縫、對接環縫、法蘭環縫）應用局部真空電子束焊接工藝。20世紀90年代初已用於Φ2.5 m直徑殼體環縫焊接，能源號火箭貯箱縱縫採用局部真空電子束焊接工藝，壁厚為42 mm，局部密封採用磁流體密封、橡膠圈密封等技術。�

國內在「九五」期間，與中科院電工所合作研製了國內第1台法蘭環縫局部真空電子束焊機(專利號：ZL002631776.6)〔12〕。電子槍與上真空室採用動密封結構，工件與上、下真空室間為靜密封結構。焊接時電子槍可以實現極坐標運動。電子槍徑向移動採用步進電機驅動，光柵尺檢測位移；圓周方向轉動通過交流伺服電機驅動，光碼盤檢測器角位移。二次電子焊縫對中系統用於實現焊縫軌跡示教。採用兩級微機控制，可編程序控制器（PLC）控制焊接參數可實現柔性焊接，即可焊接100～300 mm直徑的法蘭環縫。局部真空室的真空度達到5×10-3Pa,高於國外同類產品水平。�

在未來的2219鋁合金和2195鋁鋰合金航天器厚壁結構中，特別對於焊接殘余應力和變形要求較高的法蘭環縫焊接生產中，局部真空電子束焊接技術應用對焊接質量的提高有著極為重要的意義。

3.3 氣脈沖TIG和MIG焊接技術

在航天工業中，鋁合金焊接中應用較廣的TIG和MIG工藝，保護氣體採用氬氣和氦氣，其中以氬氣應用較多。

就TIG焊而言，有交流氬弧焊和直流正接氦弧焊兩種工藝。氦（He）和氬（Ar）相比，其最小電離能高，在其它條件和參數相同時，電弧電壓較高。因此，氦弧焊電弧溫度高，焊接熱輸入量大，也具有更高的能量密度，與氬弧焊相比熔深較大，焊接缺陷特別是焊接氣孔較少。

據資料介紹，由於直流正接氦弧焊沒有交流氬弧焊陰極霧化去除氧化膜的作用，氧化膜的破壞程度取決於電弧長度的大小，故直流正接氦弧焊採用短弧焊去除氧化膜。這樣使得焊接時填絲變得較為困難，加上設備等因素的制約，直流正接氦弧焊一直未大面積推廣應用。

為了利用氦氣電弧熱高的優點並避免純氦帶來的缺點，國外採用氣脈沖Ar+He TIG和MIG焊接技術焊接鋁合金，可大大減少焊接氣孔。�

借鑒國外的經驗，近幾年開始進行氣脈沖TIG焊接技術研究，初步試驗表明，採用氣脈沖（Ar+He）TIG焊接工藝焊接S147鋁合金抑制焊接氣孔方面有明顯的效果。不開坡口可一次焊透7 mm平板，且表面光澤與氬弧焊相同，避免直流正接氦弧焊焊縫表面發暗。焊接工藝性、可操作性也與氬弧焊無異，弧長也無特別限制。這對於未來型號將應用對氣孔較敏感的S147鋁合金和2195鋁鋰合金有極大的應用價值。�

3.4 攪拌摩擦焊技術

宇航工業飛行器結構大量使用鋁合金，由於某些材料熔焊焊接性不良不得不採用鉚接結構。英國焊接研究所（TWI）1991年發明的攪拌摩擦焊為此類材料連接提供了一個新思路〔13〕。由於此方法屬於固相焊，特別適合應用於熔化焊接性差的有色金屬。相對於熔化焊接方法，不會產生與熔化有關的焊接缺陷，如熱裂紋和氣孔。但由於方法的限制，其應用僅限於簡單結構的工件。

攪拌摩擦焊的原理是，利用摩擦發生的熱，在高速旋轉的攪拌頭特形指棒周圍的金屬迅速被加熱，並形成了很薄的熱塑性金屬層。隨著攪拌頭的移動形成了攪拌摩擦焊的焊縫。目前，已成功地進行了攪拌摩擦焊研究的鋁合金包括：2000系列（Al�Cu）、5000系列（Al�Mg）、6000系列（Al�Mg�Si）、7000系列（Al�Zn）、8000系列（Al�Li）。美國波普公司的空間防禦實驗室在1998年將此技術用於火箭某些部件焊接。目前，ESAB公司正在製造可供商業應用的攪拌摩擦焊機，計劃於2002年安裝在TWI，用來焊接尺寸為8 m×5 m的工件，預計可焊接的工件厚度為1.5～18 mm。國內某些院校和研究所也開始了這方面的研究工作，有理由相信，國內最具備攪拌摩擦焊技術應用前景的將是航天工業。

3.5 焊接修補技術

鋁合金結構件的焊接修補是航天器在生產和使用中不可避免地會遇到的問題。在焊接生產中，由於材料、結構、設備、工藝及環境條件等方面的偶然因素，在焊後會發現焊縫中存在超出標準的焊接缺陷，這就需要補焊。傳統的手工TIG焊方法雖然操作簡便、易行，但由於局部焊接熱輸入量較大，可能產生晶粒長大，局部韌性降低，同時在補焊部位引起較大的殘余應力，往往成為「低壓爆破」的裂源。另一方面，未來可重復使用運載器，在重復使用後，可能在某些構件局部出現裂紋等缺陷，需要進行焊接修補，此時在運載器外部覆有絕熱材料，對溫升有極嚴格的要求，必須採取熱輸量集中而且較小的焊接工藝。

1995年英國劍橋焊接研究所發明摩擦塞焊技術〔14〕，洛馬公司和國家宇航局馬歇爾飛行中心進行了補焊工藝研究，2000年已用於外貯箱焊接修補。這是一種新的焊接修補技術，在焊縫缺陷位置，鑽一楔形孔，將一個與孔的形狀相類似的楔形旋轉塞插入孔內，高速旋轉時完整的楔形塞與孔表面摩擦生熱而實現焊接。焊接參數包括塞的直徑、旋轉速度、施加的壓力和塞的位移。它不同於熔焊修補，在缺陷去掉之前，要反復打磨和填充，焊接修補比通常的TIG熔焊修補強度高20%，改善了補焊部位的力學性能，而且不易產生焊接缺陷。採用這種修補工藝還可大大減少修補時間，降低成本。

此外，也有人提出激光補焊的設想。鋁合金激光焊的難點在於鋁合金對CO2激光束（波長為10.6�μm）極高的表面初始反射率（超過90%以上），對YAG激光束（波長為1.06μm）反射率接近80%。而且，鋁合金激光束還易產生氣孔。這些問題都有待於進行深入的研究工作。

3.6 焊接工藝和焊接結構安全評定技術

由於航天產品的特殊性，對產品質量和可靠性極為重視。隨著焊接技術的發展，對航天產品焊接質量和可靠性不斷提出新的要求。在實際生產中，焊接工藝的優劣不僅要看其是否能夠完成所針對結構的焊接，而且要看其是否具有相對穩定的使焊接質量達到產品驗收標準的能力。「焊接性」概念回答了是否能實現焊接的問題；90年代，航天焊接工作者提出的「焊接工藝裕度」概念回答了一種焊接工藝是否能達到焊接質量標準的問題〔15〕。換言之，「焊接工藝裕度」概念是焊接工藝評定的基礎。例如：可根據焊接工藝裕度的評價方法對其保證焊接質量的能力進行評定，分為「合格工藝」、「限用工藝」以及「禁用工藝」等。當然，對某一特定工藝進行評定，仍需進行必要的實驗工作，首先要找准影響焊接質量的關鍵因素，而後方可對這些因素進行綜合評定。

由於目前技術水平和生產條件的限制，僅依靠焊後對焊縫的無損檢測尚不能完全評定焊接接頭的全部性能。在實際生產中，目前對鋁合金焊縫也只檢測氣孔、夾雜、裂紋、未焊透等幾類缺陷，而且難以做到100%檢測，尤其對於角焊縫，尚難進行有效的檢測。即使對於鋁合金焊接時常見的氣孔缺陷，X射線的解析度目前也只能檢測到0.2 mm以上氣孔，而對於對接頭塑性影響較大的微氣孔尚不能做到充分判定。總之，焊接工藝仍是決定焊接質量的直接因素，對焊接工藝在生產中保證質量能力進行科學的評定是非常必要的。

針對焊接結構的可靠性評定，是近20年焊接結構安全評定技術不斷發展。這里僅介紹「合於使用」原則的概念〔16〕。「合於使用」原則是針對「完美無缺」原則而言的。在焊接結構發展初期，要求結構在製造和使用過程中均不能有任何缺陷存在，即結構應完美無缺，否則就要返修或報廢；後來曾任英國焊接研究所所長的Edgar Fuchs通過大量實驗證明：在鋁合金焊接接頭中，即使存在某種程度的氣孔，對接頭強度的影響可能微乎其微，而並非必要的返修補焊卻會造成局部殘余應力的增大和微觀組織結構的不利變化，導致使用性能的降低。基於這一研究，英國焊接研究所首先提出了「合於使用」的概念。在斷裂力學出現和廣泛應用後，這一概念成為焊接結構長期研究的中心課題之一，現已逐漸發展成為原則，並且有了明確的定義。在一些國家已建立了應用於焊接結構設計、製造和驗收的「合於使用」原則的標准。

在「合於使用」評定標准中，均需輸入載荷、類裂紋缺陷和斷裂韌度3個參量，並可粗略地將安全評定方法分為斷裂力學方法和結構試驗方法。

4 結束語

鋁合金是航天產品的主要結構材料之一。隨著材料技術的發展，鋁合金家族不斷壯大。在美國和俄羅斯，2219，1201，1420鋁合金都已獲得了廣泛的應用，2195鋁合金也已開始應用。在國內，S147和2195等在未來航天型號中的應用前景不容忽視。載人航天和可重復使用航天器對焊接結構的可靠性提出了更高的要求。隨著這一進程的出現，新焊接技術在航天工藝焊接生產中的應用必將獲得突飛猛進的發展，焊接自動化和高的質量及可靠性保證能力將是21世紀對焊接技術的基本要求。尤其是鋁合金中厚板和厚板焊接技術在近幾年將成為航天焊接工作者研究和推廣的熱點之一。

參 考 文 獻

1 材料工藝. 北京：宇航出版社，1989.�

2 The first space shuttle super lightweight tank presented to NASA. 1998�01�16. Email-98-7-14．�

3 DC-X demonstrates key maneuver. Aviation Week & Space Technology, 1995�0717

4 Fridlyander I N et al. High�strength weldable 1460 alloy for cryogenic application. Al�Li Conf.，6：1245～1250�

5 Ш алин Р Е, Е фремов и др И С. Опыт проектирования иизговления крупногабариттных конструций из алюминиево-литиевых сплавов изделий ракетно-космической техники. Сварочное Производство, 1996(11)：14～18�

6 Дриц А М, Т В Крымова. Российский Высокопрочный Свариваемый Алюминиево-Литиевый Сплав Марки 1460. Цветный металлы, 1996(3)：68～73�

7 Рязанев В И, Федосеев В А. Технология дуговой сварки алюминиевых сплавов с литием. Сварочное Производство, 1996(6)：4～9 �

8 Фридлядер И Н, Дриц А М, Крымова Т В. Возможностьсоздания свариваемых сплавов на основе системы Al�Cu�Li. МиТОМ， 1991(9)：30～32�

9 Stanley W K. Lightweight aluminum�based materials challenge nonmetallics in aerospace uses. Aviation Week & Space Technology, 1991�04�15： 57～60

10 Aerospace technology: to the 21st century. Aerospace Engineering, 199101．

11 沈江紅 等.鋁合金中厚板變極性等離子電弧焊焊接工藝的研究.宇航材料工藝,1997(3)．�

12 劉志華 等.法蘭環縫局部真空電子束焊機的研製.宇航材料工藝，2001(3)：52～56�

13 唐 偉 等.攪拌摩擦焊及其在鋁合金連接中的應用.第九次全國焊接會議論文集,1999：529～532�

14 Friction plug weld repair of space shuttle external tank. Welding & Metal Fabrication, 2000�09：6～8�

15 Liu Zhihua et al. Welding technology margin and its application in welding quality assurance. Proceedings of 47th International Welding Annual Conference, Beijing, China, 1994.�

16 霍立興.焊接結構安全評定技術的現狀及進展. 第九次全國焊接會議論文集,1999：82～95

『伍』 鋁及鋁合金焊接熱影響區的軟化程度與那些因素有關如何控制

鋁及鋁合金焊接熱影響區的軟化程度與焊縫中的熱輸入有關。熱輸入越大，高溫停留時間越長，軟化程度越高。可以通過小線能量和加快冷卻速度來減少熱影響區的軟化程度。

『陸』 焊接時什麼材料容易軟化

鋁。對於熱處理強化的鋁合金，由於焊接熱的影響，焊接接頭中熱影響區會出現軟化，即強度降低，使基體金屬近縫區部螞神位的一些力學性能變差，枝高所以鋁材料最容易軟化，是一個非常重要猛物尺的知識。

『柒』 鋁合金焊接缺陷

一、強的氧化能力鋁與氧的親和力很強，在空氣中極易與氧結合生成緻密而結實的AL2O3薄膜，厚度約為0．1μm，熔點高達2050℃，遠遠超過鋁及鋁合金的熔點，而且密度很大，約為鋁的1．4倍。在焊接過程中，氧化鋁薄膜會阻礙金屬之間的良好結合，並易造成夾渣。氧化膜還會吸附水分，焊接時會促使焊縫生成氣孔。這些缺陷，都會降低焊接接頭的性能。為了保證焊接質量，焊前必須嚴格清理焊件表面的氧化物，並防止在焊接過程中再氧化，對熔化金屬和處於高溫下的金屬進行有效的保護，這是鋁及鋁合金焊接的一個重要特點。具體的保護措施是：

1、焊前用機械或化學方法清除工件坡口及周圍部分和焊絲表面的氧化物；

2、焊接過程中要採用合格的保護氣體進行保護；

3、在氣焊時，採用熔劑，在焊接過程中不斷用焊絲挑破熔池表面的氧化膜。

二、鋁的熱導率和比熱大，導熱快盡管鋁及鋁合金的熔點遠比鋼低，但是鋁及鋁合金的導熱系數、比熱容都很大，比鋼大一倍多，在焊接過程中大量的熱能被迅速傳導到基體金屬內部，為了獲得高質量的焊接接頭，必須採用能量集中、功率大的熱源，有時需採用預熱等工藝措施，才能實現熔焊過程。

三、線膨脹系數大鋁及鋁合金的線膨脹系數約為鋼的2倍，凝固時體積收縮率達6．5%－6．6%，因此易產生焊接變形。防止變形的有效措施是除了選擇合理的工藝參數和焊接順序外，採用適宜的焊接工裝也是非常重要的，焊接薄板時尤其如此。另外，某些鋁及鋁合金焊接時，在焊縫金屬中形成結晶裂紋的傾向性和在熱影響區形成液化裂紋的傾向性均較大，往往由於過大的內應力而在脆性溫度區間內產生熱裂紋。這是鋁合金，尤其是高強鋁合金焊接時最常見的嚴重缺陷之一。在實際焊接現場中防止這類裂紋的措施主要是改進接頭設計，選擇合理的焊接工藝參數和焊接順序，採用適應母材特點的焊接填充材料等。

四、容易形成氣孔

焊接接頭中的氣孔是鋁及鋁合金焊接時極易產生的缺陷，尤其是純鋁和防銹鋁的焊接。氫是鋁及鋁合金焊接時產生氣孔的主要原因，這已為實踐所證明。氫的來源，主要是弧柱氣氛中的水分、焊接材料及母材所吸附的水分，其中焊絲及母材表面氧化膜的吸附水分，以焊縫氣孔的產生，常常佔有突出的地位。

鋁及鋁合金的液體熔池很容易吸收氣體，在高溫下溶入的大量氣體，在由液態凝固時，溶解度急劇下降，在焊後冷卻凝固過程中來不及析出，而聚集在焊縫中形成氣孔。為了防止氣孔的產生，以獲得良好的焊接接頭，對氫的來源要加以嚴格控制，焊前必須嚴格限制所使用焊接材料（包括焊絲、焊條、熔劑、保護氣體）的含水量，使用前要進行乾燥處理。清理後的母材及焊絲最好在2－3小時內焊接完畢，最多不超過24小時。TIG焊時，選用大的焊接電流配合較高的焊接速度。MIG焊時，選用大的焊接電流慢的焊接速度，以提高熔池的存在時間。Al－Li合金焊接時，加強正、背面保護，配合坡口刮削，清除概況氧化膜，可有效地防止氣孔。

五、焊接接頭容易軟化

焊接可熱處理強化的鋁合金時，由於焊接熱的影響，焊接接頭中熱影響區會出現軟化，即強度降低，使基體金屬近縫區部位的一些力學性能變壞。對於冷作硬化的合金也是如此，使接頭性能弱化，並且焊接線能量越大，性能降低的程序也愈嚴重。針對此類問題，採取的措施主要是制定符合特定材料焊接的工藝，如限制焊接條件，採取適當的焊接順序，控制預熱溫度和層間溫度，焊後熱處理等。對於焊後軟化不能恢復的鋁合金，最好採用退火或在固溶狀態下焊接，焊後再進行熱處理，若不允許進行焊後熱處理，則應採用能量集中的焊接方法和小線能量焊接，以減小接頭強度降低。

六、合金元素蒸發和燒損

某些鋁合金含有低沸點的合金元素，這些元素在高溫下容易蒸發燒損，從而改變了焊縫金屬的化學成分，降低了焊接接頭的性能。為了彌補這些燒損，在調整工藝的同時，常常採用含有這些沸點元素含量比母材高的焊絲或其他焊接材料。

七、鋁在高溫時的強度和塑性低

鋁在370℃時強度僅為10Mpa，焊接時會因為不能支撐住液體金屬而使焊縫成形不良，甚至形成塌陷或燒穿，為了解決這個問題，焊接鋁及鋁合金時常常要採用墊板。

八、焊接接頭的耐腐蝕性能低於母材

熱處理強化鋁合金（如硬鋁）接頭的耐腐蝕性的降低很明顯，接頭組織越不均勻，耐蝕性越易降低。焊縫金屬的純度或緻密性也影響接頭耐蝕性能。雜質較多、晶粒粗大以及脆性相析出等，耐蝕性就會明顯下降，不僅產生局部表面腐蝕而且經常出現晶間腐蝕，此外對於鋁合金，焊接應力的存在也是影響耐蝕性的一個重要因素。

為了提高焊接接頭的耐蝕性，主要採取以下幾個措施：

1、改善接頭組織成分的不均勻性。主要是通過焊接材料使焊縫合金化，細化晶粒並防止缺陷；同時調整焊接工藝以減小熱影響區，並防止過熱，焊後熱處理。

2、消除焊接應力，如局部表面拉應力可以採用局部錘擊辦法來消除。

3、採取保護措施，如採取陽極氧化處理或塗層等。

九、無色澤變化，給焊接操作帶來困難

鋁及鋁合金焊接時由固態轉變為液態時，沒有明顯的顏色變化，因此在焊接過程中給操作者帶來不少困難。因此，要求焊工掌握好焊接時的加熱溫度，盡量採用平焊，在引（熄）弧板上引（熄）弧等。

『捌』 鋁合金管能焊接嗎鋁合金管焊接該注意什麼

鋁合金管的應用范圍很廣泛，但是在使用中是要注意焊接的方法，因為焊接的方式不同，焊接的效果也不同，具體可以根據管材的規格來進行焊接。對於鋁合金管能焊接嗎的問題不太了解，也不清楚鋁合金管焊接該注意什麼的問題，針對這個問題，我們來具體的了解一下吧。

鋁合金管能焊接嗎？

鋁合金方管是可以焊接的。一般會在建築上經常採用焊接的方式將這種鋁合金方管焊接在一起。焊接的時候一般都是採用專業的焊接槍進行高熔點焊接。合金材質的熔點相對較高。所以在焊接的時候通常是刷一層漆降低熔點再進行焊接。

鋁合金管焊接該注意什麼？

1、鋁的強氧化能力。鋁和氧的化學結合力很強，常溫下表面就能被氧化而生成一層厚度為0．1～0．2μm的Al2O3薄膜，Al2O3的熔點高達2050℃，遠遠超過鋁及鋁合金的熔點（660℃），而且體積質量大，約為鋁的1．4倍。焊接過程中，Al2O3薄膜會阻礙熔化金屬之間良好結合，形成夾渣，並且還會吸附水分，在焊縫中產生氣孔。

2、較大的熱導率和比熱容。鋁及鋁合金的熱導率和比熱容約比鋼大1倍，焊接過程中大量熱量被迅速傳導到基體金屬內部，因此消耗更多的熱量。

3、熱裂傾向大。鋁及鋁合金的線脹系數約為鋼的2倍，凝固時的體積收縮率達6．5％。因此，焊接時具有一定的熱裂傾向。

4、容易形成氣孔。氮不溶於液態鋁，鋁也不含碳。因此，焊接鋁及鋁合金時在焊縫中不會產生N氣孔和CO氣孔，只可能產生氫氣孔。氫在液態鋁中的溶解度為0．7mL／100g，而在660℃凝固溫度時，氫的溶解度突然降至0．04mL／100g，使原來溶於液態鋁中的氫大量析出，形成氣泡。同時，鋁和鋁合金的的密度小，氣泡在熔池中的上升速度較慢，加上鋁的導熱性強，熔池冷凝快，因此，上升的氣泡往往來不及退出而留在焊縫中成為氣孔。

5、接頭不等 強度 。鋁及鋁合金的熱影響區由於受焊接熱循環作用而發生軟化，強度降低，使接頭與母材金屬無法達到等強度。工業純鋁及非熱處理強化鋁合金的強度約為母材金屬的75％～100％；熱處理強化鋁合金的接頭強度較小，只有母材金屬的40％～50％。

6、焊穿。鋁及鋁合金從固態轉變為液態時，無明顯的顏色變化，所以不易判斷母材金屬溫度，施焊時常會因溫度過高無法察覺而導至燒穿。

以上就是關於鋁合金管能焊接嗎和鋁合金管焊接該注意什麼的相關介紹，大家在焊接的時候，可以根據鋁合金管的性能來進行焊接，要保證焊接的效果。平時選購鋁合金管的話，建議選擇正規公司的產品，這樣可以保證鋁合金管的質量，這種材料在市場上應用范圍很廣泛。

『玖』 「焊接熱影響區軟化」的概念是什麼

焊接熱影響區簡稱：HZA(heataff ectzohe)在焊接熱影響區的作用下,焊縫兩側的母材發生明顯的組織回和性能的變化區答域,稱為焊接熱影響區.也稱為過熱區或粗晶區.該區域寬度約1—3mm,焊接時該區域奧氏體晶粒嚴重長大,冷卻後得到較大晶體粗粒組織,塑性及韌性嚴重下降，稱為熱影響區軟化。

『拾』 鋁型材6061合金焊接後變軟（硬度值低）

同意樓上「焊接溫度較高相當於退火，當然硬度會降低，這塊區域叫做熱影響區，是很難避免的現象」。
然後進行時效處理，硬度沒有變化，分析可能有如下幾個問題：
1 焊絲的選擇。熔焊後焊縫區發生鋁合金的重熔過程，焊縫的成分由母材與焊絲的成分決定，同時由於在高溫條件下部分元素可能揮發，所以成分的組成較為復雜，如焊絲選擇不當或熔焊時間過長可能使焊縫成為非熱處理強化的鋁合金，但鑒於LD30為常規牌號，此種原因的可能性不大。

2 固溶工藝的選擇 在時效處理前一定要進行固溶處理，讓鋁合金達到過飽和的狀態，這樣有利於後續晶粒的析出與細化，達到提高強度的目的。不知樓主有沒有進行固溶，另外固溶溫度、時間、淬火的介質選擇怎樣，這些都是影響因素。

3 時效制度的確立 時效是固溶的下一道工序，控制的因素有時效時間、時效溫度。如時效溫度過低或過高，會影響析出相的類別與數量，那時效後的效果也就不明顯。在時效溫度合適的前提下，隨時效時間的延長合金要經歷欠時效、峰時效、過時效三個過程，如果只要求硬度的話峰時效時強度最好。如果時效時間選在欠或過的兩個區域，那處理後的效果自然不會太明顯。

以上是個人幾點不成熟的看法，僅供參考。