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焊接技术

容器用铝材的焊接

时间:2015-04-01 12:01:25   作者:   来源:   阅读:3182   评论:0
    铝材具有优异的物理特性和力学性能,其密度低、强度高、热导率高、电导率高,耐蚀能力强。铝材广泛用于容器、机械、电力、化工、航空、航天等焊接结构的产品上。
一、铝材的分类及牌号表示方法
1. 铝材的分类
(1)按有无合金成分,铝材分为纯铝及铝合金。铝合金按合金系列又分为 Al-Mn 合金、Al-Cu 合金、Al-Si 合金和 Al-Mg 合金等。
(2)按压力加工能力,可分为变形铝和非变形铝(例如:铸铝)。
(3)按能否热处理强化,铝合金又分为非热处理强化铝和热处理强化铝。铝没有同素异构体,纯铝、铝锰合金、铝镁合金等不可能通过热处理相变来提高强度。但是,铝铜和铝镁硅等合金可通过固溶时效析出强化相提高强度,称为可热处理强化铝。不能通过固溶时效析出强化相提高强度的称为不可热处理强化铝。
2. 牌号表示方法和状态代号
(1)四位数字体系牌号命名方法 1997 年 1 月 1 号,我国开始实施 GB/T16474?996《变形铝和铝合金牌号表示方法》标准。新的牌号表示方法采用变形铝和铝合金国际牌号注册组织推荐的国际四位数字体系牌号命名方法,例如工业纯铝有 1070、1060 等,Al-Mn 合金有 3003等,Al-Mg 合金有5052、5086 等。
(2)四位字符体系牌号命名方法 1997 年 1 月 1 号前,我国采用前苏联的牌号表示方法。一些老牌号的铝及铝合金化学成分与国际四位数字体系牌号不完全吻合,不能采用国际四位数字体系牌号代替,为保留国内现有的非国际四位数字体系牌号,不得不采用四位字符体系牌号命名方法,以便逐步与国际接轨。例如:老牌号 LF21 的化学成分与国际四位数字体系牌号 3003 不完全吻合,于是,四位字符体系表示的牌号为 3A21。
    四位数字体系和四位字符体系牌号第一个数字表示铝及铝合金的类别,其含义如下:
1)1XXX 系列枣工业纯铝;
2)2XXX 系列枣 Al-Cu、Al-Cu-Mn 合金,;
3)3XXX 系列枣 Al-Mn 合金;
4)4XXX 系列枣 Al-Si 合金;
5)5XXX 系列枣 Al-Mg 合金;
6)6XXX 系列枣 Al-Mg-Si 合金;
7)7XXX 系列枣 Al-Mg-Si-Cu 合金;
8)8XXX 系列枣其它。
(3)铝铸件牌号 我国容器用铝铸件牌号采用 ZAl+主要合金元素符号+合金元素含量数百分率表示。例如;ZAlSi7Mg1A、ZAlCu4、ZAlMg5Si 等。
(4)状态代号 相同牌号的铝及铝合金,状态不同时,力学性能不相同。按照 GB/T16475《变形铝和铝合金状态代号》标准,新状态代号规定如下:
    O 枣 退火状态
    H112 枣热作状态
    T4 枣固溶处理后自然时效状态
    T5 枣高温成形过程冷却后人工时效状态
    T6 枣固溶处理后人工时效状态
二、铝容器的应用特点和容器规范采用的铝及铝合金
1.铝容器的应用特点
(1)铝在空气和氧化性水溶液介质中,其表面较易产生致密的氧化铝钝化膜,它在一些氧化性介质中具有良好的耐蚀性。在高温浓硝酸中,纯铝的耐蚀性优于不锈钢。铝材常作为耐蚀容器材料。
(2)对一些腐蚀性不太强,但要求防铁污染的介质,如化纤生产介质等,铝有较好的耐蚀性,而且没有铁污染物料,因此,铝材常作为防铁污染的容器的材料。其他有色金属容器也能防铁污染,但铝最便宜。
(3)铝是面心立方晶格,没有同素异构体,低温下不存在像铁素体钢那样的脆性转变,铝容器的最低设计温度可达-269℃。铝材常作为低温容器的材料。铝镁合金中的镁含量较高时,会以金属间化合物 Mg2Al3 和 Mg5Al8 在晶间析出,使铝镁合金在某些介质中产生应力腐蚀敏感性,只有在 65℃以下使用才不会产生应力腐蚀,因此含镁量超过了 3%的铝镁合金规定设计温度不超过 65℃。析出相过多也会降低冲击韧性,因此含镁量超过 3%的铝镁合金及其焊接接头应检验冲击韧性。其他铝和铝容器,包括低温铝容器均不要求进行冲击韧性检验。
(4) 由于铝镁硅合金固溶时效状态强度高,塑性也较好,焊接性好,焊接接头在焊后状态仍能保持较高的强度,因而常用作容器用高强度铝合金。铝,特别是纯铝的规定非比例伸长应力很低,在小的载荷下即会产生塑性变形。铝容器在使用与运输时,应注意碰撞变形。
(5) 为了得到好的塑性,纯铝、铝锰合金和铝镁合金的变形铝材都只在退火状态或热作状态使用,不采用冷作状态。热作状态铝的焊接接头,焊接热对热影响区有退火作用,因而其许用应力也只取退火状态铝材的许用应力。只有铝镁硅合金和铝铜合金的铝材才采用固溶时效状态,以保证其高强度。
2.容器规范采用的铝及铝合金
    要求制造容器的材料具有良好的成形性和焊接性, JB/T4734-2002《铝制焊接容器》中采用的铝及铝合金有:
工业纯铝 1A85、1050A、1060 和 1200。
Al-Cu 合金 2014。
Al-Mn 合金 3003 和 3004。
Al-Mg 合金 5A02、5A03、5A05、5052、5052、5058 和 5086。
Al-Mg-Si 合金 6A02、6061 和 6063。
    典型牌号铝及铝合金化学成分和力学性能,可查阅相关标准。

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