铝合金自动化焊接:精度、效率与质量的完美平衡

铝是最难焊接合金。氧化铝熔点3700℉,铝熔点1200℉。因此焊前必须彻底清除表面氧化铝。铝分热处理可强化和不可热处理强化合金。热处理可强化铝合金通过时效工艺获强度。焊接铝因过时效可导致抗拉强度显著下降。
9大主要铝合金合金元素组:
| 系列 | 主要合金元素 |
| 1xxx | 非合金(纯) >99% Al |
| 2xxx | 铜为主要合金元素,可指定其他元素(镁) |
| 3xxx | 锰为主要合金元素 |
| 4xxx | 硅为主要合金元素 |
| 5xxx | 镁为主要合金元素 |
| 6xxx | 镁和硅为主要合金元素 |
| 7xxx | 锌为主要合金元素,可指定铜、镁、铬、锆等其他元素 |
| 8xxx | 其他元素(含锡、部分锂成分) |
| 9xxx | 保留未来用 |
影响铝焊接因素:
- 氧化铝涂层
- 导热率
- 热膨胀系数
- 熔化特性
变形铝合金
1xxx系列
这些牌号铝以优异耐腐蚀、高导热导电、低力学性能、优异加工性著称。
应变硬化可获中等强度提升。主要杂质为铁硅。
2xxx系列
这些合金需固溶热处理获最佳性能;固溶热处理态力学性能似或超低碳钢。
某些情况下采用沉淀热处理(时效)进一步提高力学性能。此处理提高屈服强度,伴随延伸率损失;对抗拉强度影响不大。
2xxx系列合金耐腐蚀不如大多数铝合金,特定条件下可能晶间腐蚀。
需中温一定强度时2xxx系列合金良好。这些合金焊接性有限,但该系列某些合金有卓越可加工性。
3xxx系列
这些合金通常非热处理强化,但强度比1xxx系列高约20%。
因仅有限百分比锰(至约1.5%)能有效加入铝,锰仅在少数合金作主要元素。
4xxx系列
4xxx系列合金主要合金元素硅,可加入足量(至12%)大幅降低熔化范围。
因此铝硅合金用作焊丝和钎焊合金连接铝,需比基体金属更低熔化范围。
含可观硅量合金阳极氧化后变深灰至炭黑,故建筑应用需求大。
5xxx系列
主要合金元素镁,单独作主要元素或与锰配合,结果为中高强度加工硬化合金。
镁作硬化剂比锰有效得多,约0.8%Mg等效1.25%Mn,且可加入高得多量。
该系列合金具相对良好焊接特性和海洋大气耐腐蚀性。
但应限制高镁合金冷加工量和工作温度,避免应力腐蚀开裂敏感性。
6xxx系列
6xxx系列合金含硅镁约为形成硅化镁(Mg2Si)所需比例,故可热处理强化。
虽强度不如大多数2xxx和7xxx合金,6xxx系列合金具相对良好成形性、焊接性、可加工性、中等强度下相对良好耐腐蚀性。
该热处理强化组合合金有时T4态(固溶热处理未沉淀热处理)成形,后通过沉淀热处理强化至全T6性能。
7xxx系列
1-8%锌为7xxx系列合金主要合金元素,配少量镁形成中高强度热处理强化合金。
通常其他元素如铜铬也少量添加。
一些7xxx系列合金用于机身结构和其他高应力部件。
高强度7xxx合金表现耐应力腐蚀开裂性降低,常用过时效回火提供更好强度、耐腐蚀、断裂韧性组合。
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