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1、毕业设计（论文）开题报告课题名称铝合金带氩弧焊工艺研究系部材料工程系专业材料成型及控制工程班级T733-1姓名李杰学号20070330102指导教师签名（校内）指导教师签名（校外）年月日湖北汽车工业学院毕业（论文）开题报告1课题背景及意义自上世纪以来,随着工业生产的发展和人们生活水平的不断提高,特别是汽车工业的大力发展,使内燃发动机的需求量迅速增大。作为发动机的重要零件的轴瓦,许多国家在其材料的性能和加工工艺上作了大量的研究工作。现在,金属轴承材料已基本上根据不同载荷、不同性能内燃机的要求形成了巴氏合金、铜合金和铝合金三大系列,在这三大类轴承合金材料中,铝合金轴承材料以其原材料价格低、自重轻
2、、合金轴承性能好、适应载荷、速度范围宽而得到迅速推广。铝合金具有密度小、强度中等、耐腐蚀、易加工成形、可焊接、美观耐用和便于回收等特性,因此,越来越受到汽车行业的青睐,其应用范围不断扩大,不止是在轴承材料上的使用，诸如铝带材、铝扁管、车身铝合金板、铝型材等用量日趋增加。用这些材料制造汽车部件时往往离不开焊接工艺。因此,提高铝合金焊接质量非常重要。用于铝及铝合金焊接结构的焊接方法有：钨极氩弧焊（TIG）、熔化极惰性气体保护焊（MIG）、等离子弧焊（PLW）、钎焊（BW）、常规摩擦焊、搅拌摩擦焊（FSW）和电阻焊等。目前，在铝及铝合金生产中，钨极氩弧焊和熔化极惰性气体保护焊是应用最为广泛的焊接方
3、法。铝与氧的亲合力大,极易氧化生成致密的Al2O3膜,它的熔点高达2025e,阻碍铝合金熔合。此外,Al2O3的密度比铝液的大,易使焊缝产生夹渣。铝的导热系数大,要求使用大功率或能量集中的热源,厚度较大的工件需要预热。铝的膨胀系数较大,易产生焊接应力与变形,并可导致裂纹。液态铝可吸收大量的氢,而固态铝几乎不溶解氢,因此,焊件易形成大量气孔。铝在高温时强度、塑性低,焊接时不能支持熔池金属重量而易使焊缝塌陷。铝及铝合金由固态变为液态时,无颜色变化,使焊接操作比较困难。由于以上原因,焊接铝及铝合金时,需选择正确的焊接方法,严格控制焊接工艺和操作规程。下文将展开以铝合金的氩弧焊为主的一系列工艺研究。
4、2本课题及相关领域的国内外现状及发展2.1铝合金的焊接工艺研究现状2.1.1铝合金的焊接性在傅文元的《铝及铝合金的焊接》，李妙珍的《关于铝及铝合金的焊接工艺浅析》，黄汉中的《铝及铝合金焊接中常见焊接缺陷及其对策》以及马建民和李敬勇的《焊接缺陷对铝合金焊接接头疲劳性能的影响》等文章中均详细分析了铝及铝合金的焊接性：(1)铝在空气中及焊接时极易氧化,生成的氧化铝熔点高(2050℃)、非常稳定、不易去除,它阻碍母材的熔化和熔合。氧化膜的密度大,不易浮出表面,易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺陷。铝材的表面氧化膜还吸附大量的水分,易使焊缝产生气孔。另外氧化膜不导电,-8-湖北汽车工业学院毕业（论文）开题
5、报告影响焊接电弧的稳定性。焊接前应采用化学或机械方法进行严格地表面清理,清除其表面氧化膜。在焊接过程中要加强保护,防止其氧化。钨及氩弧焊时,选用交流电源,通过“阴极雾化”作用,去除氧化膜。气焊时,采用去除氧化膜的焊剂。在厚板焊接时,可加大焊接热量,例如,氦弧热量大,利用氦气或氩、氦混合气体保护,或者采用大规范的熔化及气体保护焊,在直流正接情况下,可不需要“阴极雾化”。(2)铝及铝合金的热导率和比热容均约为碳素钢和低合金钢的两倍多。铝的热导率则是奥氏体不锈钢的十几倍。在焊接过程中,大量的热量能被迅速传导到基体金属内部,因而焊接铝及铝合金时,能量除消耗于熔化金属熔池外,还要有更多的热量消耗于金属
6、其他部位,这种无用能量的消耗要比钢的焊接更为显著。为了获得高质量的焊接接头,应当尽量采用能量集中、功率大的能源,有时也可采用预热等工艺措施。(3)铝及铝合金的热膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的一倍。铝凝固时的体积收缩率较大,焊件的变形和应力较大,因此,需采取预防焊接变形的措施。铝焊接熔池凝固时容易产生缩孔、疏松、热裂纹及较大的内应力。生产中可采用调整焊丝成分与焊接工艺的措施防止热裂纹的产生。在耐蚀性允许的情况下,可采用铝-硅合金焊丝焊接除铝-镁合金之外的其他铝合金。在铝-硅合金中ω(Si)=0.5%时热裂倾向较大,随着硅含量增加,合金结晶温度范围变小,流动性显著提高,收缩率下降,热裂倾向也相应
7、减小。根据生产经验,当ω(Si)为5%~6%时可不产生热裂,因而采用SAlSi(ω(Si)为4.5%~6%)焊丝会有更好的抗裂性。(4)铝对光、热的反射能力较强,固、液转态时,没有明显的色泽变化,焊接操作时判断难。高温下铝的强度很低,支撑熔池困难,容易焊穿。(5)铝及铝合金在液态能溶解大量的氢,固态几乎不溶解氢。由于铝的导热性好,所以在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中,氢来不及溢出,极易形成氢气孔。弧柱气氛中的
