5454
H32 O/H111 H112 H116
5083
H32/H321 O/H111 H112 H116
5086 5456 5754
H32/H321 O/H111 H112 O/H111
船用铝合金挤压材料的力学性能
规定非比例 伸长应力
σ
0。2 2
伸长率δ 抗拉强度
σ
b 2
5
（%） 厚度≤ 12.5mm 10 10 10 10 15 10 10 10 8(4) 10(5) 10(5) 6(4) 8(5) 8(5) 12 12 18 厚度 >12.5mm
牌号 5A01 5454
状态 H112 H112 H111
(N/mm ) 170 100 110 125 95 100 130 80 215(215) 240(205) 260(240)
(N/mm ) 330 230 270 270 240~320 230 300 180 260(250) 260(245) 310(290)
铝合金惰性气体保护焊适用范围
电源极性对焊接的影响
直流正接
焊接熔深 熔敷允许电流 阴极破碎作用 焊接效率 深、窄 大 无 高
直流反接
浅、宽 小 有 低
交流
中 较大 一半 中
焊接缺陷
较反接多
少
较反接多
3.4 铝合金焊接材料的选择
• • • • • •
强度 塑性 抗腐蚀性 与母材相容 易获得 价格低
• 焊接施工区域应遮风挡雨 • 输气管道可考虑加热装置 • 低温情况下，要考虑预热
接头清洁度对气孔的影响
重污染后的化学清洁
• 除油—丙酮等有机溶剂
• 碱洗 5~10%的NaOH溶液在50~60度下浸4~5min
3.5%Mg
铝合金的电极电位
普通钢材缺口韧性与温度的关系
铝合金的韧性与温度的关系
2.4 船级社规范规定的船用铝合金材料 • 船用铝合金的化学成分
• 船用轧制铝合金的力学性能
• 船用挤压铝合金的力学性能
船用铝合金材料的化学成份
牌号 5A01 5454 5083 5086 5456 5754 6005A 6061 6082 AlSiMg 原牌号 AlMg6.5 AlMg3M n AlMg4.5 Mn AlMg4 AlMg5M n AlMg3 Si ≤0.30 ≤0.25 ≤0.40 ≤0.40 ≤0.25 ≤0.40 0.50~0.90 0.40~0.80 0.7~1.3 Fe ≤0.40 ≤0.40 ≤0.40 ≤0.50 ≤0.40 ≤0.40 ≤0.35 ≤0.7 ≤0.50 Cu ≤0.10 ≤0.10 ≤0.10 ≤0.10 ≤0.10 ≤0.10 ≤0.30 0.15~0.40 ≤0.10 Mn 化学成份 Mg Cr Zn Ti Al 其他元素* 每种 ≤0.05 注 Zr0.10~0.20 0.30~0.70 6.0~7.0 0.50~1.0 0.40~1.0 2.4~3.0 4.0~4.9 0.10~0.20 ≤0.20 ≤0.15 余量 0.05~0.20 ≤0.25 ≤0.20 余量 0.05~0.25 ≤0.25 ≤0.15 余量 0.05~0.25 ≤0.25 ≤0.15 余量 0.05~0.25 ≤0.25 ≤0.20 余量 ≤0.30 ≤0.30 ≤0.20 ≤0.15 余量 ≤0.20 ≤0.10 余量 总量 ≤0.15 Mn+Cr 0.12~0.50 Mn+Cr 0.12~0.50
硬度 (HB)
20
200
1.2 铝合金成份和性能
• 铝合金的成份组成
• 铝合金的交货状态
• 船用铝合金常用的交货状态
铝合金的成份组成
铝合金的交货状态
O-退火态
F-制造态 H-冷作硬化 1-仅作冷作加工 2-冷作硬化加部分退火
3-冷作后加稳定化处理
1-部分固溶后加自然时效 2-退火的铸件 3-固溶加冷作 4-固溶加自然时效 T-热处理态 5-仅人工时效 6-固溶加人工时效 7-固溶加稳定化处理 8-固溶加冷作加人工时效 9-固溶加人工时效加冷作
铝合金储存的注意事项
• 在使用前不要随意拆去包装
• 避免被油、脂等有机物沾染
• 避免与其他金属混合储存
• 保持干燥，避免结露
• 防止与有挥发性的化学物质一起混放
铝合金的搬运过程中的注意事项
• 避免与其他金属碰撞、刮擦
• 防止吊装时材料变形 • 搬运过程中同样需要避免储存需要避免
发生的问题
铝合金的机加工
合金元素对焊接性和阳极化性的影响
合金元素对抗腐蚀性和疲劳强度的影响
合金元素对弹性模量和密度的影响
2 铝合金材料的选择
• 如何考虑铝合金材料的选择 • 不适用铝合金的场合
• 船用铝合金所需要的特点
• 船级社规范规定的铝合金
2.1 选择材料的步骤
为何 (Why)
何时 (When)
尽可能地物尽其用 避免不必要的费用增加 避免结构破坏 做一种新产品时 产品改型和重新设计时 发生破坏时
• 避免采用永久性衬垫
• 合理采用双面连续焊和间断焊
• 构件焊缝端部要注意包角焊长度
3.2 铝合金焊接所遇到的问题
• 金属外总有一层难熔的氧化物，其熔点(2000℃ ) 比铝合金(560℃ )高，其密度(3.85g/cm3)比铝合 金大(2.7g/cm3左右) • 铝合金极易氧化
• 导热数大
• 金属的固态与液态色泽不易区别
•对磨损的特别要求的场合 •期望弹性变形较低时 •要求强度超过300MPa时
>
温度对强度和延伸率的影响 (5083H112铝合金)
2.3 船用铝合金所需要的特点 • • • • • • 强度满足结构的需要 良好的可成形加工性 优异的焊接性 海洋环境的抗腐蚀性 材料易获得性 良好的低温性能
材料成分对焊接裂纹的敏感性
规定非比例 伸长应力
σ
0。2 2
伸长率δ 抗拉强度
σ
b 2
5
（%） 厚度≤ 12.5mm 10 8 18 10 5 16 12 12 10 17 8 9 10 10 16 16 18 9 9 15 14 17 15 10 10 9 16 厚度 >12.5mm
牌号 5A01
状态 O/H112 H32 O H112
(N/mm ) 165 245 80 180 210 125～200 125 215 215 100 125 105 195 185 85 100 80
(N/mm ) 325 365 210 260 280 275～350 275 305 305～380 240～310 250 240 275 275～335 215~285 215 190～240
谁 (Who) 与材料工程师合作的设计工程师 怎样 (How)
确定构件的要求 转换成材料性能的要求 找出满足技术条件的材料种类 在种类中选择找出满足技术条件的具体材料 确定最佳的满足技术条件的材料
>
2.2 铝合金不适用的场合
•使用温度超过200℃ 或100℃ 以上的承力结构•在酸 Nhomakorabea碱的环境中
•在有隔热或绝缘要求时
合金元素对裂纹敏感性的影响
合金系 裂纹敏感性最大 焊接性最好 敏感温度范围
铝硅系 铝铜系 铝镁系
0.75% Si 3%Cu 1.2%Mg 0.5%Si，0.3%Mg
2% Si 5%Cu 3.5%Mg 2% Si
577~660 547~660 449~660
铝硅镁系
0.5~0.8%Si
0.2~1.2%Mg
• • • • 1、铝的一些基本物理性质 2、铝合金种类 3、铝合金的一些特点 4、铝合金元素对性能的影响
1.1 纯铝与钢的基本物理性能
性能 铝 普通碳素钢
密度(g/cm3)
熔点 (℃) 凝固时体积收缩率 (%)
2.7
650 6.6
7.86
1400~1500 2.1~2.3
线膨胀系数 (μm/ (m·K))
中国船级社
China Classification Society
铝合金造船所涉及的 材料和焊接
中国船级社上海规范研究所 2003年8月
铝合金造船遇到的一些问题
• • • • • 1、铝合金材料简介 2、铝合金材料选择 3、铝合金焊接工艺 4、铝合金焊接工艺评定 5、铝合金焊工考试
1 铝合金材料简介
0.20~0.70 3.5~4.5 0.50~1.0 ≤0.50 ≤0.50 ≤0.15 0.40~1.0 4.7~5.5 2.6~3.6 0.4~0.7 0.8~1.2 0.6~1.2
0.04~0.35 ≤0.25 ≤0.15 余量 ≤0.25 ≤0.20 ≤0.10 余量
船用铝合金轧制材料的力学性能
船用铝合金常用的交货状态
状态号 状态 O H111 H112 H116 H32 退火状态 退火后经轻微加工处理(如矫正等) 热加工成形状态 对Mg超过0.4%的铝合金，进行防腐蚀处理后的状态 加工硬化后进行稳定化处理至1/4硬度
H321
H34 T5
加工硬化后进行稳定化处理至稍低于H32的硬度
加工硬化后进行稳定化处理至1/2硬度 高温成形冷却后进行人工时效处理
• 氧乙炔切割不能用于铝合金的切割
• 剪、锯、刨、铣、等离子切割均可用 • 对剪切和等离子切割的材料，应考虑边缘加工 (打磨) • 用于铝合金加工的工具应避免混用于其他金属 加工
铝合金的焊前准备＞
• 除去油、脂、水、污物。对重污染的情况可采 用化学清洗的方法
• 焊前可用不锈钢丝刷、氧化铝砂纸打磨
• 焊接区域外表面可适当予以保护(防飞溅)
铝合金的一些基本特点
• • • • 较好的比强度 较好的低温性能 较好的加工性能 较好的抗腐蚀性能 • • • • • 强度比钢材低 熔点低 线膨胀率大 易氧化 气体溶解度变化大