焊接培训中心 焊接铝合金结构设计课件

1、焊接铝结构的设计教师：吕同辉Instructor :lv Tonghui1、概述轻型材料的应用（特别是铝材）使轻型结构的制造成为可能。铝及其合金焊接技术的快速发展满足了铝结构焊接的要求。铝结构焊接和设计的标准主要由三份标准组成。应用标准既没有EN标准，也没有ISO标准。仅在母材和填充材料有相应的标准或者在起草阶段。DIN4113-1：1980主要静载荷铝结构；载荷分析和设计DIN4113-2：1993主要静载荷铝结构；计算和铝结构焊接接头制造建筑研究院规程：1987铝结构焊接规程DVS1608：1983轨道车辆铝结构焊接ISO9692-3：2001坡口准备；铝及其合金的MIG焊和TIG焊未来欧

2、洲标准是欧洲9号（EN1999），此标准在投票阶段。ANSI/AWS D1.2：2003 结构焊接规程 铝相关钢结构标准DIN18800-1：1990钢结构-计算和设计铝结构的设计，虽然在计算方法上与钢结构基本相同（强度设计、稳定性设计和刚度设计），但由于其焊接接头性能的特殊性，在接头设计、许用应力等方面又不同于钢结构。铝与钢相比重要的区别：比较低的强度；低弹性模量焊接热影响区挤压型材的成型有减少轻型结构质量可能性铝梁和钢梁的区别 应用特点能否降低成本，相似结构使用其它材料代替?能否节省材料，例如相似结构，铝结构相对钢结构可以节省至少40的材料?减轻重量而节省成本，如节省火箭发动机用燃料。能否

3、因减轻重量增加容积；使用铝结构无须考虑防腐保护，由于铝结构的这种优点，节省了防腐费用；能否改变产品外观，例如在建筑上；结构在100以上的性能；挤压型材的发展，节省制造费用；考虑铝的重要性能，例如低弹性模量、高塑性、高导电率等材料铝及其合金的产品形式 铝尽其合金的供货形式主要包括普通的板材、管材、型材和特殊挤压型材3、材料特点可以看出，非热处理强化的铝合金在焊接状态下的断裂强度和0.2%屈服强度与供货状态几乎没有区别，而对一可热处理化铝合金则有明显的差别。非热处理强化铝合金的 比值大约0.5至0.6之间，在焊接状态要稍低一些，对于热处理强化铝合金钢在0.7至0.8之间。AlZn4.5Mg（7xx

4、x）铝合金的强度值只比St37钢(S235)低25%。特别适用于高层建筑和车辆制造中的承载焊接构件。铝合金的断裂延伸率还没有达到普通结构钢的一半（S235大约为25%）。焊后接头软化b；Al-Zn-Mg合金b较高，适于建筑及承载构件；铝合金的延伸率不到普通结构钢的1/2；铝合金基本没有低温脆性. 许用应力的选择焊缝的许用应力 焊接接头的强度特点 铝结构焊接接头的热影响区有强度普遍下降的问题 4、焊缝准备及结构形式 钢和铝的坡口有两个区别：铝由于熔点较低一般熔深较大焊铝时由热传导较快要求较大的坡口张开角度以避免可能产生的未熔合对所有气体保护焊方法要求根部焊透。为了使根部更好地熔合，应在根部一侧开

5、斜边见图11。建议使用熔池保护装置。铜质或高合金保护Cr-Ni钢丝 型材保护 5、计算准则 焊接铝结构的计算原理上可以与按DIN18800T1进行的钢结构的计算相比较。但母材和焊缝的许用应力却不一样，必须按不同的标准规程选取。对于母材的许用应力在DIN4113第一部分中给出，对焊缝则按建筑技术研究所的规程选取。应该考虑到，焊接时在热影响区的横截面内要产生强度的降低。焊接结构的热影响区是从焊缝中点及根部算起向各个方向延伸30mm的区域。N=1*107表面未处理 t10A 未焊接D 焊接 缺口等级DMIG SG AlMg56、铝结构焊接合理的焊接结构设计的一般要求 受力简单明确，便于制作、安装、维

6、护采取措施减少热影响对结构和构件强度的影响铝合金表面长时间受热辐射在80以上时，应采取有效措施防护注意防腐6.1一般结构焊接焊缝在较小应力区，例如：焊缝处在对称轴避免附加应力的焊接接头形式，例如：不同板厚焊接接头产生最小内应力焊接接头，例如：避免内应力焊接接头改善焊接热影响区性能下降的接头，例如：增加板厚的焊接接头动载荷下，降低缺口效应的接头，例如：减小界面变化的接头与板材厚度相适应的焊缝厚度带背面保护的焊接接头节点接头美国铝挤压材年表观消费量保持在140多万吨，加拿大25万吨。北美地区交通运输业是其最大的铝型材使用部门，约占铝型材总用量的30%，而建筑结构业是其第三大铝型材使用领域，约占总量的15%。欧洲市场欧洲市场近两年的年消费铝挤压材量保持在200多万吨.日本铝挤压材年表观消费量保持在100万吨左右，其中交通运输业、建筑业及金属加工业铝型材用量分别占铝型材总用量的36%、16%和12%。挤压轧制型材结构焊接 a上