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铝铜合金焊丝ER2319
性能特点：本品为含铜5.8%-6.8%的合金焊丝，适用于 焊接2219同等X的铝合金材料。
典型化学成份：Cu5.8-6.8,Mg 0.2-0.4,Si0.2,Fe 0.3,V0.05-0.15,Zr0.1-0.2 , Zn 0.10, Mn0.2-0.4,Ti 0.1－0.2， AL余量
用途：核工业、舰船制造、航空航天工业、X装备等
浅谈焊丝的制造和发展方向
铝及铝合金在工业生产和社会生活中的应用日益广泛，由于比重小、导电（热）性能好、铸造性和机械加工性X良，在现代工业材料中的重要作用不可替代。在航空、航天、通讯、汽车、电子、家电、生活用品等方面，为了减轻重量、提高功效 增强美观 以铝代替铜、以铝代替铁取得了可喜的成就，这些成就的取得很大程度上依赖于焊接技术的发展，尤其是钎焊和氩弧焊。
1.铝焊丝的制造工艺目前工业生产常用的铝焊接材料制造工艺主要有两种
其一是铸锭-挤压-拉拔，主要是钎焊材料和部分氩弧焊生产
其二是熔铸-连铸-拉拔，主要是用于氩弧焊丝的生产
2.铝焊料的铸锭-挤压-拉拔工艺在铝焊料的工艺中，核心技术是挤压，挤压温度、挤压速度、挤压变形指数是关键参数。铸锭预热、模具预热、模具设计、也是重要的环节。挤压加工的灵活性很大，只需要更换模具等挤压工具即可在一台设备上生产形状和品种不同的制品，更换挤压工具的操作简便，这一特点对批量小，品种规格多的钎焊材料尤其合适。
铝焊丝又称铝药芯焊丝，因此种焊丝可以把铝材和铝材焊接起来而得名。它不同于普通铝焊丝要用氩弧焊机焊接，也不同于铝硅焊丝4047需要配合钎剂才能焊接，而只需通过火焰或感应直接可以钎焊焊接（因为自带钎剂，所以不需要另加钎剂）。
此焊丝焊接出来的工件的抗拉抗剪强度（接头牢固性不低于基材）、导电性能、耐腐蚀性能都较好，而且质量稳定，此焊丝的钎剂成分和性能见嵩峰机电网站。
与使用氩弧焊机用铝焊丝焊接相比，用铝铝焊丝工人操作简单、焊接设备简单、焊接不会使基材的结构发生变化。
一、铝及铝合金焊接材料应用 纯铝焊丝ER1100 性能特点：纯铝焊丝，铝含量≥99.5%,有极好的抗腐蚀性能，很 高的导热与导电性能，以及极好的可加工性能。对经阳极化处理 的材料，需要配色时十分理想，推荐用于焊接1000系列铝合金。 典型化学成份：Si≤0.03、Cu≤0.002、Zn≤0.013、Fe≤0.18 、Mn≤0.003，AL余量用途广泛用于铁路机车、电力、化学、食 品等行业。 铝硅合金焊丝ER4047 性能特点：本品为含硅12％的合金焊丝，适合焊接各种铸造及挤压成型铝合金。低熔点及良好 的流动性使母材焊接变形很小。 典型化学成份：Si 12、Mg≤0.10、Fe≤0.80、Cu≤0.03、Zn≤0.20、Mn≤0.15，AL余量 用途：焊接或堆焊轻质合金加工业。 铝硅合金焊丝ER4043 性能特点：本品为含硅5％的合金焊丝，适合焊接铸铝合金 典型化学成份：Si 5、Mg≤0.10、Fe≤0.04、Cu≤0.05 ，AL余量 用途：船舶、机车、化工、食品、运动器材 、模具、家具、容器、集装箱 铝镁合金焊丝ER5356 性能特点：本品为含镁5％的合金焊丝，是一种用途广泛的通用型焊材，适合焊接或表面堆焊 5％镁的铸锻铝合金，强度高，可锻性好，有良好的抗腐蚀性。本品也能为经阳极化处理的焊 接提供良好的配色。 典型化学成份：Mg 5、Cr 0.10、（Fe＋Si）0.3、Cu≤0.05、Zn 0.05、Mn 0.15、 Ti 0.1，AL余量 用途：自行车、铝滑板车等运动器材，机车车厢、化工压力容器、兵工生产、造船、航空等 行业。 铝镁合金焊丝ER5183 性能特点：本品为含镁3％的合金焊丝，适用于焊接或表 面堆焊同等X的铝合金材料。 典型化学成份：Mg 3.5,Cr 0.2,Fe 0.15,Cu≤0.05, Zn 0.10,Mn 0.05,Ti 0.1，AL余量 用途：化工压力容器、核工业、造船、制冷行业、锅炉、 航空航天工业等 铝铜合金焊丝ER2319 性能特点：本品为含铜5.8%-6.8%的合金焊丝，适用于 焊接2219同等X的铝合金材料。 典型化学成份：Cu5.8-6.8,Mg 0.2-0.4,Si0.2,Fe 0.3,V0.05-0.15,Zr0.1-0.2 , Zn 0.10, Mn0.2-0.4,Ti 0.1-0.2， AL余量 用途：核工业、舰船制造、航空航天工业、X装备等 二、铝合金焊丝及焊条成分 国标牌号 主要成份(%) 特性和用途 相当AWS S 301 Al≥99.5 塑性好、耐蚀。纯铝气焊、氩弧焊用 ER1100 S 311 Si5 Al Rdiv. 抗裂性好，通用性大。铝合金气焊、氩弧焊用。不宜用高镁合金 ER4043 S 321 Mn1.3 Al Rdiv. 良好的耐蚀性、可焊性及塑性。铝合金气焊、氩弧焊用 ER3003 S 331 Mg5 Mn0.4 Al Rdiv. 耐蚀，强度高。铝合金氩弧焊用 ER5356 5183 Mg5 Al Rdiv. 耐蚀、强度高，通用性大。铝合金氩弧焊用 ER5183 Al 109 TAl 纯铝，耐蚀性好，但强度不高，纯铝焊接用 E1100 Al 209 TAlSi 铝硅，抗裂性好，通用性大。铝合金焊接用，不宜焊接铝镁合金 E4043 Al 309 TAMn 铝锰，强度高，耐蚀。铝合金焊接用 E3003 三,详细成分 合金 硅 铁 铜 锰 镁 铬 锌 钛 其它 铝 近似的熔化 范围℃ 密度 g/cm3 阳极化后 颜色 1100 0.95 = Si + Fe 0.05-0.2 0.05 — — 0.1 — 0.15 99 643-657 2.7 白色 2319 0.2 0.3 5.8-6.8 0.2-0.4 0.02 — 0.1 0.1-0.2 V0.05-0.15 Zr:0.1-0.25 剩余 — — — 3003 0.6 0.7 0.05-0.2 1.0-1.5 — — 0.10 — 0.15 剩余 574-635 2.73 白色 3A21 0.6 0.7 0.2 1.0-1.6 0.05 — 0.10 0.15 0.10 剩余 575-636 2.72 白色 4009 4.5-5.5 0.2 1.0-1.5 0.1 0.4-0.6 — 0.1 0.2 0.15 剩余 — — — 4043 4.5-4.0 0.8 0.3 0.05 0.05 — 0.1 0.2 0.15 剩余 573-632 2.69 灰色 4047 11.0-13.0 0.8 0.3 0.15 0.1 — 0.2 — 0.15 剩余 577-582 2.66 灰黑 4145 9.3-10.7 0.8 3.3-4.7 0.15 0.15 0.15 0.2 — 0.15 剩余 521-585 2.74 灰黑 4643 3.6-4.6 0.8 0.10 0.05 0.10-0.30 — 0.10 0.15 0.15 剩余 — — — 5356 0.25 0.4 0.1 0.05-0.2 4.5-5.5 0.05-0.2 0.1 0.06-0.2 0.10 剩余 571-635 2.66 白色 5183 0.4-0.7 0.4 0.1 0.5-1.0 4.3-5.2 0.05-0.25 0.25 0.15 0.15 剩余 574-639 2.68 白色 5554 0.25 0.4 0.1 0.5-1.0 2.4-3.0 0.05-0.20 0.25 0.05-0.20 0.15 剩余 — — — 5556 0.25 0.4 0.1 0.5-1.0 4.7-5.5 0.05-0.20 0.25 0.05-0.20 0.15 剩余 — — — 5654 0.45 = Si + Fe 0.05 0.01 3.1-3.9 0.15-0.35 0.20 0.05-0.15 0.15 剩余 — — — 四,新旧铝合金材料对比 中国 CHINA 美国 THE UNITED STATES L1-L6 、 L5-1 1070 、1060 、 1050 、 1030 、 1100 LY11 、 LY12 、 LY1 2017 、 2024 、 2117 LD10 、 LD5 2014 、 2214 LD7 2618 LD9 、 LD8 2018 、 2218 LY16 、 LY17 2219 、 2021 LF21 3003 LF2 、 LF3 、 LF4 5052 、 5154 、 5083 LF5 、 LF11 、 LF6 、 LF5-1 5456 、 5056 LD2 、 LD2-1 、 LD2-2 、 LD30 、 LD31 6165 、 6061 、 6055 、 6063 LC6 、 LC4 、 LC9 7001 、 7178 、 7075 LC5 、 LC10 7076 、 7175 、 7079 LD11 4032 中 国 新 旧 合 金 牌 号 对 照 表 （GB/T 3190-1996） 新 牌 号 旧 牌 号 新 牌 号 旧 牌 号 新 牌 号 旧 牌 号 1A99 原LG5 2B12 原LY9 3003 － 1A97 原LG4 2A13 原LY13 3103 － 1A95 － 2A14 原LD10 3004 － 1A93 原LG3 2A16 原LY16 3005 － 1A90 原LG2 2B16 曾用Ly16-1 3105 － 1A85 原LG1 2A17 原LY17 4A01 原LT1 1080 － 2A20 曾用LY20 4A11 原LD11 1080A － 2A21 曾用214 4A13 原LT13 1070 － 2A25 曾用225 4A17 原LT17 1070A 代L1 2A49 曾用149 4004 － 1370 － 2A50 原LD5 4032 － 1060 代L2 2B50 原LD6 4043 － 1050 － 2A70 原LD7 4043A － 1050A 代L3 2B70 曾用LD7－1 4047 － 1A50 原LB2 2A80 原LD8 4047A － 1350 － 2A90 原LD9 5A01 曾用2101、LF15 1145 － 2004 － 5A02 原LF2 1035 代L4 2011 － 5A03 原LF3 1A30 原L4－1 2014 － 5A05 原LF5 1100 代LF5－1 2014A － 5B05 原LF10 1200 代L5 2214 － 5A06 原LF6 1235 － 2017 － 5B06 原LF14 2A01 原LY1 2017A － 5A12 原LF12 2A02 原LY2 2117 － 5A13 原LF13 2A04 原LY4 2218 － 5A30 曾用2103、LF16 2A06 原LY6 2618 － 5A33 原LF33 2A10 原LY10 2219 曾用LY19、147 5A41 原LT41 2A11 原LY11 2024 － 5A43 原LF43 2B11 原LY8 2124 － 5A66 原LT66 2A12 原LY12 3A21 原LF21 5005 － 5019 － 6B02 原LD2－1 7A09 原LC9 5050 － 6A51 曾用651 7A10 原LC10 5251 － 6101 － 7A15 曾用LC15、157 5052 － 6101A － 7A19 曾用919、LC19 5154 － 6005 － 7A31 曾用183-1 5154A － 6005A － 7A33 曾用LB733 5454 － 6351 － 7A52 曾用LC52、5210 5554 － 6060 － 7003 原LC12 5754 － 6061 原LD30 7005 － 5056 原LF5－1 6063 原LD31 7020 － 5356 － 6063A － 7022 － 5456 － 6070 原LD2－2 7050 － 5082 － 6181 － 7075 － 5182 － 6082 － 7475 － 5083 原LF4 7A01 原LB1 8A06 原L6 5183 － 7A03 原LC3 8011 曾用LT98 5086 － 7A04 原LC4 8090 － 6A02 原LD2 7A05 曾用705 － － 注意： （1）“原”是指化学成分与新牌号等同，且都符合GB3190－82规定的旧牌号。 （2）“代”是指与新牌号的化学成分相近似，且都符合GB3190－82规定的旧牌号。 （3）“曾用”是指已经鉴定，工业生产时曾经用过的牌号，但没有收入GB3190－82 铝及其合金在工业生产和社会生活中的应用日益广泛，由于比重小、导电导热性好、铸造性和机械加工性X良，铝在现代工业材料中的重要作用不可替代。 与黑色金属相比，铝的焊接比较困难，尤其是硬铝、X硬铝和铸铝。铝的焊接工艺性差主要表现在氧化膜难去除。 乌克兰巴顿焊接研究所60年代初期在焊接钛合金时发明了活性焊剂，当时是在金属表面涂一层薄薄的混合物，涂层的主要作用是压缩电弧，而不是对熔池产生化学作用。美国爱迪生焊接研究所(EWI)于90年代开始了活性焊剂的研制，并在海军连接中心(NJC)的资助下，由EWI和其他的一些成员进行了工艺评定，目前在美国活性焊剂已获得商业上的应用。英国TWI焊接研究所已把应用活性焊剂作为研究核心展开X基本的研究。 活性焊剂的主要作用是压缩电弧，而不是对熔池产生化学作用，但是利用焊剂活性破碎或还原铝的氧化膜也是可行的。药芯铝焊丝就是钎料，本身含有某些活性元素，这些元素能起到钎剂作用。 还原剂与Al2O3反应后的产物是AlCl3和AlxFy, AlCl3可以转变为气体蒸发掉，AlCl3蒸发过程中同时破碎Al2O3薄膜；AlxFy是复合盐，流动性好，密度小于铝，浮于焊缝表面和边缘，色泽呈浅灰色。 使用药芯铝焊丝焊接铝合金可以节约能源、提高生产效率，尤其在提高焊缝质量方面成效显著。基于药芯铝焊丝的TIG正极性焊接工艺，与传统的交流TIG焊相比有很多X点，比如焊缝外观平整、光滑、熔深深、夹渣少、几乎无气孔等特点。 1药芯铝焊丝的制造技术 药芯铝焊丝的制造技术可以借鉴钢药芯焊丝的制造方法，钢药芯焊丝的制造过程包含轧制、拔丝、后处理和层绕等几个工序。无缝药芯焊丝的原材料为成盘的钢管，钢管可以是无缝钢管，也可以是焊接钢管。 管状焊条法制造药芯焊丝是先把药芯粉末混匀烧结成烧结焊剂形态，然后填入钢管(16-25mm)中通过振动使药芯填实，再经轧、粗拔、退火、细拔、镀铜、层绕等工序制出成品。研究过程中曾经试验过这种方法，将还原剂与合金粉装入铝管中，轧制-拉拔-扩散退火，X终形成管状焊条。其主要问题是生产效率低，药粉填充系数不稳定。 铸造法是将还原粉加入铝合金铸锭中，充分压实后形成药芯锭。X一步把钎料制成多孔性的铸造毛坯，然后把蜂窝状坯料浸入活性焊剂溶液中，使溶液浸入坯料中的空隙。铸锭冷却后再进行挤压。这种方法的工艺关键在于活性焊剂的预处理和添加工艺。 机械合金化法是根据粉末冶金的原理将粉状原料进行混和、压制、挤压。其工艺过程是将还原粉、铝粉，其他添加金属粉充分混合，在一定温度下对混合金属粉加压，使其形成有一定强度的粉锭，在可控气氛中保温、加压使粉锭形成“钎焊锭”，X终挤压成材并用滚模拉丝的方法减径。 层流挤压法是利用连续铸造和等温挤压技术制造药芯焊丝，连铸技术可以获得组织均匀、成分稳定的“莲藕”铸锭，等温挤压技术可以获得填充系数稳定的药芯焊丝毛坯。 2药芯焊丝的锭坯连铸和等温挤压 层流挤压法是将内含活性焊剂的铝焊料铸锭以层流流动的形式挤压变形，不含其他组元的铝焊料以连铸形式铸成多孔铸锭，铸锭的外径和内孔尺寸恒定，将活性焊剂填充到内孔中并压实。 经过压实的含有活性焊剂的焊料锭有以下几个特点：在不同横截面上，焊剂与焊料比例恒定；活性焊剂内可以添加增强颗粒(如SiC)以形成复合材料；焊剂被焊料充分包敷。 层流挤压工艺的技术关键是焊剂与焊料的顺序流动，形成顺序流动的条件是两种材料流变特性的一致性，材料的流变特性与温度和压应力相关，调整挤压温度和挤压力可以使两种不同材料的流变特性相近，设计合理的挤压模形状可以使两种材料始终以层流形式稳定变形。 研究过程中采用的是等温挤压技术，在特定挤压温度和挤压速度条件下可以获得横截面稳定、填充系数均匀的药芯焊丝。 3药芯焊丝的拉拔与层绕 与实芯焊丝相比，药芯铝焊丝的内部组织的主要特点如下：药芯呈散沙状、无粘度、无塑性，药芯的变形和流动主要靠周围材料变形时产生的挤压力和摩擦力；焊丝变形能力明显减小。 在药芯焊丝的拉拔过程中，焊丝的变形分成两部分，一部分是金属的塑性变形，另一部分是内部药粉的流动和体积压缩，这两种变形相互作用、相互影响。金属塑性变形能力决定了拉拔能否连续进行，药芯的流变行为和体积压缩程度关系到药芯焊丝填充系数是否稳定，进而影响药芯焊丝的使用和焊接过程的稳定。 由于药芯的存在，药芯焊丝的X横截面积比实芯焊丝小的多，所以药芯焊丝拉拔过程中的断丝现象普遍存在。X化拉拔过程中焊丝变形方式是改善药芯铝焊丝拉拔加工性的X途径，研究中采用的辊模拉拔技术改善了焊丝变形方式，明显提高了焊丝变形能力。 拉拔到成品尺寸的药芯焊丝用层绕技术绕制成盘。 4结论 (1)研究过的药芯铝焊丝的制造方法有四种，其中层流挤压法X具工业应用前景。 (2)连铸技术可以获得组织均匀、成分稳定的“莲藕”铸锭，等温挤压技术可以获得填充系数稳定的药芯焊丝毛坯。 (3)辊模拉拔保证了药芯的均匀变形，X精刮技术保证了焊丝的清洁性，层绕技术保证了焊接过程中焊丝指向的稳定性。
