鋁合金的焊接技術

1、<p><b>　　鋁合金的焊接技術</b></p><p>　　【摘要】隨著科學技術的發(fā)展，有色金屬的應用日趨廣泛。雖然有色金屬只占金屬總量的5%左右，但有色金屬在工程應用中的重要作用確實鋼鐵或其他材料無法代替的。有色金屬具有特殊的性能，比常規(guī)鋼鐵材料的焊接更復雜，這給焊接工作帶來很大的困難。 </p><p>　　【關鍵字】鋁合金，焊接，工業(yè) </

2、p><p>　　鋁合金是工業(yè)中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料，在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學工業(yè)中已大量應用。隨著近年來科學技術以及工業(yè)經濟的飛速發(fā)展，對鋁合金焊接結構件的需求日益增多，使鋁合金的焊接性研究也隨之深入。鋁合金的廣泛應用促進了鋁合金焊接技術的發(fā)展，同時焊接技術的發(fā)展又拓展了鋁合金的應用領域，因此鋁合金的焊接技術正成為研究的熱點之一。 </p><p>　?。ㄒ唬╀X合金

3、熔化焊時有如下困難和特點：（1）鋁和氧的親和力很大，因此在鋁及鋁合金表面總有一層難熔的氧化鋁膜遠遠超過鋁的熔點，這層氧化膜不溶于金屬并且妨礙被熔融填充金屬潤濕。在焊接或釬焊過程中應將氧化膜清除或破壞掉。（2）熔焊時，鋁合金的焊接性首先體現在抗裂性上。在鋁中加入銅、錳、硅、鎂、鋅等合金元素可獲得不同性能的合金，各種合金元素對鋁合金焊接裂紋的影響不同。（3）鋁合金的固態(tài)和液態(tài)色澤不易區(qū)別，焊接操作時難以控制熔池溫度。（4）焊后焊縫易產生氣孔

4、，焊接接頭區(qū)易發(fā)生軟化。 </p><p>　?。ǘ╀X合金常用焊接方法： </p><p>　　（1）氣焊。氧-乙炔氣焊火焰的熱功率低，熱量較分散，因此焊件變形大、生產率低。用氣焊焊接較厚的鋁焊件時需預熱，焊后的焊縫金屬不但晶粒粗大、組織疏松，而且容易產生氧化鋁夾雜、氣孔及裂縫等缺陷。這種方法只用于厚度范圍在0.5～10?L的不重要鋁結構件和鑄件的焊補上。 </p><

5、;p>　?。?）鎢極氬弧焊。這種方法是在氬氣保護下施焊，熱量比較集中，電弧燃燒穩(wěn)定，焊縫金屬致密，焊接接頭的強度和塑性高，在工業(yè)中獲得起來越廣泛的應用。鎢極氬弧焊用于鋁合金是一種較完善的焊接方法，但鎢極氬弧焊設備較復雜，不宜在室外露天條件下操作。 </p><p>　?。?）熔化極氬弧焊。自動、半自動熔化極氬弧焊的電弧功率大，熱量集中，熱量影響區(qū)小，生產效率比手工鎢極氬弧焊可提高2～3倍?？梢院附雍穸仍?0

6、?L以下的純鋁及鋁合金板。例如，焊接厚度30?L的鋁板不必預熱，只焊接正、反兩層就可獲得表面光滑、質量優(yōu)良的焊縫。半自動熔化極氬弧焊適用于定位焊縫、斷續(xù)的短焊縫及結構形狀不規(guī)則的焊件，用半自動氬弧焊焊炬可方便靈活地進行焊接，但半自動焊的焊絲直徑較細，焊縫的氣孔敏感性較大。 </p><p>　　（4）脈沖氬弧焊。1）鎢極脈沖氬弧焊 用這種方法可明顯改善小電流焊接過程的穩(wěn)定性，便于通過調節(jié)各種工藝參數來控制電弧功率

7、和焊縫成形。焊件變形小、熱影響區(qū)小，特別適用于薄板、全位置焊接等場合以及對熱敏感性強的鍛鋁、硬鋁、超硬鋁等的焊接。2）熔化極脈沖氬弧焊可采用的平均焊接電流小，參數調節(jié)范圍大，焊件的變形及熱影響區(qū)小，生產率高，抗氣孔及抗裂性好，適用于厚度在2～10?L鋁合金薄板的全位置焊接 </p><p>　?。?）電阻點焊、縫焊。可用來焊接厚度在4?L以下的鋁合金薄板。對于質量要求較高的產品可采用直流沖擊波點焊、縫焊機焊接。焊

8、接時需要用較復雜的設備，焊接電流大、生產率較高，特別適用于大批量生產的零、部件。 </p><p>　?。?）攪拌摩擦焊。攪拌摩擦焊是一種可用于各種合金板焊接的固態(tài)連接技術。與傳統熔焊方法相比，攪拌摩擦焊無飛濺、無煙塵，不需要添加焊絲和保護氣體，接頭無氣孔、裂紋。與普通摩擦相比，它不受軸類零件的限制，可焊接直焊縫。這種焊接方法還有一系列其它優(yōu)點，如接頭的力學性能好、節(jié)能、無污染、焊前準備要求低等。由于鋁及鋁合金熔

9、點低，更適于采用攪拌摩擦焊。 </p><p>　?。ㄈ╀X用焊接材料 </p><p>　　（1）焊絲。采用氣焊、鎢極氬弧焊等焊接鋁合金時，需要加填充焊絲。鋁及鋁合金焊絲分為同質焊絲和異質焊絲兩大類。為了得到良好的焊接接頭，應從焊接構件使用要求考慮，選擇適合于母材的焊絲作為填充材料。 選擇焊絲首先要考慮焊縫成分要求，還要考慮產品的力學性能、耐蝕性能，結構的剛性、顏色及抗裂性等。選擇熔化溫

10、度低于母材的填充金屬，可大大減小熱影響區(qū)的晶間裂紋傾向。對于非熱處理合金的焊接接頭強度，按1000系、4000系、5000系的次序增大。含鎂3%以上的5000系的焊絲，應避免在使用溫度65℃以上的結構中采用，因為這些合金對應力腐蝕裂紋很敏感，在上述溫度和腐蝕環(huán)境中會發(fā)生應力腐蝕龜裂。用合金含量高于母材的焊絲作為填充金屬，通?？煞乐购缚p金屬的裂紋傾向。選用鋁合金焊絲應注意的問題如下。1）焊接接頭的裂紋敏感性 影響裂紋敏感性的直接因素是母材

11、與焊絲的匹配。選用熔化溫度低于母材的焊縫金屬，可以減小焊縫金屬和熱影響區(qū)的裂紋敏感性。例如，焊接硅含量0.6%的6061合金時，選用同一合金作焊縫，裂紋敏感性很大，但用硅含量5%的ER4043焊絲，由于其熔化溫度比6061合金低，在冷卻過程中有較高的塑性，所以抗</p><p>　?。?）保護氣體。焊接鋁合金的惰性氣體有氬所和氦氣。氬氣的技術要求為Ar>99.9%，氧0.3%，則使鎢極燒損加劇，超過0.1%

12、使焊縫表面無光澤或發(fā)黑。鎢極氬弧焊時，交流加高頻焊接選用純氬氣，適用大厚度板；直流正極性焊接選用Ar+He或純Ar。熔化極氬弧焊時，當板厚75?L時，推薦添加50%～75%He的Ar+He混合氣體。 </p><p>　　現代科學技術的發(fā)展促進了鋁合金焊接技術的進步。可焊接的鋁合金材料范圍逐步擴大，現在不僅可以成功地焊接非熱處理強化的鋁合金，而且解決了傳統的航空航天和軍工等行業(yè)，逐步擴大到國民經濟生產和人民生活的