鋁合金的焊接技術(shù)

1、<p><b>　　鋁合金的焊接技術(shù)</b></p><p>　　【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有色金屬的應(yīng)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(yīng)用中的重要作用確實(shí)鋼鐵或其他材料無(wú)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(fù)雜，這給焊接工作帶來(lái)很大的困難。 </p><p>　　【關(guān)鍵字】鋁合金，焊接，工業(yè) </

2、p><p>　　鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車(chē)、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。隨著近年來(lái)科學(xué)技術(shù)以及工業(yè)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)鋁合金焊接結(jié)構(gòu)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(yīng)用促進(jìn)了鋁合金焊接技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)焊接技術(shù)的發(fā)展又拓展了鋁合金的應(yīng)用領(lǐng)域，因此鋁合金的焊接技術(shù)正成為研究的熱點(diǎn)之一。 </p><p>　?。ㄒ唬╀X合金

3、熔化焊時(shí)有如下困難和特點(diǎn)：（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(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鋁的熔點(diǎn)，這層氧化膜不溶于金屬并且妨礙被熔融填充金屬潤(rùn)濕。在焊接或釬焊過(guò)程中應(yīng)將氧化膜清除或破壞掉。（2）熔焊時(shí)，鋁合金的焊接性首先體現(xiàn)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(duì)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(shí)難以控制熔池溫度。（4）焊后焊縫易產(chǎn)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(chǎn)率低。用氣焊焊接較厚的鋁焊件時(shí)需預(yù)熱，焊后的焊縫金屬不但晶粒粗大、組織疏松，而且容易產(chǎn)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(jié)構(gòu)件和鑄件的焊補(bǔ)上。 </p><

5、;p>　?。?）鎢極氬弧焊。這種方法是在氬氣保護(hù)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(qiáng)度和塑性高，在工業(yè)中獲得起來(lái)越廣泛的應(yīng)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(shè)備較復(fù)雜，不宜在室外露天條件下操作。 </p><p>　?。?）熔化極氬弧焊。自動(dòng)、半自動(dòng)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(chǎn)效率比手工鎢極氬弧焊可提高2～3倍。可以焊接厚度在50

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(yù)熱，只焊接正、反兩層就可獲得表面光滑、質(zhì)量?jī)?yōu)良的焊縫。半自動(dòng)熔化極氬弧焊適用于定位焊縫、斷續(xù)的短焊縫及結(jié)構(gòu)形狀不規(guī)則的焊件，用半自動(dòng)氬弧焊焊炬可方便靈活地進(jìn)行焊接，但半自動(dòng)焊的焊絲直徑較細(xì)，焊縫的氣孔敏感性較大。 </p><p>　?。?）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(guò)程的穩(wěn)定性，便于通過(guò)調(diào)節(jié)各種工藝參數(shù)來(lái)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(chǎng)合以及對(duì)熱敏感性強(qiáng)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(shù)調(diào)節(jié)范圍大，焊件的變形及熱影響區(qū)小，生產(chǎn)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>　　（5）電阻點(diǎn)焊、縫焊?？捎脕?lái)焊接厚度在4?L以下的鋁合金薄板。對(duì)于質(zhì)量要求較高的產(chǎn)品可采用直流沖擊波點(diǎn)焊、縫焊機(jī)焊接。焊

8、接時(shí)需要用較復(fù)雜的設(shè)備，焊接電流大、生產(chǎn)率較高，特別適用于大批量生產(chǎn)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(shù)。與傳統(tǒng)熔焊方法相比，攪拌摩擦焊無(wú)飛濺、無(wú)煙塵，不需要添加焊絲和保護(hù)氣體，接頭無(wú)氣孔、裂紋。與普通摩擦相比，它不受軸類(lèi)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(diǎn)，如接頭的力學(xué)性能好、節(jié)能、無(wú)污染、焊前準(zhǔn)備要求低等。由于鋁及鋁合金熔

9、點(diǎn)低，更適于采用攪拌摩擦焊。 </p><p>　?。ㄈ╀X用焊接材料 </p><p>　?。?）焊絲。采用氣焊、鎢極氬弧焊等焊接鋁合金時(shí)，需要加填充焊絲。鋁及鋁合金焊絲分為同質(zhì)焊絲和異質(zhì)焊絲兩大類(lèi)。為了得到良好的焊接接頭，應(yīng)從焊接構(gòu)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(chǎn)品的力學(xué)性能、耐蝕性能，結(jié)構(gòu)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(duì)于非熱處理合金的焊接接頭強(qiáng)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(yīng)避免在使用溫度65℃以上的結(jié)構(gòu)中采用，因?yàn)檫@些合金對(duì)應(yīng)力腐蝕裂紋很敏感，在上述溫度和腐蝕環(huán)境中會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕龜裂。用合金含量高于母材的焊絲作為填充金屬，通常可防止焊縫金屬的裂紋傾向。選用鋁合金焊絲應(yīng)注意的問(wèn)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(shí)，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(guò)程中有較高的塑性，所以抗</p><p>　?。?）保護(hù)氣體。焊接鋁合金的惰性氣體有氬所和氦氣。氬氣的技術(shù)要求為Ar>99.9%，氧0.3%，則使鎢極燒損加劇，超過(guò)0.1%

12、使焊縫表面無(wú)光澤或發(fā)黑。鎢極氬弧焊時(shí)，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(shí)，當(dāng)板厚75?L時(shí)，推薦添加50%～75%He的Ar+He混合氣體。 </p><p>　　現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了鋁合金焊接技術(shù)的進(jìn)步?？珊附拥匿X合金材料范圍逐步擴(kuò)大，現(xiàn)在不僅可以成功地焊接非熱處理強(qiáng)化的鋁合金，而且解決了傳統(tǒng)的航空航天和軍工等行業(yè)，逐步擴(kuò)大到國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)和人民生活的