鋁合金焊接的幾種先進(jìn)工藝:攪拌摩擦焊、激光焊、激光- 電弧復合焊、電子束焊。針對于焊接性不好和曾認為不可焊接的合金提出了有效的解決方法,幾種工藝均具有優(yōu)越性,并可對厚板鋁合金進(jìn)行焊接。

關(guān)鍵詞: 鋁合金 攪拌摩擦焊 激光焊 激光- 電弧復合焊 電子束焊

1 鋁合金焊接的特點(diǎn)

鋁合金由于重量輕、比強度高、耐腐蝕性能好、無(wú)磁性、成形性好及低溫性能好等特點(diǎn)而被廣泛地應用于各種焊接結構產(chǎn)品中,采用鋁合金代替鋼板材料焊接,結構重量可減輕50 %以上。

鋁合金焊接有幾大難點(diǎn):

①鋁合金焊接接頭軟化嚴重,強度系數低,這也是阻礙鋁合金應用的障礙;

②鋁合金表面易產(chǎn)生難熔的氧化膜(Al2O3 其熔點(diǎn)為2060 ℃) ,這就需要采用大功率密度的焊接工藝;

③鋁合金焊接容易產(chǎn)生氣孔;

④鋁合金焊接易產(chǎn)生熱裂紋;

⑤線(xiàn)膨脹系數大,易產(chǎn)生焊接變形;

⑥鋁合金熱導率大(約為鋼的4 倍) ,相同焊接速度下,熱輸入要比焊接鋼材大2~4 倍。

因此,鋁合金的焊接要求采用能量密度大、焊接熱輸入小、焊接速度高的焊接方法。

2 鋁合金的先進(jìn)焊接工藝

針對鋁合金焊接的難點(diǎn),近些年來(lái)提出了幾種新工藝,在交通、航天、航空等行業(yè)得到了一定應用,幾種新工藝可以很好地解決鋁合金焊接的難點(diǎn),焊后接頭性能良好,并可以對以前焊接性不好或不可焊的鋁合金進(jìn)行焊接。

大多數鋁合金可以通過(guò)電弧焊接進(jìn)行連接，如圖3所示。但是某些航空用鋁合金和其他特殊合金采用傳統焊接方法無(wú)法實(shí)現連接。由于鋁合金具有氧化層存在，因此在使用熔化焊進(jìn)行焊接時(shí)需要利用正極的破膜特性去除氧化膜，這樣才能確保順利的焊接。鋁合金焊接時(shí)通常會(huì )在焊縫金屬和焊接熱影響區位置形成軟化區，有時(shí)為了恢復這些區域的性能，可以在焊后采用適當的熱處理進(jìn)行恢復。鋁合金的焊接除了可以使用傳統的電弧焊以外，還可以選擇其他新型的焊接方法，包括攪拌摩擦焊、激光焊和超聲波焊。

鋁及鋁合金在液態(tài)能溶解大量的氫，固態(tài)幾乎不溶解氫。在焊接熔池凝固和快速冷卻的過(guò)程中，氫來(lái)不及溢出，極易形成氫氣孔?；≈鶜夥罩械乃?、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分，都是焊縫中氫氣的 來(lái)源。因此，對氫的來(lái)源要嚴格控制，以防止氣孔的形成。

母材基體金屬如為變形強化或固溶時(shí)效強化時(shí)，焊接熱會(huì )使熱影響區的強度下降。

鋁為面心立方晶格，沒(méi)有同素異構體，加熱與冷卻過(guò)程中沒(méi)有相變，焊縫晶粒易粗大，不能通過(guò)相變來(lái)細化晶粒。