鎢極弧焊
這種方法是在氣保護下施焊,熱量比較集中,電弧燃燒穩定,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(lái)越廣泛的應用。鎢極弧焊用于鋁合金是一種較完善的焊接方法,但鎢極弧焊設備較復雜,不宜在室外露天條件下操作。
熔化極弧焊
自動(dòng)、半自動(dòng)熔化極弧焊的電弧功率大,熱量集中,熱量影響區小,生產(chǎn)效率比手工鎢極弧焊可提高2~3倍??梢院附雍穸仍?0㎜以下的純鋁及鋁合金板。例如,焊接厚度30㎜的鋁板不必預熱,只焊接正、反兩層就可獲得表面光滑、質(zhì)量?jì)?yōu)良的焊縫。半自動(dòng)熔化極弧焊適用于定位焊縫、斷續的短焊縫及結構形狀不規則的焊件,用半自動(dòng)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,焊縫的氣孔敏感性較大。
鋁合金的攪拌摩擦焊接
攪拌摩擦焊FSW是由英國焊接研究所TWI 1991 年提出的新的固態(tài)塑性連接工藝。圖1為攪拌摩擦焊接示意圖[3 ] 。其工作原理是用一種特殊形式的攪拌頭插入工件待焊部位,通過(guò)攪拌頭高速旋轉與工件間的攪拌摩擦,摩擦產(chǎn)生熱使該部位金屬處于熱塑性狀態(tài),并在攪拌頭的壓力作用下從其前端向后部塑性流動(dòng),從而使焊件壓焊在一起。圖2 為攪拌摩擦焊接過(guò)程[4 ] 。由于攪拌摩擦焊過(guò)程中不存在金屬的熔化,是一種固態(tài)連接過(guò)程,故焊接時(shí)不存在熔焊的各種缺陷,可以焊接用熔焊方法難以焊接的有色金屬材料,如鋁及高強鋁合金、銅合金、鈦合金以及異種材料、復合材料焊接等。目前攪拌摩擦焊在鋁合金的焊接方面研究應用較多。已經(jīng)成功地進(jìn)行了攪拌摩擦焊接的鋁合金包括2000 系列(Al- Cu) 、5000 系列(Al - Mg) 、6000 系列(Al - Mg - Si) 、7000 系列(Al - Zn) 、8000 系列(Al - Li) 等。國外已經(jīng).進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)階段,在挪威已經(jīng)應用此技術(shù)焊接快艇上長(cháng)為20 m 的結構件,美國洛克希德·馬丁航空航天公司用該項技術(shù)焊接了鋁合金儲存液氧的低溫容器火箭結構件。
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鋁合金激光焊接的特點(diǎn)
與常規熔化焊相比,鋁合金激光焊接加熱集中、焊縫深寬比大、焊接結構變形小,但是也存在一些不足,歸納起來(lái)有:
(1)激光聚焦光斑直徑細小導致工件焊接裝配精度要求高,通常裝配間隙、錯邊量需小于0.1mm或板厚的10%,增大了具有復雜三維焊縫焊接結構的實(shí)施難度;
(2)由于室溫條件下鋁合金對激光的反射率高達90%,因而鋁合金激光深熔焊接要求激光器具有較高的功率。鋁合金薄板激光焊接研究表明:鋁合金激光深熔焊接取決于激光功率密度和線(xiàn)能量雙閾值,激光功率密度和線(xiàn)能量共同制約著(zhù)焊接過(guò)程的熔池行為,并終體現到焊縫的成形特征上,對于全熔透焊縫的工藝優(yōu)化可通過(guò)焊縫成形特征參量背寬比進(jìn)行評價(jià);
(3)鋁合金熔點(diǎn)低,液體金屬流動(dòng)性好,在大功率激光作用下產(chǎn)生強烈的金屬汽化,在焊接過(guò)程中伴隨小孔效應所形成的金屬蒸汽/ 光致等離子體云影響鋁合金對激光能量的吸收,導致深熔焊接過(guò)程不穩定,焊縫易于產(chǎn)生氣孔、表面塌陷、咬邊等缺陷;
(4)激光焊接加熱冷卻速度快,焊縫硬度比電弧的高,但由于鋁合金激光焊接存在合金元素燒損,影響合金強化作用,鋁合金焊縫仍然存在軟化問(wèn)題,從而降低鋁合金焊接接頭的強度。因此鋁合金激光焊接的主要問(wèn)題是控制焊縫缺陷和提高焊接接頭性能。