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。

鋁及鋁合金的熱導率和比熱容均約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍多。鋁的熱導率則是奧氏體不銹鋼的十幾倍。在焊接過(guò)程中，大量的熱量能被迅速傳導到基體金屬內部，因而焊接鋁及鋁合金時(shí)，能量除消耗于熔化金屬熔池外，還要有更多的熱量無(wú)謂消耗于金屬其他部位，這種無(wú)用能量的消耗要比鋼的焊接更為顯著(zhù)， 高質(zhì)量的焊接接頭，應當盡量采用能量集中、功率大的能源，有時(shí)也可采用預熱等工藝措施。

隨著(zhù)材料技術(shù)的發(fā)展，各種高強高韌鋁合金不斷推出，尤其是第三代鋁鋰合金、新型高強鋁合金的出現，對鋁合金激光焊接技術(shù)提出了更多更高的要求，同時(shí)鋁合金的多樣性也帶來(lái)了各種各樣的激光焊接新問(wèn)題，所以必須深入研究這些問(wèn)題，才能更有效地拓展鋁合金激光焊接結構的應用潛力。

大功率激光器

激光焊接是將高強度激光輻射至金屬表面，通過(guò)激光與金屬間熱力耦合作用使金屬熔化再冷卻結晶形成焊縫的技術(shù)。根據激光焊接的熱作用機制可分為熱導焊和深熔焊兩種，前者主要應用于精密零件的封裝焊接或微納焊接；后者在焊接過(guò)程中往往產(chǎn)生類(lèi)似于電子束焊接的小孔效應，形成深寬比較大的焊縫。激光深熔焊接實(shí)現需要的激光功率高，該技術(shù)目前應用于激光深熔焊接的大功率激光主要有4種類(lèi)型