鋁合金焊接技術淺析

劉安頔 楊星 張振鵬

摘 要：焊接技術作為一項典型的材料成型技術被廣泛應用于機械制造、航空航天等多個領域。鋁合金以其結構強、質量輕等優點被重點關注，而鋁合金焊接技術也迅速發展，但由于鋁合金導熱系數大、散熱快、熱膨脹系數大等特點導致鋁合金焊接技術頗具難度。本文針對鋁合金材料的特性，研究鋁合金焊接技術，著重解決鋁合金的嚴重焊接變形問題。

關鍵詞：鋁合金，材料特性，焊接技術

1、研究背景

隨著科學技術的快速發展，人們在航空航天、機械制造、高鐵生產等多個領域取得了前所未有的進步。例如近些年高速動車組列車的快速發展，使得列車運行速度不斷提升。為了滿足列車運行的要求，車體材質輕量化研究越來越重要。鋁合金材料材料堅固，質量輕，成本效益高，該材料一直應用與航空航天技術，現如今，各行各業包括動車組列車也在嘗試或者正在使用著鋁合金材料。而鋁合金材料的焊接技術水平的提高左右著鋁合金材料的應用情況。本文針對鋁合金材料的特性提出鋁合金焊接技術的關鍵技術。

2、鋁合金材料

為實現輕量化目標，鋁合金材料多選用薄板型材料，此類鋁合金多屬于Al-Mg-Si系列的合金，這種薄板具有良好的擠壓成型的性能，且耐腐蝕，適用于電弧焊、激光焊等多種焊接形式，該類鋁合金主要化學成分如表1所示。

3、焊接技術

焊接技術指的是通過熱量或者壓力使兩個部件在其接觸面連接的過。焊接技術憑借其連接可靠，經濟實用的特點被廣泛應用。焊接工藝分為熔化焊以及固相焊接，前者被廣泛應用，鋁合金也多采用熔化焊方式。熔焊部分大致被分為熔化區、融合區、熱影響區，如圖1所示。

熔化區：已完全燦化的填充金屬和母材金屬，該區域呈現出高度的同質性。

熔合區：將熔化區與熱影響區分開的過渡區域。熔合區金屬在與熔化區的金屬混合之前，由于熔化金屬迅速凝固，使得該界面相對較薄。

熱影響區：這一區域內的金屬經歷的溫度低于熔點，但受到的高溫能足夠改變固體金屬內部的微觀組織。

4、鋁合金焊接

4.1 焊絲及保護氣體的選用

目前的鋁合金焊接多選用牌號為5087/ AlMg4.5MnZr的焊絲，5087 焊絲不僅抗裂性能好，抗氣孔性能與強度性能都十分優越。對于8mm以內的鋁合金板材一般使用Ar100%進行焊接，該保護氣電弧穩定且引弧方便;對于8mm以上的板材采用Ar70%+He30%的保護氣進行焊接。

4.2 坡口處理

為了保證焊接熔合良好，根據板厚不同選擇不同的坡口大小。板厚3mm以內的板材焊接不需坡口處理，只需存在0.5～1mm左右的倒角即可滿足焊接要求，對于大于3mm的板材，建議增加坡口，單邊使用55°坡口，雙邊選擇35°坡口即可。

4.3 焊前清理

焊接鋁合金需要清理焊接區域，否則其抗腐蝕能力下降，而且容易產生氣孔。使用不銹鋼刷或者用丙酮清洗焊縫區域的氧化膜等雜質。

4.4 焊接參數選擇

鋁合金本身的導熱系數大，散熱快。因此，在相同焊接速度下，焊接鋁合金要提高電流的輸入量，保證熔深及熔合情況，特別是在焊縫起頭的位置。隨著電流的增大，要適當提高送絲速度，保證焊接連續性。對于薄板焊縫，為了避免焊縫過熱，一般采用較小的焊接電流和較快的焊接速度;對于厚板焊縫，為使焊縫熔合充分和焊縫氣體充分逸出，采用較大的焊接電流和較慢的焊接速度。在焊接方向上，焊槍角度一般控制在90°左右，過大和過小都會造成焊接缺陷。

5 總結

隨著人們對輕量化組件需求的增加，鋁合金材質成為眾多行業的首選，鋁合金焊接技術也隨之不斷發展。本文分析了鋁合金的一般材質成分以及焊接技術，針對鋁合金焊接提出了一般操作關鍵點，為鋁合金焊接質量提升提供參考。

參考文獻

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