現代鋁合金焊接工藝的應用研究

鄒超 郝先芃 田茂德

摘 要：鋁合金是人們日常生活及工作中較為常見的金屬材料，因為鋁合金材料具備優質的性能，對人們的生活、生產帶來了極大的益處。在鋁合金材料應用時，需對鋁合金進行焊接;當前，鋁合金焊接有許多方法，不同的焊接工藝則鋁合金的性能也就不同。基于此，本文就現代鋁合金焊接工藝的應用進行深入地分析。

關鍵詞：鋁合金;焊接工藝;應用

1? 引言

伴隨鋁合金在各個領域的大量運用，鋁合金焊接工藝多樣化發展。比如：MIG 焊接、激光焊接、攪拌摩擦焊等等，在鋁合金焊接中廣泛使用，有利于加強鋁合金產品的性能。因此，對現代鋁合金焊接工藝的應用進行研究有著極其重要的現實意義。

2? 鋁合金的焊接性分析

純鋁的熔點為660℃，焊接使用鋁合金的熔點大約是560℃。在鋁及鋁合金焊接凝固過程中，熔池中的氣體由于無法及時逸出而非常容易出現氣孔。鋁及鋁合金完全暴露于空氣當中，外表很快就會產生一層熔點比較高的氧化膜（A1203），其熔點大約是2050℃，遠遠超過了鋁及鋁合金的熔點;在焊接環節，難以熔化的氧化膜會對母材與填充金屬的熔合產生影響，進而造成氧化物的夾渣。在鋁合金焊接環節，熔池金屬并未發生顏色上的改變，極易導致塌陷又或是焊穿。鋁合金的熱導率較大、散熱速率較快，在焊接時需非常多的熱量。在厚板焊接時，通常需要對焊接部位實施預熱。處于熔化狀態的鋁合金在完全結晶、凝固以后，其體積大約會減少6%，因此形成的收縮應力或許會造成工件發生形變及出現焊接裂紋。對于存在熱處理強化性能的鋁合金，因為焊接接頭通過了長時間的熱循環，焊接接頭熱影響區強度有比較顯著的退化，其抗拉強度可能只有母材的60%-70%，此是熱處理強化鋁合金焊接接頭最具代表性的焊接缺陷。雖然能夠考慮在焊后進行熱處理強化，然而針對部分特殊情況，比如大型零部件的焊接，焊接后再熱處理是無法做到的。

3? 現代鋁合金焊接工藝的應用

3.1 鋁合金 MIG 焊接工藝的應用

雙脈沖MIG焊接工藝在鋁合金焊接中應用的具體原如下：第一，熔池攪拌作用。在使用雙脈沖MIG焊接工藝時，電弧不僅能夠傳遞物質、提供熱能，同時還具備較強的剛性，可作用于熔池內實施攪拌，相較于傳統脈沖MIG焊接工藝，有著更好的攪拌成效，能夠破碎粗晶、細化晶粒，加速氣體向外逸出，加強接頭的性能。第二，雙脈沖協同強化作用。相較于傳統形式的脈沖MIG焊接工藝，雙脈沖下強弱脈沖群反映為周期性改變，二者共同作用能夠達到對熔池攪拌的共同強化目標，借此以取得更加強的熔透能力。第三，熔滴沖擊作用。在選用雙脈沖MIG焊接工藝時，熔化的焊絲通過射滴（亞射滴）形式過渡到熔池中，熔滴攜帶有很大的動能、熱能，以產生對熔池的沖擊，大幅度加強攪拌的作用，與電弧攪拌聯合增強接頭的性能。第四，低頻誘發熔池共振作用。雙脈沖MIG焊接工藝的頻率非常低，而熔池本身的振動頻率也比較低，所以在具體焊接環節，熔池極易產生共振現象，有效加強焊接質量。按照鋁合金雙脈沖MIG焊接工藝原理分析能夠發現，雙脈沖MIG焊接相較于傳統MIG焊接有很多方面的不同，以各種因素為基礎綜合使用能夠取得更好的效果。

3.2 鋁合金激光焊接工藝的應用

第一，雙光束激光焊。所謂“雙光束激光焊”，主要是指兩束不同的激光共同作用在焊件物外表的焊接方式。其實現途徑主要有以下兩種：（1）通過分光系統將單束激光區分成兩束激光，此種形式當前使用較多（2）兩臺單獨運行的激光器進行耦合。

第二，激光填絲焊。激光填絲焊不僅具備原有激光焊形式的優點，還能夠有效降低對裝配精準程度的需求、加強冶金性能、優化焊縫成形，增強力學性能、避免出現熱裂紋等等，進而在較大程度上拓寬激光焊接的可運用范疇，更加適用于鋁合金焊接。

3.3 鋁合金攪拌摩擦焊工藝的應用

攪拌摩擦焊將有著獨特形貌的、高速轉動的攪拌頭當作焊接工具，在鋁合金焊接環節，將快速轉動的攪拌頭以相應的下插速度插進2塊零部件的接縫當中，在插入到預先設置好的下插深度（也就是攪拌頭軸肩和零部件外表密切接觸）時，通常停留0.2s，攪拌頭順著焊接的方向旋轉運動。攪拌針攪拌過程中形成的熱量及軸肩與零部件外表摩擦形成的熱量使得焊縫材料溫度提升，接頭金屬完全塑性軟化，軟化的金屬跟隨攪拌頭的轉動而發生轉移，產生持續的塑性流，塑性流當中的金屬與塑性流觸碰的部分金屬因為軟化程度的差異性，將會形成完全不同的塑性變性能。攪拌頭將出現塑性形變的材料填充攪拌頭后方的空腔，同時在攪拌頭、軸肩、攪拌針三者的共同作用下達到材料的緊密連接。

4? 結論

綜上所述，在現階段的鋁合金焊接中，使用最多的工藝依然是傳統的TIG焊、MIG焊;攪拌摩擦焊、電子束焊以及激光焊等在鋁合金焊接過程中表現出更強的適應性;在對中厚板鋁合金進行焊接時，電子束焊有責較為顯著的優勢。伴隨對鋁合金焊接原理更深層次的探討，鋁合金焊接工藝必會進一步優化、創新。

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