铝合金焊接技术（精选9篇）
铝合金焊接技术 篇1
一、铝合金激光焊接的发展
铝合金密度低，但强度比较高，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。
不过，铝合金本身的特性使得其相关的焊接技术面临着一些亟待解决的问题：表面难溶的氧化膜、接头软化、易产生气孔、容易热变形以及热导率过大等。以往的生产实践中，铝合金的焊接常用钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊。虽然这两种焊接方式能量密度较大，焊接铝合金时能获得良好的接头，但仍然存在熔透能力差、焊接变形大、生产效率低等缺点。用这些传统的、应用于黑色金属的焊接方法焊接铝合金，并不能达到工业上高效、无缺陷、性能佳的要求，于是人们开始寻求新的焊接方法，20世纪中后期激光技术逐渐开始应用于工业。欧洲空中客车公司生产的A340飞机机身，就采用激光焊接技术取代原有的铆接工艺，使机身的重量减轻18 %左右，制造成本降低了近25 %。德国奥迪公司A2和A8全铝结构轿车也获益于铝合金激光焊接技术的开发和应用。这些成功的事例大大促使对激光焊接铝合金的研究，激光技术已经成为了未来铝合金焊接技术的主要发展方向，因为激光焊接具有其独特的优点：
(1)能量密度高，热输入量小，焊接变形小，能得到窄的熔化区和热影响区以及熔深大的焊缝。
(2)冷却速度快，焊缝组织微细，故焊接接头性能良好。
(3)焊接能量可精确控制，可靠性高，针对不同的要求有较高的适应性。(4)可进行微型焊接或实现远距离传输，不需要真空装置，利于大批量自动化生产。
二、激光焊接铝合金的难点及解决措施 1.铝合金表面的高反射性和高导热性
这一特点可以用铝合金的微观结构来解释。由于铝合金中存在密度很大的自由电子，自由电子受到激光（强烈的电磁波）强迫震动而产生次级电磁波，造成强烈的反射波和较弱的透射波，因而铝合金表面对激光具有较高的反射率和很小
吸收率。同时，自由电子的布朗运动受激而变得更为剧烈，所以铝合金也具有很高的导热性。
针对铝合金对激光的高反射性，国内外学者都作了大量研究，试验结果表明，进行适当的表面预处理如喷砂处理、砂纸打磨、表面化学浸蚀、表面镀、石墨涂层、空气炉中氧化等均可以降低光束反射，有效地增大铝合金对光束能量的吸收。另外，从焊接结构设计方面考虑，在铝合金表面人工制孔或采用光收集器形式接头，开V形坡口或采用拼焊(拼接间隙相当于人工制孔)方法，都可以增加铝合金对激光的吸收，获得较大的熔深。另外，还可以利用合理设计焊接缝隙来增加铝合金表面对激光能量的吸收(如图1)。从图上可以直观的反应出，将焊缝和激光束的位置关系由图1(a)改为图1(b)或图1(c)，使激光束与缝壁有一定角度后，激光束能够在缝隙内多次反射，形成一个人工小孔，增加了焊件对激光能量的吸收。
图1 改变焊缝几何形状
2.小孔的诱导和维持
小孔的诱导和维持是铝合金激光焊接中的特有困难，这是由铝合金材料特性和激光光学特性造成的。激光焊接的过程中，小孔可看成是铝合金的黑体，能大大提高材料对激光的吸收率，为母材获得更多的能量耦合，这有利于提高焊接接头的质量。但由于铝合金的高反射性和高导热性，要诱导小孔的形成就需要激光有更高的能量密度。而铝元素以及铝合金中的Mg、Zn、Li沸点低、易蒸发且蒸汽压大，虽然这有助于小孔的形成，但等离子体的冷却作用（等离子体对能量的屏蔽和吸收，减少了激光对母材的能量输入）使得等离子体本身“过热”，却阻碍了小孔维持连续存在。
由于能量密度阈值的高低本质上受其合金成分的控制，因此可以通过控制工艺参数，选择确定激光功率保证合适的热输入量，有助于获得稳定的焊接过程。另外，能量密度阈值一定程度上还受到保护气体种类的影响。研究表明，激光焊接铝合金时使用N2气时可较容易地诱导出小孔,而使用He气则不能诱导出小孔。这是因为N2和Al之间可发生放热反应，生成的Al-N-O 三元化合物提高了对激光吸收率。
三、激光焊接铝合金容易产生的缺陷及消除方法 1.气孔
铝合金激光焊接的主要缺陷之一是气孔，焊缝气孔的形成机理比较复杂，一般认为存在两类气孔:氢气孔和由于小孔的破灭而产生的气孔。氢气孔是由于氢（主要来自表层的湿气与微量水）在熔池金属中的可溶性引起的，激光焊接冷却速度极快，导致氢的溶解度急剧下降形成氢气孔。由于小孔塌陷而形成的孔洞，主要是由于小孔表面张力大于蒸气压力，不能维持稳定而塌陷，液态金属来不及填充就造成孔洞。另外，低熔点、高蒸气压合金元素蒸发导致气孔，表面氧化膜在焊接过程中溶解到熔池中也会形成气孔。
从氢气孔的形成原理可知，表层物质是氢元素的主要来源，因此选择正确的焊前表面预处理可以有效地减少氢气孔的产生。对于由小孔塌陷引发的气孔，则要求选择适当的保护气体并合理控制流量流速，在条件允许下采用高功率、高速度、大离焦量(负值)的焊接方式，可以进一步消除气孔的产生。
2.热裂纹
铝合金的焊接裂纹都是热裂纹，与冷却时间（或焊接速度）密切有关，主要有结晶裂纹和液化裂纹。铝合金激光焊接产生的结晶裂纹是由于焊缝金属结晶时在晶界处形成低熔点共晶化合物导致的，焊缝金属氧化生成的Al2O3和AlN也会成为微裂纹的扩展源。液化裂纹是熔化的铝合金在凝固过程中局部塑性变形量超过其本身所能承受的变形量的结果。
目前常用的消除热裂纹的方法是使用填充材料，即填丝，这能有效地防止焊接热裂纹，提高接头强度。此外，调整激光能量的输入方式，合理选择脉冲点焊时的脉冲波形，焊缝熔化凝固重复进行，以降低熔池凝固时的凝固速度，这种在凝固过程中增加热循环的控制方法同样可以减少结晶裂纹。
3.Mg、Zn等元素的烧损
使用激光焊接铝合金时，焊缝的加热和凝固速度都非常快，这使得Mg，Zn 等低熔点强化元素发生烧损，导致焊缝硬度和强度下降。Mg 的沸点为1 380 K，比Al 的2 727 K低，Mg首先蒸发烧损。烧损现象使得焊缝成型时的晶粒大小严重不均匀，从金属学角度讲，大晶粒的存在破坏合金元素的强化作用，导致焊缝的强度明显比母材低。
防止合金元素的烧损主要从控制合金成分入手，在保证铝合金质量和接头要求的前提下，降低Mg的含量，添加Mn、Si等元素。
四、铝合金激光焊接的工艺参数
铝激光焊接的工艺参数主要有: 功率密度、焊接速度、焦点位置、保护气体种类及流量等，它们直接决定着焊缝成形。
1.功率密度
激光的功率密度是决定焊缝熔深的最主要因素。当其他工艺参数保持不变时，随着功率密度的增大，焊缝深宽比增大。因为功率密度增大时，蒸汽压力能克服熔化成液态金属的表面张力和静压力而形成小孔，小孔有助于吸收光束能量——“小孔效应”。但是如果功率密度过大，使金属强烈汽化，严重烧损合金，焊缝成型组织的晶粒过大，焊缝的硬度和强度均下降。并且，大量的光致等离子体的冷却和屏蔽作用，使得熔深反而下降。
2.焊接速度
在其他工艺参数不变的情况下，熔深随焊速的增加而减小，焊接效率随焊速的增加而提高。但是速度过快，到达焊缝处的线能量密度较低，会使熔深达不到焊接要求；速度过慢，则线能量密度过高，母材过度熔化和烧损，降低接头性能，甚至引发热裂纹。因此，对一特定厚度的铝合金工件，选择确定激光功率密度之后，存在着既能维持合适的焊缝深宽比又不会使工件过热的最佳焊速，这可以从以往的生产实践中总结经验或者查阅相关文献获得。
3.焦点位置
研究表明，铝合金激光焊接的焦点位置与熔深的关系如图2所示。我们可以看出，熔深随焦点位置的变化有一个跳跃性变化过程：当焦点处于偏离工件表面较大(2 mm)时，工件表面光斑尺寸较大，因此光束能量密度较低，属于以热传
导为主的熔化焊，熔深较浅； 而当焦点靠近工件表面某一位置(2 mm)时，工件表面入射光束能量密度值增大到临界值，产生小孔效应，因此熔深发生跳跃性增加。经试验得到，当焦点位置在工件表面上方1 mm 处时焊缝熔深最大。
图2 焦点位置对焊缝熔深的影响
4.保护气
和电子束焊接相比，激光焊接不需要真空环境，但焊接铝合金需采用保护气体，其目的是抑制光致等离子体，并排除空气使焊缝免受污染。光致等离子体的形成不仅来自被离子化的金属母材蒸汽，而且和保护气体本身性质也有很大的关系。通过增加电子与离子和中性原子三体碰撞来增加电子的复合速率，以降低等离子体中的电子密度。中性原子越轻，碰撞频率越高，复合速率越高；另一方面，保护气体本身的电离能应该高，不致因气体本身的电离而增加电子密度。铝合金激光焊接传统上采用的保护气体主要有三种：Ar、N2、He。理论上He最轻且电离能最高，但是在较低功率、较高焊速下，由于等离子体很弱，不同保护气体差别很小。研究表明，在相同条件下，使用N2容易诱导小孔，主要是N2和Al 之间可发生放热反应，生成的Al－N－O 三元化合物对激光的吸收率要高一些，纯N2 会在焊缝中产生AlN 脆性相，同时易形成气孔。而采用惰性气体保护时，由于质轻而逸出，气孔形成机率小，因此采用混合气体保护效果较好。现在也有采用Ar－O2，N2－O2等气体进行铝合金激光焊接的研究越来越多。
五、先进的铝合金激光焊接技术 1.铝合金的激光-电弧复合焊
现在激光焊接铝合金还处于发展阶段，设备成本高、接头间隙允许度小、工件准备工序要求严等制约了纯激光焊接铝合金的应用。目前，激光-电弧复合焊在德国和日本等发达国家研究比较多，激光-电弧复合主要是激光与TIG电弧、MIG电弧及等离子体复合，分别如图3、4所示。这种工艺在汽车制造业中已有一定的应用，如德国大众汽车公司的Phaeton前门上就有48处激光-M IG焊道，而且还可以用来焊接车体及轮轴。铝合金激光-电弧复合焊很好地解决了激光焊接的功率、铝合金表面对激光束的吸收率以及深熔焊的阈值等问题。这是因为焊接铝合金时，激光与电弧的相互影响，可以克服单用激光或电弧焊方法自身的不足，产生良好的复合效应——两种热源同时作用在一个相同区域的叠加效应——高的能量密度导致了高的焊接速度，显著提高焊接效率。
图3 激光-TIG复合焊接铝合金原理图
图4 激光-MIG复合焊接铝合金原理图
2.铝合金的双光束激光焊接
单束激光焊接铝合金时，由于小孔的塌陷而容易产生气孔。李俐群[10]等学者研究表明，采用如图5所示的双光束焊接铝合金，焊缝成形美观、无飞溅或凹坑等缺陷，对焊接参数适应性更好；等离子体稳定性提高；气孔大大减少。这是因为采用双光束激光焊接时，第一束激光产生熔池，并对焊接区域附近进行预热积累热量。当第二束激光照射该处时，更多的母材能够熔化，从而使得形成焊缝更宽。同时，第二束激光能把第一束激光形成的小孔后壁气化，防止其塌陷，大大减小了形成气孔的几率。双光束激光焊接铝合金的技术已经在德国军用飞机EADS进气管的焊接上得到了应用。
图5 双光束激光焊接铝合金的原理图
3.铝合金激光填丝焊技术
在新兴的铝合金焊接技术中，搅拌摩擦焊需要针对被焊母材的形状和接口要求设计专用夹具，铝合金激光填丝技术则解决了对工件装夹、拼装要求严的问题，而且用较小功率激光器就能实现厚板窄焊道的多层焊。另外通过调节焊丝成分，改善焊缝区组织性能，对裂纹等缺陷更易控制，显著提高铝合金焊接稳定性与适应性。铝合金激光填丝焊示意图如图6所示。
图6 铝合金激光填丝焊示意图
六、铝合金激光焊接的前景展望
前面已经提到，日本和德国等发达国家已经开始将激光焊接铝合金应用于汽车制造业。由于铝合金具有高比强度、耐锈蚀、热稳定性好、易成形、再生性好和简化结构等一系列优点，在汽车业中倍受青睐。大量的对比研究和反复实践证明，选用铝合金材料是实现汽车轻量化的有效途径。减轻汽车重量以降低能耗、减少污染、提高燃油效率，这是解决汽车节能和环保问题的最有效的措施。而激光焊接技术效率高、热影响区小、能获得良好的接头质量。在铝合金颇受汽车业青睐的大环境下，激光焊接铝合金将会成为越来越成熟的工艺，并被推广至船舶制造行业和航空航天产业。其实，上文也已经提到过，欧洲的空中客车已经在使用激光焊接铝合金的技术部分取代传统的铆接技术。这种自动化程度极高、质量稳定的焊接方式甚至能够满足载人航天和可重复使用航天器对焊接结构的可靠性提出了更高的要求。我们可以预见，铝合金激光焊接技术在近几年将成为航天焊接研究领域工作者热点之一。
铝合金焊接技术 篇2
关键词：铝合金,焊接技术,进展
铝合金具有强度高、耐腐蚀性强、导热性好、易成型、重量轻等优点使其可以广泛用于汽车制造、航空航天、体育器材、建筑装修材料等领域, 相对钢铁等传统材料而言, 对铝合金材料的焊接工艺要复杂的多, 其焊接工艺是否先进应成为影响铝合金实际应用的重要条件, 随着科技的发展, 铝合金的焊接技术也在不断的向前发展, 经历了从单一焊接到复合焊接的过程。
1 铝合金的焊接中面临的问题
铝合金是轻质高强材料的代表, 而焊接是铝合金结构之间连接的主要方式, 在焊接过程中, 由于铝合金材料本身的性质, 在铝合金表面会产生一层致密的氧化膜, 其主要成分是三氧化二铝, 这是一种熔点较高的物质, 因此要想对铝合金进行焊接就要采用大功率密度的焊接工艺, 同时由于铝合金的导热性能极好, 因此焊接的热量很大一部分会被铝合金基材导走, 这就要求对铝合金焊接必须要速度很快, 在焊接后经常发现铝合金焊接处容易产生气孔或热裂纹, 导致在焊接后的焊缝处强度系数较低, 并且软化严重, 容易变形, 因此采用先进的焊接方法并控制好焊接工艺参数显得格外重要。
2 铝合金焊接技术进展
2.1 铝合金焊接传统技术
2.1.1 TIG焊
惰性气体钨极保护焊 (Tungsten inert gas arc welding) 通常称TIG焊, 是一种常用的金属焊接技术, 在焊接中, 由工件本身作为正极, 而将焊炬中的钨电极作为负极, 采用直流电弧作为焊接热源, 工作电压为10到15伏特, 而工作电流最高达到300安培, 在氩气、氦气等的保护下使钨电极放电产生电弧, 使熔池内的工件得以熔合在一起, 由于TIG焊接过程中产生的电弧可以自动清除工件表面的氧化膜, 因此可对铝合金进行良好的焊接而避免采用大功率造成工件表面的损伤。但是由于工作电流不易过大, 导致TIG焊接的熔深较浅, 只能适合焊接厚度较小的铝合金工件, 如果对厚度较大的工件进行焊接, 要么焊接深度不够, 要么加大电流的同时就会造成钨电极熔化进入到熔池, 造成焊缝夹钨, 并且TIG焊接多数采用手工操作, 导致焊接的生产效率较为低下。
2.1.2 MIG焊
熔化极惰性气体保护焊 (Metal inert-gas welding) 通常称为MIG焊, 与TIG焊技术类似, 只是用可熔化的金属丝来替代TIG焊工艺焊炬内的的钨电极, 在焊接铝合金过程中, 利用焊炬内燃烧的电弧作为热源来熔化铝合金工件和焊丝, 焊丝以熔滴的方式不断进入焊池中与母材进行熔合, 在冷凝后使铝合金工件之间连接在一起, 整个焊接过程需要在惰性气氛下完成, 避免空气进入。MIG焊在焊接铝合金时工艺较为简单, 而且几乎不存在焊接损失, 用可熔的金属丝代替了钨电极, 成本大大降低, 并提高了生产效率, 在焊接过程中必须要保持母材表面无杂质, 以免产生气孔等, 但MIG焊也具有与TIG同样的缺点, 即是熔透能力有限, 焊接熔深浅, 焊接变形较大, 因此需要对其进行科学的改造, 以使其在铝合金焊接中得以更广泛的应用。
2.2 铝合金焊接先进技术
2.2.1 激光焊
随着激光加工技术的不断发展, 激光焊接在铝合金的焊接中受到了广泛的重视, 根据功率大小不同激光焊分为热传导型焊接和激光深熔焊接两种, 其中热传导型焊接功率较小, 适合焊接厚度较小的工件, 而激光深熔焊接适合焊接厚度较大的工件, 激光焊接是利用高能量的激光束使工件表面材料蒸发并形成小孔, 随着激光束的不断移动, 小孔内的熔融金属也不断移动, 待小孔移开后熔融态的金属进入到小孔内部, 冷凝后就将工件焊接在了一起。与传功的TIG、MIG焊接方法相比, 激光焊的能量更大, 并且热输入量小, 因此不易变形, 并且可根据工件的实际情况来调整焊接方式, 可焊厚度较大的工件, 但是功率大会造成设备的造价较为昂贵, 并且对工件本身的要求较高, 准备工序复杂等。
2.2.2 激光-电弧复合焊
在传统焊接方法和激光焊接的基础上, 人们将激光焊与TIG焊或MIG焊相结合发展处激光-电弧复合焊接工艺, 在焊接铝合金时, 采用激光-电弧复合焊可以使焊接的能量密度达到很高, 并且两种热源同时在一个区域内产生叠加效应, 因此可以弥补激光焊接和电弧焊的不足之处, 有效解决激光焊接的功率、铝合金表面对激光束的吸收率以及深熔焊的阈值等问题, 其应用前景极为广阔。目前在德国、日本等工业发达国家, 采用激光-电弧复合焊接铝合金的技术研究较多, 并且在一些领域得到了实际的应用, 取得了良好的效果, 而在我国这种先进的铝合金焊接工艺还处于研究阶段, 需要不断提高技术手段以促进其早日实现实际应用。
2.2.3 摩擦搅拌焊
无论是电弧焊还是激光焊, 都属于熔焊的范畴, 虽然熔焊的应用较广, 但是由于焊缝为铸态, 容易产生气孔等缺陷, 在热循环的作用下使得焊接部位的组织微观结构受到影响, 并且外表颜色与母材有较大差异, 接头的力学性能明显低于母材, 成为结构中薄弱的一环。鉴于此, 摩擦搅拌焊 (Friction Stir Welding, FSW) 出现在人们的视野, 摩擦搅拌焊是利用工件端面的相互摩擦作用产生热量, 使端面达到热塑性的状态, 通过快速的锻压使工件之间达到连接的目的。由于这种焊接方法不用使母材熔化, 而是在固相的状态下完成焊接, 因此不宜产生气孔、热裂纹等缺陷, 并且焊接处变形小, 与木材颜色一致, 焊缝处与母材状态一致, 力学性能相对较好, 并且整个焊接过程不需要惰性气体保护, 准备工作相对简单, 设备成本低, 因此是一种相当有前途的焊接方法。
3 结束语
综上所述, 铝合金的焊接技术先进与否直接影响铝合金结构的外观、力学性能等, 因此必须不断优化铝合金的焊接工艺, 在对铝合金的焊接工艺进行选择时要综合考虑方法先进程度、焊接效率以及成本问题, 并不断改进现有焊接方法, 以提高铝合金焊接处的整体性能。
参考文献
[1]杨宗辉, 孙孝纯.现代铝合金焊接技术[J].工装设备与工程, 2003.
[2]殷春喜, 黄军庆, 熊震东.铝及铝合金TIG焊接特性[J].热加工工艺, 2011.
[3]肖荣诗, 陈铠, 左铁钏.高强铝合金激光焊接新进展[J].应用激光, 2002.
铝合金焊接技术 篇3
关键词：7075铝合金；6063铝合金；焊接技术
中图分类号：TG456 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）23-0016-01
1 7075与6063铝合金的化学成分、用途与力学性能
1.1 化学成分与用途
7075铝合金为AL-Cu-Mg-Zn超硬铝合金，其在航空航天、各种模具及机械设备中得到大量应用，特别用于制造飞机结构及其他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构体。该合金中Zn、Mg是主要的合金元素，可在热处理时形成MgZn2金属化合物，提高合金抗拉强度，提高承载力。它经热处理强化后具有高强度，易于加工，耐磨性好，也有优良的耐蚀性与抗氧化性能，但焊接性差。
6063铝合金为AL-Mg-Si系中具有中等强度的可热处理强化铸造铝合金，其广泛用于建筑、航空航天、交通、包装与印刷等行业。耐腐蚀性好，冷加工性较好，并具有中等强度。该合金中Mg和Si组成强化相Mg2Si，热处理强化效果随着Mg2Si量的增加而增大，其化学成分见表1。
1.2 力学性能
7075与6063铝合金经固溶处理与人工时效（T6）处理后的力学性能见表2。
2 焊接性分析
2.1 易氧化
铝合金在焊接高温的作用下易于氧化，且生成的Al2O3薄膜熔点远远高于铝的熔点，会在焊缝中形成夹渣，降低焊缝的力学性能，也会影响电弧的稳定性，阻碍焊接过程顺利进行。
2.2 易产生热裂纹
上述两种铝合金均为共晶型合金，结晶温度区间较宽， Mg2Si、MgZn2与Al在焊接热源的作用下，会形成低熔共晶体，呈连续薄膜状或网状分布于晶界，使晶粒分离；加之铝合金的线膨胀系数比钢大约1倍，在焊接拘束条件的作用下会产生很大的焊接应力，出现结晶裂纹。而7075铝合金为超硬铝合金，其强度高，又因有铜的存在，显著增加了裂纹倾向，因此防止裂纹是该焊接接头的关键所在。
2.3 焊接接头的软化
由于这两种铝合金均为热处理强化状态（T6），在焊接热源的高温作用下，焊接热影响区出现“过时效应”，即热影响区强化相脱溶析出，并聚集长大使强化效果消失，焊后接头的强度均低于母材的强度；加之焊缝的晶粒粗大，为了预防热裂纹所选用的焊材成分与母材也有较大的差别，均导致焊缝的强度、塑性低于母材，特别是强度更高的7075一侧影响更大。
2.4 其 他
此外，由于铝合金的导热率大，焊接时散热快，当焊接参数选用不当时，软化区会显著增宽，焊件变形倾向增大；当焊件表面没有清理干净时也会产生氢气孔。
3 焊接工艺分析
3.1 焊接方法选择
目前铝合金焊接中较常用的方法是钨极氩弧焊与熔化极氩弧焊，考虑焊件壁厚较薄及“阴极破碎”作用，采用手工交流钨极氩弧焊进行焊接。
3.2 焊丝选择
由于两种铝合金不论在化学成分还是力学性能方面都存在很大差异，而焊缝是机械性能的过渡区域，所以焊丝的选择要兼顾两侧母材的成分与性能。目前常用的铝合金焊丝有Al-Cu、Al-Si、Al-Mg、Al-Mn四大类，考虑焊接时焊缝与母材成分相近的原则，宜选用Al-Si、Al-Mg系列。Al-Si合金焊丝流动性好，抗裂性高，但接头强度低，远低于7075一侧母材的强度，而Al-Mg焊丝有较强的耐腐蚀性，接头强度高，焊丝中较高的含镁量也可以补偿焊接过程中Mg的烧损，综合考虑焊缝抗裂性、力学性能与耐腐蚀性能的要求，该接头采用铝镁合金焊丝ER5356（HS331）焊接，其化学成分见表3。
3.3 坡口形式
该焊件为对接接头，焊件厚度5 mm，考虑接头两侧不等强度及对焊缝金属熔合比的控制，7075铝合金一侧开30 ？觷坡口，6063铝合金一侧开35 ？觷坡口，钝边2 mm，装配间隙1.5～2 mm。
3.4 焊前清理
由于铝合金对污垢十分敏感，焊前需彻底清理，本接头采用化学清理与机械清理相结合。先用丙酮擦拭焊件表面，以清除焊件表面的油污，再在坡口两侧各30 mm范围内用风动钢丝刷（不锈钢丝，直径小于φ0.15 mm）清理氧化膜，并用刮刀将坡口内表面清理干净，清理后尽快焊接，装配时要防止再度弄脏。
3.5 焊接参数
采用钨极直径4 mm，喷嘴直径12 mm，焊丝直径4 mm，焊接电流180～240 A，氩气流量10～15 L/min，进行焊接。在焊接时宜采用较大的焊接电流，配合较快的焊接速度，以减少气孔。焊接操作时注意正常焊接，防止单边过热与熔化。
3.6 焊接检验
焊后焊缝外观质量良好，后经100%X射线检验，未发现裂纹，做压力试验，未渗漏，焊接效果良好。
4 结 语
为了获得满意的该异种接头性能，避免接头裂纹、软化、气孔等缺陷，焊接时宜开非对称坡口，7075铝合金一侧坡口角度略小一些；焊件应严格清理，采用化学法除油，机械法清除氧化膜，焊接时宜采用较粗钨极直径、较粗焊丝，采用较大焊接电流较快焊接速度，既可避免焊件过热，控制软化区，也可减少焊缝中的气孔，获得满意的焊接接头性能。
参考文献：
[1] 吕世雄，李俐群，石经纬，等.ZL101A和LF6异种铝合金的脉冲交流TIG焊工艺[J].焊接，2007，（9）.
铝及铝合金的先进焊接工艺 篇4
针对铝合金焊接的难点,近些年来提出了几种新工艺,在交通、航天、航空等行业得到了一定应用,几种新工艺可以很好地解决铝合金焊接的难点,焊后接头性能良好,并可以对以前焊接性不好或不可焊的铝合金进行焊接，1 铝合金的搅拌摩擦焊接搅拌摩擦焊 FSW( Friction Stir Welding) 是由英国焊接研究所 TWI ( The WeldingInstitute) 1991 年提出的新的固态塑性连接工艺[1～2 ] 。其工作原理是用一种特殊形式的搅拌头插入工件待焊部位,通过搅拌头高速旋转与工件间的搅拌摩擦,摩擦产生热使该部位金属处于热塑性状态,并在搅拌头的压力作用下从其前端向后部塑性流动,从而使焊件压焊在一起。由于搅拌摩擦焊过程中不存在金属的熔化,是一种固态连接过程,故焊接时不存在熔焊的各种缺陷,可以焊接用熔焊方法难以焊接的有色金属材料,如铝及高强铝合金、铜合金、钛合金以及异种材料、复合材料焊接等。目前搅拌摩擦焊在铝合金的焊接方面研究应用较多。已经成功地进行了搅拌摩擦焊接的铝合金包括 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。国外已经进入工业化生产阶段,在挪威已经应用此技术焊接快艇上长为20m 的结构件,美国洛克希德·马丁航空航天公司用该项技术焊接了铝合金储存液氧的低温容器火箭结构件。铝合金搅拌摩擦焊焊缝是经过塑性变形和动态再结晶而形成,焊缝区晶粒细化,无熔焊的树枝晶,组织细密,热影响区较熔化焊时窄,无合金元素烧损、裂纹和气孔等缺陷,综合性能良好。与传统熔焊方法相比,它无飞溅、烟尘,不需要添加焊丝和保护气体,接头性能良好。由于是固相焊接工艺,加热温度低,焊接热影响区显微组织变化小,如亚稳定相基本保持不变,这对于热处理强化铝合金及沉淀强化铝合金非常有利。焊后的残余应力和变形非常小,对于薄板铝合金焊后基本不变形。与普通摩擦焊相比,它可不受轴类零件的限制,可焊接直焊缝、角焊缝。传统焊接工艺焊接铝合金要求对表面进行去除氧化膜,并在 48 h 内进行加工,而搅拌摩擦焊工艺只要在焊前去除油污即可,并对装配要求不高。并且搅拌摩擦焊比熔化焊节省能源、污染小。搅拌摩擦焊铝合金也存在一定的缺点:①铝合金搅拌摩擦焊接时速度低于熔化焊;②焊件夹持要求高,焊接过程中对焊件要求加一定的压力,反面要求有垫板;③焊后端头形成一个搅拌头残留的孔洞,一般需要补焊上或机械切除;④搅拌头适应性差,不同厚度铝合金板材要求不同结构的搅拌头,且搅拌头磨损快;⑤工艺还不成熟,目前限于结构简单的构件,如平直的结构、圆形结构，
搅拌摩擦焊工艺参数简单,主要有搅拌头的旋转速度、搅拌头的移动速度、对焊件的压力及搅拌头的尺寸等。2 铝合金的激光焊接铝及铝合金激光焊接技术(Laser Welding) 是近十几年来发展起来的一项新技术,与传统焊接工艺相比,它具有功能强、可靠性高、无需真空条件及效率高等特点。其功率密度大、热输入总量低、同等热输入量熔深大、热影响区小、焊接变形小、速度高、易于工业自动化等优点,特别对热处理铝合金有较大的应用优势。可提高加工速度并极大地降低热输入,从而可提高生产效率,改善焊接质量。在焊接高强度大厚度铝合金时,传统的焊接方法根本不可能单道焊透,而激光深熔焊时形成大深度的匙孔,发生匙孔效应,则可以得到实现。激光焊接铝合金有以下优点:①能量密度高,热输入低,热变形量小,熔化区和热影响区窄而熔深大;②冷却速度高而得到微细焊缝组织,接头性能良好;③与接触焊相比,激光焊不用电极,所以减少了工时和成本;④不需要电子束焊时的真空气氛,且保护气和压力可选择,被焊工件的形状不受电磁影响,不产生 X 射线;⑤可对密闭透明物体内部金属材料进行焊接;⑥激光可用光导纤维进行远距离的传输,从而使工艺适应性好,配合计算机和机械手,可实现焊接过程的自动化与精密控制。现在应用的激光器主要是 CO2 和 YAG 激光器,CO2 激光器功率大,对于要求大功率的厚板焊接比较适合。但铝合金表面对 CO2 激光束的吸收率比较小,在焊接过程中造成大量的能量损失。YAG 激光一般功率比较小,铝合金表面对 YAG 激光束的吸收率相对 CO2 激光较大,可用光导纤维传导,适应性强,工艺安排简单等。在焊接大厚度铝合金时,传统的焊接方法根本不可能单道焊透,而激光深熔焊时形成大深度的匙孔,发生匙孔效应,则可以得到实现。 铝及铝合金的激光焊接难点在于铝及铝合金对辐射能的吸收很弱,对 CO2 激光束(波长为 10. 6μm) 表面初始吸收率 1. 7 %;对 YAG 激光束(波长为 1. 06 μm)吸收率接近5 %。图 5 为不同金属对激光的吸收率。比较复杂,高频引弧时引起电极烧损和电弧摆动,起弧后稳定性不强,同时在电弧的高温状态下,电极迅速烧损。但激光与等离子弧复合可明显提高熔深和焊接速度。
铝合金焊接技术 篇5
对TC4钛合金厚板电子束焊接焊缝形状进行了试验研究,分析了电子束焊接过程中不同工艺参数对焊缝形状的影响.结果表明,电子束聚焦电流对焊缝形状的影响较大,随着聚焦电流的`变化,焊缝形状变化各异:焊接速度对焊缝形状的影响较聚焦电流要小,焊接速度不同,焊缝整体形状有所不同,但差异不大:电子束流对焊缝形状的影响作用较小,焊缝形状的变化近似于整体缩放.
作 者：宫平罗宇 王亚军 毛智勇 作者单位：宫平,罗宇(大连交通大学)
王亚军,毛智勇(高能束流加工技术国防科技重点实验室)
铝合金门窗技术交底 篇6
工程名称
交底部位
断桥铝合金门窗安装
工程编号
日期
2021-3-18
交底内容：
一、材料准备：
断桥隔热铝合金成品门窗框、扇、玻璃固定片连接件、膨胀螺栓、聚胺脂发泡材料、（5＋12A＋5）净白中空玻璃、卫生间为磨砂玻璃。
二、主要机具：
冲击电锤、手电钻、十字螺丝刀、曲线锯、橡皮锤、线坠、靠尺板、合尺、直角尺、墨线、直线等。
三、作业条件：
1、检查水平控制线（1m线），保证同一楼层的水平控制线一致。
2、验收门窗洞口尺寸、高、宽尺寸允许偏差为5mm，并应符合设计要求，如有影响门窗安装的问题应及时进行处理。
3、按预先弹好的垂线对窗洞口进行分中线，验收上下洞口中线允许偏差为5mm。
4、外门窗立于结构墙中。（含保温）。
5、钢附框安装并通过校正完成后，副框与剪力墙间隙用发泡胶填实处理。
门窗缩尺：
1、单窗附框制作尺寸面砖墙面为标准洞口尺寸宽减（40）mm、高减（）（30）（）mm;安装（居中放置）。
2、飘窗附框制作尺寸：高按洞口尺寸减去（30）mm，宽为从外挑板结构面往里返（）（40）（）mm安装。墙面附框距剪力墙墙留15mm3、阳台窗：外阳台钢付框单洞口窗为标准洞口尺寸宽减（40）mm、高减（）（30）（）mm;安装（居中放置）。拐角阳台窗为标准洞口尺寸宽按结构墙（含保温）居中放置、高减（）（30）（）mm;安装。墙面附框距剪力墙墙留15mm。
4、安装石材部位窗洞口缩尺同上做法。
5、附框焊接要求满焊，打磨并刷防锈漆做防腐处理。
6、阳台侧窗高度同正面窗高度一致。
7、石材墙面深槽部位的两侧墙垛为满足干挂石材厚度的需要，宽度调整为145mm。
四、验收进场门窗的品种、规格、开启形式应符合设计要求。
并且有产品出厂合格证,(备注材料要求见主要材料表)。五、技术及施工要点：
1、门窗框外侧为钢副框，钢副框与墙体间隙及缩尺详见门窗安装节点图。
2、门窗框及钢副框与洞口墙体的连接固定应符合下列要求：
①钢副框直接与墙面用8*80、8*100、的尼龙膨胀螺栓固定。
②第一个固定件距框四角的距离不大于200mm，其余固定点的间距不大于500mm.。
3、门窗与钢副框每边间隙均为4mm，采用大于4*25自攻螺钉固定。角距不大于200mm，间距不大于600mm。
4、五金配件的安装应保证各种配件和零件齐全，装配牢固、使用灵活，安全可靠、达到应有的功能要求。
5、玻璃的安装应符合下列要求：
①玻璃承重垫块的材质、尺寸、安装位置应符合设计要求。
表C13
01
技术交底记录
工程名称
交底部位
断桥铝合金门窗安装
工程编号
日期
2021-3-18
②玻璃安装就位时，应先清除镶嵌槽内的灰砂和杂物，疏通排水通道。
六、质量标准：
1、使用的材料符合设计要求及相关的国家标准，铝材符合GB5327-2021《铝合金型材》中规定。
2、门窗框安装必须按安装牢固，并应开关灵活，关闭严密。
3、门窗配件型号、规格、数量符合设计要求，安装牢固、位置正确、功能满足使用要求。
4、门窗验收按照国家标准《建筑装饰装修工程质量验收规范》（GB50210－2021）
5、检查项目
成品范围
安装允许偏差
门窗槽口宽度、高度
1500mm
1.5
1500mm
门窗槽口对角线长度
2021mm
＞2021mm
门窗框的正、侧面垂直度
2.5
门窗横框的标高
门窗横框的水平度
门窗竖向偏离中心
双层门窗内外框间距
推拉门窗扇与框搭接量
1.5
七、成品保护：
1、门窗进入现场后应在室内竖直摆放，产品和材料不能放置在杂物堆放处。
2、门窗框必须用保护薄膜保护，以防止水泥沙浆，灰水、喷涂材料等污损门窗表面。
3、其它装修工序不得破坏门窗表面。
4、进行焊接作业时，必须采取有效措施，防止电焊火花损坏周围的门窗型材，玻璃、附件等材料。
禁止人员采踏门窗，不得在门窗框架上安放脚手架、悬挂重物，经常出入的门窗洞口，应及时用木版材料将框保护好，严禁将重物从门窗框上拉过、重压。其它专业注意保护门窗。
表C13
02
技术交底记录
工程名称
交底部位
断桥铝合金门窗安装
工程编号
日期
2021-3-18
八、安全技术措施
1.安装人员进入施工现场必须正确佩带安全帽，穿防滑的工作鞋。
高空室外安装铝合金门窗必须要有安全网、护身栏等防护措施，高空作业必须系好安全带。
交底内容：
2.搬运玻璃前首先检查玻璃是否有裂纹，特别要注意暗裂，确认完好后才能搬运。
3.搬运玻璃时必须戴手套、穿长袖衫，玻璃要竖向，以防止玻璃锐边割手。
4.手电钻、冲击电钻等必须遵守现行国家标准《手持电动工具的管理、使用、检查、和维修安全技术规格》（GB3787）是的规定，确保使用安全。
5.焊接机械的使用必须符合《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46），注意电焊火花的防火安全。
6.高处安装玻璃时应稳妥放置，其垂直下方不得有人。风力五级以上难以控制玻璃时，就停止搬运和安装玻璃。
技术负责人：
交底人：
交接人：
镁合金焊接技术的研究现状及应用 篇7
1 镁合金的焊接特点
镁合金的化学性质活泼, 在高温的环境下非常容易发生氧化作用, 氧化后的生成物不易熔化, 很容易对镁合金焊接的效果产生不利影响, 在对镁合金进行焊接的过程中, 还存在有晶粒问题、热应力、氧化与蒸发、薄件烧穿和塌陷等多个影响因素, 导致整个镁合金的焊接效果不理想。在进行镁合金焊接的过程中, 需要注意一下几点:
(1) 晶粒问题:镁合金是一种熔点较低的金属, 因此能够很好的进行导热, 而在对其进行焊接的过程中, 通常会使用功率较高的焊接热源, 这样便很容易导致焊接的缝口处出现一些较大的晶粒, 并且焊接处的温度也会出现过高的情况, 出现了晶粒后, 很可能会使得整个镁合金的力学性能受到影响, 不能发挥其作用。 (2) 热应力:研究发现, 镁合金的热膨胀系数是钢的两倍, 因此, 镁合金焊接中也非常容易出现热应力, 热应力会对整个工件的形状、尺寸、性能等均会产生影响。并且在热应力的作用下, 镁合金的表层和内心温度不同, 表层的收缩力更大, 对心部产生拉力, 会引起工件变形, 严重的甚至会出现开裂。 (3) 氧化与蒸发:镁合金中的主要成分是镁, 而镁的化学性质十分活泼, 在高温下容易与氧生成氧化镁, 生成的氧化镁混合在镁合金中, 不易熔化, 形成细小的颗粒夹渣, 影响整个镁合金的质量; (4) 薄件的烧穿和塌陷:镁合金薄件在进行焊接时, 镁合金与氧化镁的熔点差异较大, 氧化镁薄膜的熔点明显高于镁合金, 这也就导致二者在进行焊接时, 非常容易出现烧穿和塌陷的情况, 并且焊接的效果也不理想, 难以让二者融合; (5) 热裂和气孔问题:根据研究, 在镁合金焊接过程中, 其中的镁元素容易与铝、铜等形成共晶体, 这种共晶体大多熔点较低, 很容易在表面导致一些开裂形成。同时, 还有一个细节需要注意, 镁合金焊接的过程中, 伴随着温度的升高, 其中的氢气会逐渐减少, 然后导致出现一些氢气孔, 影响工件的质量。
2 镁合金的焊接方法
2.1 钨极惰性气体保护焊 (TIG焊)
钨极惰性气体保护焊 (TIG焊) 法即是在惰性气体的保护下, 根据钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝, 使用钨极惰性气体保护焊法来进行焊接, 不会轻易融于金属, 并且不会和金属发生反应, 并且TIG焊还有一个优点, 就是能够在焊接过程中自动清除工件表面的氧化膜, 并且能够很好的将化学性质较为活泼的有色金属、不锈钢、合金等进行焊接, 适当调整电流的话, 还能够将超薄的镁合金进行焊接而不会出现熔化。
2.2 熔化极惰性气体保护焊 (MIG焊)
融化极惰性气体保护焊 (MIG焊) 是利用氩气或富氩气体作为保护介质, 采用连续送进可熔化的焊丝与燃烧于焊丝焊丝工件间的电弧作为热源的电弧焊。在镁合金焊接过程中, 因为MIG焊熔滴过渡中, 整体的焊接情况能够均匀和稳定, 所以的镁合金表面和里层不会出现明显的差异, 而整个焊缝成形均匀、美观, 焊接效果理想。MIG焊中所使用的电弧气氛仅有非常弱的氧化性, 有的甚至无氧化性, 这样也就意味着MIG焊在焊接碳钢、高合金钢的基础上, 还可以焊接许多活泼金属及其合金其中就包括镁及镁合金、铝及铝合金等, 此外, MIG焊的也大大地提高了焊接工艺性和焊接效率。
2.3 搅拌摩擦焊 (FSW)
搅拌摩擦焊 (FSW) 是利用工件端面相互运动、相互摩擦所产生的热, 使端部达到热塑性状态, 然后迅速顶锻, 完成焊接的一种方法。搅拌摩擦焊方法与常规摩擦焊一样。搅拌摩擦焊也是利用摩擦热与塑性变形热作为焊接热源。使用FSW法来进行镁合金焊接可以作为一种固相焊接方法, 能够用于熔点较低的金属 (如铝、镁等) 焊接, 并且在焊接之前不用进行严格的表面清理, 也不会造成较大的环境污染, 是一种较为环保绿色的焊接方法。
2.4 电子束焊 (EBW)
电子束焊 (EBW) 是利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的焊件所产生的热能进行焊接的方法。电子束焊接技术中包含了机械、真空、高电压和电磁场理论、电子光学等多个方面的内容, 在进行镁合金焊接的过程中, 使用电子束焊法来进行焊接, 能够焊接不同的金属及合金材料, 针对镁合金氧化后生成的难熔物氧化镁, 在电子束焊能够法中, 也能够很好的进行焊接, 并且电子束可以精确的确定焊缝的位置, 精度和重复性误差为0%, 应用价值较高。
2.5 激光焊 (LBW) 和激光—TIG复合焊 (Laser—TIG)
激光焊 (LBW) 指用激光束作为热源的焊接方法。在进行焊接时, 通过激光器发射的高功率密度 (108~1012瓦/cm²) 的激光束聚缩成聚焦光束, 用以轰击工件表面, 产生热能, 熔化工件, 从而达到焊接的效果。而激光—TIG复合焊 (Laser—TIG) 则是在激光焊的基础上, 结合使用了钨极惰性气体保护焊法, 综合了两种焊接方法, 能够更好的进行镁合金焊接。
摘要：近年来, 随着经济科技的发展, 镁合金也广泛应用于工业、航天、电子等多个领域, 为人们的生产生活带来了非常大的便利。而镁合金焊接技术的使用也逐渐受到的了广泛的关注, 从目前的情况来看, 镁合金焊接技术主要有钨极惰性气体保护焊、融化极惰性气体保护焊、搅拌摩擦焊等焊接方法, 根据镁合金的特点, 镁合金焊接应用范围广, 但镁合金存在有裂缝处脆性较高、可能产生气孔和裂纹等问题, 还需要广大研究者不断探究, 研发更加先进的焊接方法, 提升镁合金的使用效率。
关键词：镁合金,焊接技术,研究现状,应用
参考文献
[1]刘奋军, 王憨鹰.AZ31B镁合金焊接技术研究现状及发展方向[J].兵器材料科学与工程, 2013, 13 (05) :129-132.
[2]贾中振, 刘金合, 杨艳等.镁合金高能束焊接技术的研究现状及进展[J].焊接, 2010, 16 (03) :58-62.
浅谈铝合金材料的焊接缺陷 篇8
【关键词】铝合金;裂纹;气孔;微观组织
0.引言
随着铝合金的焊接工艺要求的日益完善，铝合金焊接的性能也在不断的提高，所以通过对铝合金焊接缺陷的研究，逐步提高铝合金的焊接性能，从而促进生产。
1.铝合金的焊接性分析
铝及其合金具有较高的比强度，良好的耐蚀性及导电、导热性，在工业中应用广泛。本文涉及的铝是一种变形铝合金，通过加工硬化，可提高力学性能。铝的化学活泼性强，与空气接触时表面会生成一层致密的A12O3薄膜，鋁及其合金较强的氧化能力也会阻碍金属之间的良好结合，给焊接带来一定的困难。铝合金熔化温度低，薄壁铝合金管焊接时更易熔化，焊缝成形困难，易产生裂纹和气孔等缺陷。
2.铝合金的焊接方法及运枪方法
铝及铝合金的焊接方法主要有MIG焊和TIG焊两种，并且这两种焊接方法能达到不同的工艺要求，之中MIG焊的运枪方法有多种，包括直线式运枪法，小圈式运枪法，直线往返式运枪法和停顿时运枪法。针对不同的工艺要求采取不同的焊接方法和运枪方法。
3.焊接过程中容易产生的缺陷
3.1气孔
经过长时间的实践结果表明，使用纯氩气做保护气体焊接的时候，通过对焊缝接头处断面的微观观察结果显示出现很多的线状气孔；而对使用混合气（He-Ar-N2）做保护气体进行焊接的时候，焊缝接头断面微观结果显示出现的单个的细小气孔甚至无气孔。
3.2裂纹
熔池金属完全凝固之后所形成的焊缝，受到拉应力时，就会表现出较好的强度和塑性，在这一阶段产生裂纹的可能性相对来说较小。因此，当温度高于或者低于它的脆性温度区时，焊缝金属都有较大的抵抗结晶裂纹的能力，具有较小的裂纹倾向。在一般情况下，杂质较少的金属（包括母材和焊接材料），由于脆性温度区间较窄，拉应力在这个区间作用的时间比较短，使得焊缝的总应变量比较小，因此焊接时产生的裂纹倾向较小。如果焊缝中杂质比较多，则脆性温度区间范围比较宽，拉伸应力在这个区间的作用时间比较长，产生裂纹的倾向较大。
4.焊接过程中缺陷的形成原因
4.1气孔的形成原因
高强铝合金用NaOH+HNO3进行表面处理会导致铝合金表面塑性变形层吸氢和形成含水合物的不规则氧化膜,这种不规则氧化膜,对焊缝结合面的任何触摸污染都可造成焊接气孔；空气湿度；对焊缝气孔的产生有很大影响。
4.2裂纹的形成原因
按裂纹产生的温度区间分为热裂纹和冷裂纹，热裂纹是在焊接时高温下产生的，它主要是由晶界上的合金元素偏析或低熔点物质的存在所引起的。根据所焊金属的材料不同，产生热裂纹的形态、温度区间和主要原因也各有不同，热裂纹又可分为结晶裂纹、液化裂纹和多边化裂纹3类。热裂纹中主要产生结晶裂纹，它是在焊缝结晶过程中，在固相线附近，由于凝固金属的收缩，残余液体金属不足不能及时填充，在凝固收缩应力或外力的作用下发生沿晶开裂，这种裂纹主要产生在含杂质较多的碳钢、低合金钢焊缝和某些铝合金；液化裂纹是在热影响区中被加热到高温的晶界凝固时的收缩应力作用下产生的。
5.缺陷的防止措施
5.1气孔的防止措施
铝合金是最容易形成焊缝气孔的金属,本文在焊接工艺试验的基础上,分析了铝合金焊接对气孔的敏感性及焊接工艺方法和保护气体对铝合金焊缝中气孔的影响。结果表明:通过对铝合金基材和焊接材料表面状况、保护气体的纯度、焊接工艺参数等的合理控制,可以有效减少铝合金焊缝中的气孔。鉴于MIG焊的工艺特点,其比TIG焊使铝合金焊缝具有更大的气孔倾向。采用混合气体保护可有效改善非平位铝合金焊缝的质量。
5.2裂纹的防止措施
根据铝合金焊接时产生热裂纹的机理，可以从工艺因素方面进行改进，降低铝合金焊接热裂纹产生的机率。
在工艺因素上，主要是焊接规范、预热、接头形式和焊接顺序，这些方法都是从焊接应力上着手来解决焊接裂纹。焊接工艺参数影响凝固过程的不平衡性和凝固的组织状态，也影响凝固过程中的应变增长速度，因而影响裂纹的产生。热能集中的焊接方法，有利于快速进行焊接过程，可防止形成方向性强的粗大柱状晶，因而可以改善抗裂性。采用小的焊接电流，减慢焊接速度，可减少熔池过热，也有利于改善抗裂性。而焊接速度的提高，促使增大焊接接头的应变速度，而增大热裂的倾向。可见，增大焊接速度和焊接电流，都促使增大裂纹倾向。在铝结构装配、施焊时不使焊缝承受很大的钢性，在工艺上可采取分段焊、预热或适当降低焊接速度等措施。通过预热，可以使得试件相对膨胀量较小，产生焊接应力相应降低，减小了在脆性温度区间的应力；尽量采用开坡口和留小间隙的对接焊，并避免采用十字形接头及不适当的定位、焊接顺序；焊接结束或中断时，应及时填满弧坑，然后再移去热源，否则易引起弧坑裂纹。对于 5000 系合金多层焊的焊接接头，往往由于晶间局部熔化而产生显微裂纹，因此必须控制最后一层焊道焊接时的层间温度。从而减少裂纹的产生的机率。
6.结论
（1）铝合金焊接前必须进行打磨处理，以去除铝合金表面的氧化膜。
（2）厚板焊前必须进行预热处理，用以消除残余水份和消除应力。
（3）焊缝收弧应填满弧坑以防止产生弧坑裂纹。
7.展望
铝合金焊接作为一门专业性很强的技术。在制造业占有很重要的位置，随着社会的发展，焊接技术在不断的更新，焊接的质量和要求也在不断的提高，铝合金的应用平台也在进一步拓宽，在不久的将来铝合金焊接水平一定能上一个新的台阶。
【参考文献】
［１］王炎金.铝合金车体焊接工艺.机械工程出版社.2010.1.
［２］张丁非.铝合金及应用.化学工业出版社.2006.1.
［３］中国新材料产业发展报告.西南铝业（集团）.2005.
焊接技术 篇9
焊接技术就是高温或高压条件下，使用焊接材料【焊条或焊丝】将两块或两块以上的母材【待焊接的工件】连接成一个整体的操作方法。焊接技术主要应用在金属母材上，常用的有电弧焊，氩弧焊，CO2保护焊，氧气-乙炔焊，激光焊接，电渣压力焊等多种，塑料等非金属材料亦可进行焊接。
编辑摘要
目录
[ 隐藏 ] 焊接技术正文配图
焊接艺术
焊接技术正文
焊接(weld)1.焊接过程的物理本质
焊接是两种或两种以上同种或异种材料通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体的工艺过程.促使原子和分子之间产生结合和扩散的方法是加热或加压,或同时加热又加压.焊接技术的发展历史
焊接技术是随着金属的应用而出现的，古代的焊接方法主要是铸焊、钎焊和锻焊。中国商朝制造的铁刃铜钺，就是铁与铜的铸焊件，其表面铜与铁的熔合线婉蜒曲折，接合良好。春秋战国时期曾侯乙墓中的建鼓铜座上有许多盘龙，是分段钎焊连接而成的。经分析，所用的与现代软钎料成分相近。
战国时期制造的刀剑，刀刃为钢，刀背为熟铁，一般是经过加热锻焊而成的。据明朝宋应星所著《天工开物》一书记载：中国古代将铜和铁一起入炉加热，经锻打制造刀、斧；用黄泥或筛细的陈久壁土撒在接口上，分段煅焊大型船锚。中世纪，在叙利亚大马士革也曾用锻焊制造兵器。
古代焊接技术长期停留在铸焊、锻焊和钎焊的水平上，使用的热源都是炉火，温度低、能量不集中，无法用于大截面、长焊缝工件的焊接，只能用以制作装饰品、简单的工具和武器。
19世纪初，英国的戴维斯发现电弧和氧乙炔焰两种能局部熔化金属的高温热源；1885～1887年,俄国的别纳尔多斯发明碳极电弧焊钳；1900年又出现了铝热焊。
20世纪初，碳极电弧焊和气焊得到应用，同时还出现了薄药皮焊条电弧焊，电弧比较稳定，焊接熔池受到熔渣保护，焊接质量得到提高，使手工电弧焊进入实用阶段，电弧焊从20年代起成为一种重要的焊接方法。
在此期间，美国的诺布尔利用电弧电压控制焊条送给速度，制成自动电弧焊机，从而成为焊接机械化、自动化的开端。1930年美国的罗宾诺夫发明使用焊丝和焊剂的埋弧焊，焊接机械化得到进一步发展。40年代，为适应铝、镁合金和合金钢焊接的需要，钨极和熔化极惰性气体保护焊相继问世。
1951年苏联的巴顿电焊研究所创造电渣焊，成为大厚度工件的高效焊接法。1953年，苏联的柳巴夫斯基等人发明二氧化碳气体保护焊，促进了气体保护电弧焊的应用和发展，如出现了混合气体保护焊、药芯焊丝气渣联合保护焊和自保护电弧焊等。
1957年美国的盖奇发明等离子弧焊；40年代德国和法国发明的电子束焊，也在50年代得到实用和进一步发展；60年代又出现激光焊等离子、电子束和激光焊接方法的出现，标志着高能量密度熔焊的新发展，大大改善了材料的焊接性，使许多难以用其他方法焊接的材料和结构得以焊接。
其他的焊接技术还有1887年，美国的汤普森发明电阻焊，并用于薄板的点焊和缝焊；缝焊是压焊中最早的半机械化焊接方法，随着缝焊过程的进行，工件被两滚轮推送前进；二十世纪世纪20年代开始使用闪光对焊方法焊接棒材和链条。至此电阻焊进入实用阶段。1956年，美国的琼斯发明超声波焊；苏联的丘季科夫发明摩擦焊；1959年，美国斯坦福研究所研究成功爆炸焊；50年代末苏联又制成真空扩散焊设备。
焊接工艺
金属焊接方法有40种以上，主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。
熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。
在熔焊过程中，如果大气与高温的熔池直接接触，大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池，还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷，恶化焊缝的质量和性能。
为了提高焊接质量，人们研究出了各种保护方法。例如，气体保护电弧焊就是用氩、二氧化碳等气体隔绝大气，以保护焊接时的电弧和熔池率；又如钢材焊接时，在焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进行脱氧，就可以保护焊条中有益元素锰、硅等免于氧化而进入熔池，冷却后获得优质焊缝。
压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固态焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊，当电流通过两工件的连接端时，该处因电阻很大而温度上升，当加热至塑性状态时，在轴向压力作用下连接成为一体。
各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程，因而没有象熔焊那样的有益合金元素烧损，和有害元素侵入焊缝的问题，从而简化了焊接过程，也改善了焊接安全卫生条件。同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短，因而热影响区小。许多难以用熔化焊焊接的材料，往往可以用压焊焊成与母材同等强度的优质接头。
钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散，从而实现焊接的方法。
焊接时形成的连接两个被连接体的接缝称为焊缝。焊缝的两侧在焊接时会受到焊接热作用，而发生组织和性能变化，这一区域被称为热影响区。焊接时因工件材料焊接材料、焊接电流等不同，焊后在焊缝和热影响区可能产生过热、脆化、淬硬或软化现象，也使焊件性能下降，恶化焊接性。这就需要调整焊接条件，焊前对焊件接口处预热、焊时保温和焊后热处理可以改善焊件的焊接质量。
另外，焊接是一个局部的迅速加热和冷却过程，焊接区由于受到四周工件本体的拘束而不能自由膨胀和收缩，冷却后在焊件中便产生焊接应力和变形。重要产品焊后都需要消除焊接应力，矫正焊接变形。
现代焊接技术已能焊出无内外缺陷的、机械性能等于甚至高于被连接体的焊缝。被焊接体在空间的相互位置称为焊接接头，接头处的强度除受焊缝质量影响外，还与其几何形状、尺寸、受力情况和工作条件等有关。接头的基本形式有对接、搭接、丁字接(正交接)和角接等。
对接接头焊缝的横截面形状，决定于被焊接体在焊接前的厚度和两接边的坡口形式。焊接较厚的钢板时，为了焊透而在接边处开出各种形状的坡口，以便较容易地送入焊条或焊丝。坡口形式有单面施焊的坡口和两面施焊的坡口。选择坡口形式时，除保证焊透外还应考虑施焊方便，填充金属量少，焊接变形小和坡口加工费用低等因素。
厚度不同的两块钢板对接时，为避免截面急剧变化引起严重的应力集中，常把较厚的板边逐渐削薄，达到两接边处等厚。对接接头的静强度和疲劳强度比其他接头高。在交变、冲击载荷下或在低温高压容器中工作的联接，常优先采用对接接头的焊接。
搭接接头的焊前准备工作简单，装配方便，焊接变形和残余应力较小，因而在工地安装接头和不重要的结构上时常采用。一般来说，搭接接头不适于在交变载荷、腐蚀介质、高温或低温等条件下工作。
采用丁字接头和角接头通常是由于结构上的需要。丁字接头上未焊透的角焊缝工作特点与搭接接头的角焊缝相似。当焊缝与外力方向垂直时便成为正面角焊缝，这时焊缝表面形状会引起不同程度的应力集中；焊透的角焊缝受力情况与对接接头相似。
角接头承载能力低，一般不单独使用，只有在焊透时，或在内外均有角焊缝时才有所改善，多用于封闭形结构的拐角处。
焊接产品比铆接件、铸件和锻件重量轻，对于交通运输工具来说可以减轻自重，节约能量。焊接的密封性好，适于制造各类容器。发展联合加工工艺，使焊接与锻造、铸造相结合，可以制成大型、经济合理的铸焊结构和锻焊结构，经济效益很高。采用焊接工艺能有效利用材料，焊接结构可以在不同部位采用不同性能的材料，充分发挥各种材料的特长，达到经济、优质。焊接已成为现代工业中一种不可缺少，而且日益重要的加工工艺方法。
在近代的金属加工中，焊接比铸造、锻压工艺发展较晚，但发展速度很快。焊接结构的重量约占钢材产量的45%，铝和铝合金焊接结构的比重也不断增加。
未来的焊接工艺，一方面要研制新的焊接方法、焊接设备和焊接材料，以进一步提高焊接质量和安全可靠性，如改进现有电弧、等离子弧、电子束、激光等焊接能源；运用电子技术和控制技术，改善电弧的工艺性能，研制可靠轻巧的电弧跟踪方法。
另一方面要提高焊接机械化和自动化水平，如焊机实现程序控制、数字控制；研制从准备工序、焊接到质量监控全部过程自动化的专用焊机；在自动焊接生产线上，推广、扩大数控的焊接机械手和焊接机器人，可以提高焊接生产水平，改善焊接卫生安全条件。
塑料焊接
采用加热和加压或其他方法使热塑性塑料制品的两个或多个表面熔合成为一个整体的方法。
焊接作业中发生火灾、爆炸事故的原因
(1)焊接切割作业时，尤其是气体切割时，由于使用压缩空气或氧气流的喷射，使火星、熔珠和铁渣四处飞溅（较大的熔珠和铁渣能飞溅到距操作点5m以外的地方），当作业环境中存在易燃、易爆物品或气体时，就可能会发生火灾和爆炸事故。
(2)在高空焊接切割作业时，对火星所及的范围内的易燃易爆物品未清理干净，作业人员在工作过程中乱扔焊条头，作业结束后未认真检查是否留有火种。
(3)气焊、气割的工作过程中未按规定的要求放置乙炔发生器，工作前未按要求检查焊（割）炬、橡胶管路和乙炔发生器的安全装置。
(4)气瓶存在制定方面的不足，气瓶的保管充灌、运输、使用等方面存在不足，违反安全操作规程等。
(5)乙炔、氧气等管道的制定、安装有缺陷，使用中未及时发现和整改其不足。
(6)在焊补燃料容器和管道时，未按要求采取相应措施。在实施置换焊补时，置换不彻底，在实施带压不置换焊补时压力不够致使外部明火导入等。
焊接作业中发生火灾、爆炸事故的防范措施
(1)焊接切割作业时，将作业环境lOm范围内所有易燃易爆一380．
物品清理干净，应注意作业环境的地沟、下水道内有无可燃液体和可燃气体，以及是否有可能泄漏到地沟和下水道内可燃易爆物质，以免由于焊渣、金属火星引起灾害事故。
(2)高空焊接切割时，禁止乱扔焊条头，对焊接切割作业下方应进行隔离，作业完毕应做到认真细致的检查，确认无火灾隐患后方可离开现场。
(3)应使用符合国家有关标准、规程要求的气瓶，在气瓶的贮存、运输、使用等环节应严格遵守安全操作规程。
(4)对输送可燃气体和助燃气体的管道应按规定安装、使用和管理，对操作人员和检查人员应进行专门的安全技术培训。
(5)焊补燃料容器和管道时，应结合实际情况确定焊补方法。实施置换法时，置换应彻底，工作中应严格控制可燃物质的含影实施带压不置换法时，应按要求保持一定的电压。工作中应严格控制其含氧量。要加强检测，注意监护，要有安全组织措施。
内容摘要:作为一种工业技术,焊接的出现迎合了金属艺术发展对新工艺手段的需要。而在另一方面,金属在焊接热量作用下所产生的独特美妙的变化也满足了金属艺术对新的艺术表现语言的需求。在今天的金属艺术创作中,焊接可以而且正在被作为一种独特的艺术表现语言而着力加以表现。本文对这一技术的出现与运用进行了分析。
关键词:金属艺术焊接
艺术创造与工艺方法永远是密不可分的。作为一种工业技术,焊接的出现迎合了金属艺术发展对新的工艺手段的需要。而在另一方面,金属在焊接热量作用下所产生的独特美妙的变化也满足了金属艺术对新的艺术表现语言的需求。在今天的金属艺术创作中,焊接可以而且正在被作为一种独特的艺术表现语言而着力加以表现。
金属焊接艺术可以作为一种相对独立的艺术形式以分支的方式从传统的金属艺术中分离出来,这是因为:
首先,焊接具有艺术性。
焊接可以产生丰富的艺术创作的表现语言。焊接通常是在高温下进行的,而金属在高温下会产生许多美妙丰富的变化:金属母材会发生颜色变化和热变形(即焊接热影响区);焊丝熔化后会形成一些漂亮的肌理;而焊接缺陷在焊接艺术中更是经常被应用。焊接缺陷是指焊接过程中,在焊接接头产生的不符合设计或工艺要求的缺陷。其表现形式主要有焊接裂纹、气孔、咬边、未焊透、未熔合、夹渣、焊瘤、塌陷、凹坑、烧穿、夹杂等。这是个十分有趣的现象:焊接的艺术性通常体现在一些工业焊接的失败操作之中,或者说蕴藏于一些工业焊接极力避免的焊接缺陷之中。(见
焊接技术，图1
图1
其次,焊接艺术语言是独特的。
上述种种焊接缺陷的表现形式以及焊接热影响区,是通过一定规范下的焊接操作形成的,也只有通过焊接的方式才会产生这些艺术语言。焊接艺术作品的表面效果是其它金属加工工艺无法或者很难实现的,因而说焊接艺术具有独特的艺术性。
选用不同的金属材料,使用不同的焊接工艺,焊接的艺术性可以在不同的金属艺术形式中发挥得淋漓尽致:
1.金属焊接雕塑
在焊接雕塑作品中,焊缝和割痕不是作为一种技术加工的痕迹被动地存在,而是以一种精彩的、不可或缺的表现语言着力地加以体现的。一件焊接雕塑,粗的焊缝裸露在雕塑表面,各种不规则的切割痕迹也变成了艺术家优美的艺术语言„„在很多情况下,由于焊接雕塑所追求的粗糙质朴的风格,金属的锈蚀、瑕疵也大多根据作品的需要特意保留,因此,在焊接雕塑中常常可以感觉到一种非雕琢的、原始的美。
在图2中
图2 ,雕塑下部的钢板拼接处的焊缝很粗大,从焊接工艺的牢固性来看,这显然不仅仅是出于对雕塑结实程度的考虑,在这件雕塑中,下部几条扭曲的焊缝已经作为雕塑整体审美的一个重要因素而成为其不可缺少的一部分。从雕塑整体来看,不论是上半部分的文字造型,还是下半部分的肌理处理,到处有扭曲的焊接痕迹的出现,整个作品达到了整体视觉语言的统一。
2.金属焊接壁饰
如果把一幅壁饰作品看成一幅画的话,画面中的点、线、面、黑、白、灰甚至颜色的处理都可以通过焊接的方法来实现。各种型号、各种材质的金属丝,应用不同的焊接工艺会在画面上以不同的形式出现。不同金属的颜色不同,不锈钢的亮银色、铝材的亚银色、碳钢的乌亮色,钛钢、青铜、紫铜、黄铜„„而且就钢材来说,不同的钢材在高温受热时会出现不同的颜色变化,即焊接热影响区不同。另外,切割也是焊接艺术壁饰创作的方法之一,既可以与焊接结合使用,也可以单独使用,这完全取决于创作者的创作意图和对工艺与效果的掌握程度。以上所述的这些方法综合起来,变化的丰富可想而知。
图3所示作品
图3
采用的是手工等离子切割的方法,利用切割时电流的热量,使切割边缘产生热影响区,这样就给亮白色的不锈钢“染”上了一圈略带渐变的色彩。同时,通过对焊接规范的调节,割枪喷出的强烈气流会在切割钢板熔化的瞬间在切割边缘“吹”起一圈随机形成的肌理,在切割完成金属冷却后,固化为一道美丽的割痕,与中间平坦光亮的不锈钢板材形成了质感的对比。这种随机效果的形成过程带有一定的偶然性,但又是在一定的焊接规范下必然产生的现象。