鋁及鋁合金先進(jìn)焊接技術(shù)探索論文

　　摘要：鋁及鋁合金廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)，近些年來(lái)，鋁及鋁合金焊接技術(shù)發(fā)展迅速，克服了傳統的鋁及合金焊接的眾多弊端�；�于此，本文在概述鋁及合金焊接過(guò)程中出現問(wèn)題的基礎上，對鋁及鋁合金先進(jìn)焊接技術(shù)進(jìn)行了概述，為鋁及鋁合金工藝的積極開(kāi)發(fā)及高性能鋁合金產(chǎn)品的發(fā)展提供理論依據。

　　關(guān)鍵詞：鋁及鋁合金；先進(jìn)焊接；技術(shù)研究

　　一、前言

　　鋁及鋁合金不僅具有良好的耐腐蝕性，而且導熱性和導電性俱佳，為此廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)，包括汽車(chē)制造、航空航天等制造業(yè)。近些年來(lái)，我國的鋁及鋁合金焊接技術(shù)發(fā)展迅速，出現了新型焊接技術(shù)，包括調制脈沖焊接、穿孔離子焊接、激光焊接及摩擦攪拌焊等，這些新興的焊接技術(shù)，顯示出極大的技術(shù)優(yōu)勢，為自動(dòng)化焊接提供了理論基礎，基于此，本文在概述鋁及合金焊接過(guò)程中出現問(wèn)題的基礎上，對鋁及鋁合金先進(jìn)焊接技術(shù)進(jìn)行了概述，為鋁及鋁合金工藝的積極開(kāi)發(fā)及高性能鋁合金產(chǎn)品的發(fā)展提供理論依據。

　　二、鋁及鋁合金焊接概述

　　鋁及鋁合金不僅材質(zhì)輕，而且強度好，具有良好的耐腐蝕性，因此，在各類(lèi)焊接結構產(chǎn)品中得到了廣泛的應用。而在工業(yè)焊接的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì )產(chǎn)生氣孔、出現裂紋、接頭“等強性”等現象，極大了影響到工業(yè)生產(chǎn)制造的質(zhì)量。首先，焊接過(guò)程中產(chǎn)生氣孔主要是由氫氣導致的，而氫氣來(lái)源主要來(lái)自于各種原因產(chǎn)生的水，避免氣孔的主要途徑是通過(guò)消除熔池吸水來(lái)解決的，具體方法包括，焊前的處理，需要焊接材質(zhì)的干燥，做好焊接前的工件表明雜志的清除工作，確保氬氣中含水量低于0.08%；焊接過(guò)程中，做好焊接工藝，通過(guò)控制熔池高溫時(shí)間，促進(jìn)氫的析出，也就是說(shuō)可采用高溫情況下快速焊接，以提高氫的析出。其次，導致焊接裂紋的原因包括以下兩方面，第一，熔池存在脆性溫度區間，從液態(tài)到冷卻凝固的`時(shí)間內，存在某一穩定范圍，強度和脆性低，容易出現焊接裂縫；第二，較大的焊接膨脹系數，使得熔池冷卻的過(guò)程中存在較大的拉伸變形，尤其是在脆性溫度區間，增強了冷卻凝固過(guò)程中裂縫出現的幾率，為此，可以通過(guò)縮短脆性溫度區間，提高焊接工藝及填充其他金屬元素等方式，防止焊接過(guò)程中出現過(guò)多的裂紋。最后，針對非時(shí)效強化鋁合金焊接過(guò)程中，出現等強性問(wèn)題，退火焊接，接頭之間等強，冷卻狀態(tài)下，接頭之間非等強；而時(shí)效強化鋁合金，無(wú)論是在退火還是冷卻情況下，接頭彼此之間都會(huì )出現非等強現象�？梢酝ㄟ^(guò)焊后熱處理，加墊板及強調焊接順序等方式，避免接頭非等強的出現。

　　三、鋁及鋁合金新興焊接技術(shù)

　　傳統的焊接技術(shù)包括TIG焊、MIG焊等，相對來(lái)說(shuō)所需的設備、設施簡(jiǎn)單，應用時(shí)間長(cháng)，技術(shù)純熟，能夠很好的節約成本。但是在實(shí)際焊接過(guò)程中，經(jīng)常會(huì )出現焊接問(wèn)題，無(wú)法滿(mǎn)足高質(zhì)量、高性能的焊接需求，極大的限制了工業(yè)制造的水平。針對傳統焊接過(guò)程中出現的問(wèn)題，現代新興焊接技術(shù)將朝著(zhù)以下方向發(fā)展。

　�。ㄒ唬┖附蛹夹g(shù)革新

　　將微處理、數字化技術(shù)等應用于傳統的焊接技術(shù)，由此產(chǎn)生現代新興焊接技術(shù)，包括雙焊槍TIG、調制脈沖焊等，這些新興的焊接技術(shù)，不僅大大提高了焊接效率，而且減少了焊接縫隙。TIG焊，不僅焊接工藝簡(jiǎn)潔，而且提高了焊縫強度及伸展性，調制脈沖焊，極大的減少焊接過(guò)程中氣孔的出現，能夠有效降低焊紋的敏感性，極大的提高了焊接工藝的內外質(zhì)量。

　�。ǘ�）高能密度焊

　　高能密度焊包括激光焊、離子焊、電子束焊等。其中激光焊最早起于1960年左右，主要通過(guò)二氧化碳和YAG激光進(jìn)行焊接，不僅焊接過(guò)程中的能量高，穿透力強，焊接速度快，能夠實(shí)現自動(dòng)化、精密化控制，而在實(shí)際焊接過(guò)程中，也會(huì )出現多種缺陷，為了克服激光焊接過(guò)程中的不足，有研究提出通過(guò)復合焊接方式，如結合TIG焊、MIG焊等途徑，消除焊接缺陷，擴大了激光焊的應用范圍，提高了激光焊的焊接質(zhì)量；電子束焊起于1950年左右，其中真空電子焊，具有精準度高、效率高、穿透性強等優(yōu)勢，尤其是高能量密度特點(diǎn)，能夠極大的縮短熱影響區，提高接頭處焊接質(zhì)量，防止接頭處焊接裂紋的出現，適用于鋁合板較厚情況下的焊接，如航空航天、汽車(chē)制造等多領(lǐng)域。等離子焊接起于1980年左右，不僅能量密度極高，而且射流速度快，使得焊接過(guò)程中能量集中，焊接過(guò)程中的變形小，接頭之間等強。焊接的厚度可到2.5cm，極大的提高了焊接的質(zhì)量�，F階段，等離子焊接主要應用于航天產(chǎn)品項目中，相比于歐美國家，我國的等離子焊起步較晚，技術(shù)發(fā)展尚處于摸索階段，未來(lái)還有很長(cháng)一段時(shí)間的路需要走。

　�。ㄈ�）攪拌摩擦焊

　　攪拌摩擦焊接最早起于1991年的英國，歷經(jīng)20多年的發(fā)展，攪拌摩擦焊技術(shù)發(fā)展相對成熟，已被廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)。焊接攪拌焊技術(shù)不僅成本相對較低，而且適應性強，尤其是接頭處的綜合力學(xué)性能，使得焊接質(zhì)量的自動(dòng)化程度提高，對人的依賴(lài)性下降，其最大的不足時(shí)，焊接過(guò)程中的機械力大，對焊接工件的剛性要求極高。而作為一項固態(tài)焊接技術(shù)，尤其適應于現代焊接水平要求，具有顯著(zhù)的經(jīng)濟效率，也會(huì )逐步的取代溶焊技術(shù)，成為為了鋁合金焊接的主要技術(shù)手段。

　　四、小結

　　鋁及其合金焊接技術(shù)廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)，而焊接技術(shù)的不斷發(fā)展，焊接質(zhì)量、焊接性能不斷提高，極大了改善了傳統焊接技術(shù)的諸多不足，促進(jìn)了鋁合金構建的制造水平�；�于此，本文以傳統鋁及鋁合金焊接過(guò)程中的出現的問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)，對現代新興鋁及鋁合金焊接技術(shù)進(jìn)行了概述，為鋁及鋁合金工藝的積極開(kāi)發(fā)及高性能鋁合金產(chǎn)品的發(fā)展提供理論依據。

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