鋁及鋁合金先進焊接技術探索論文
鋁及鋁合金先進焊接技術探索論文
摘要：鋁及鋁合金廣泛應用於工業生產，近些年來，鋁及鋁合金焊接技術發展迅速，克服了傳統的鋁及合金焊接的眾多弊端。基於此，本文在概述鋁及合金焊接過程中出現問題的基礎上，對鋁及鋁合金先進焊接技術進行了概述，為鋁及鋁合金工藝的積極開發及高效能鋁合金產品的發展提供理論依據。
關鍵詞：鋁及鋁合金；先進焊接；技術研究
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，為此廣泛應用於工業生產，包括汽車製造、航空航天等製造業。近些年來，我國的鋁及鋁合金焊接技術發展迅速，出現了新型焊接技術，包括調製脈衝焊接、穿孔離子焊接、鐳射焊接及摩擦攪拌焊等，這些新興的焊接技術，顯示出極大的技術優勢，為自動化焊接提供了理論基礎，基於此，本文在概述鋁及合金焊接過程中出現問題的基礎上，對鋁及鋁合金先進焊接技術進行了概述，為鋁及鋁合金工藝的積極開發及高效能鋁合金產品的發展提供理論依據。
二、鋁及鋁合金焊接概述
鋁及鋁合金不僅材質輕，而且強度好，具有良好的耐腐蝕性，因此，在各類焊接結構產品中得到了廣泛的應用。而在工業焊接的過程中，經常會產生氣孔、出現裂紋、接頭“等強性”等現象，極大了影響到工業生產製造的質量。首先，焊接過程中產生氣孔主要是由氫氣導致的，而氫氣來源主要來自於各種原因產生的水，避免氣孔的主要途徑是透過消除熔池吸水來解決的，具體方法包括，焊前的處理，需要焊接材質的乾燥，做好焊接前的工件表明雜誌的清除工作，確保氬氣中含水量低於0.08%；焊接過程中，做好焊接工藝，透過控制熔池高溫時間，促進氫的析出，也就是說可採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，從液態到冷卻凝固的`時間內，存在某一穩定範圍，強度和脆性低，容易出現焊接裂縫；第二，較大的焊接膨脹係數，使得熔池冷卻的過程中存在較大的拉伸變形，尤其是在脆性溫度區間，增強了冷卻凝固過程中裂縫出現的機率，為此，可以透過縮短脆性溫度區間，提高焊接工藝及填充其他金屬元素等方式，防止焊接過程中出現過多的裂紋。最後，針對非時效強化鋁合金焊接過程中，出現等強性問題，退火焊接，接頭之間等強，冷卻狀態下，接頭之間非等強；而時效強化鋁合金，無論是在退火還是冷卻情況下，接頭彼此之間都會出現非等強現象。可以透過焊後熱處理，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
傳統的焊接技術包括TIG焊、MIG焊等，相對來說所需的裝置、設施簡單，應用時間長，技術純熟，能夠很好的節約成本。但是在實際焊接過程中，經常會出現焊接問題，無法滿足高質量、高效能的焊接需求，極大的限制了工業製造的水平。針對傳統焊接過程中出現的問題，現代新興焊接技術將朝著以下方向發展。
（一）焊接技術革新
將微處理、數字化技術等應用於傳統的焊接技術，由此產生現代新興焊接技術，包括雙焊槍TIG、調製脈衝焊等，這些新興的焊接技術，不僅大大提高了焊接效率，而且減少了焊接縫隙。TIG焊，不僅焊接工藝簡潔，而且提高了焊縫強度及伸展性，調製脈衝焊，極大的減少焊接過程中氣孔的出現，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量。
（二）高能密度焊
高能密度焊包括鐳射焊、離子焊、電子束焊等。其中鐳射焊最早起於1960年左右，主要透過二氧化碳和YAG鐳射進行焊接，不僅焊接過程中的能量高，穿透力強，焊接速度快，能夠實現自動化、精密化控制，而在實際焊接過程中，也會出現多種缺陷，為了克服鐳射焊接過程中的不足，有研究提出透過複合焊接方式，如結合TIG焊、MIG焊等途徑，消除焊接缺陷，擴大了鐳射焊的應用範圍，提高了鐳射焊的焊接質量；電子束焊起於1950年左右，其中真空電子焊，具有精準度高、效率高、穿透性強等優勢，尤其是高能量密度特點，能夠極大的縮短熱影響區，提高接頭處焊接質量，防止接頭處焊接裂紋的出現，適用於鋁合板較厚情況下的焊接，如航空航天、汽車製造等多領域。等離子焊接起於1980年左右，不僅能量密度極高，而且射流速度快，使得焊接過程中能量集中，焊接過程中的變形小，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量。現階段，等離子焊接主要應用於航天產品專案中，相比於歐美國家，我國的等離子焊起步較晚，技術發展尚處於摸索階段，未來還有很長一段時間的路需要走。
（三）攪拌摩擦焊
攪拌摩擦焊接最早起於1991年的英國，歷經20多年的發展，攪拌摩擦焊技術發展相對成熟，已被廣泛應用於工業生產。焊接攪拌焊技術不僅成本相對較低，而且適應性強，尤其是接頭處的綜合力學效能，使得焊接質量的自動化程度提高，對人的依賴性下降，其最大的不足時，焊接過程中的機械力大，對焊接工件的剛性要求極高。而作為一項固態焊接技術，尤其適應於現代焊接水平要求，具有顯著的經濟效率，也會逐步的取代溶焊技術，成為為了鋁合金焊接的主要技術手段。
四、小結
鋁及其合金焊接技術廣泛應用於工業生產，而焊接技術的不斷髮展，焊接質量、焊接效能不斷提高，極大了改善了傳統焊接技術的諸多不足，促進了鋁合金構建的製造水平。基於此，本文以傳統鋁及鋁合金焊接過程中的出現的問題為出發點，對現代新興鋁及鋁合金焊接技術進行了概述，為鋁及鋁合金工藝的積極開發及高效能鋁合金產品的發展提供理論依據。
參考文獻：
[1]楊則雲.高強度鋁合金及其先進焊接技術研究現狀及發展方向[J].電焊機,2018（3）.
[2]唐建偉.鋁合金焊接技術研究[J].綠色環保建材,2018（6）.
[3]李報,陳思傑,趙丕峰.汽車輕量化先進焊接技術研究進展[J].熱加工工藝,2018（3）.
[4]趙耀邦,張小龍,李中權等.鋁合金鐳射焊接技術研究進展[J].電焊機,2017,47（2）：8-12.
[5]馮立橋,馬港恆,劉亞鑫等.鈦合金與鋁合金異種輕質金屬焊接技術研究進展[J].世界有色金屬,2017（13）：227-229.