1、 鋁及鋁合金焊接工藝的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)   對(duì)鋁及鋁合金焊接特點(diǎn)進(jìn)行分析，比較了TIG、MIG、PAW不同焊接方法焊接鋁及其合金時(shí)的優(yōu)缺點(diǎn)。通過(guò)攪拌摩擦焊及變極性焊接兩種焊接工藝的介紹，結(jié)合本企業(yè)產(chǎn)品，對(duì)兩種焊接方法的應(yīng)用進(jìn)行了展望。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展，低密度、高強(qiáng)度金屬材料越來(lái)越多地得到應(yīng)用，鋁合金以其低溫特性、質(zhì)量輕、強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在航空航天、機(jī)車和民用工業(yè)中，成為一種重要的加工材料。    在鋁合金的加工過(guò)程中，鋁合金的焊接是其中一個(gè)重要的加工環(huán)節(jié)。鋁合金導(dǎo)熱快在空氣中簡(jiǎn)單被氧化，其表面形成一層致密、難熔、體積質(zhì)量大的氧化膜，阻礙基體金

2、屬的熔合。所以對(duì)于鋁合金焊接必需牢靠清理其表面致密氧化膜，才能保證正常的焊接。     目前鋁合金的焊接方法有溝通TIG、直流氬弧TIG、熔化極氣體愛(ài)護(hù)焊MIG、穿孔變極性等離子焊接、真空電子束和激光以及攪拌摩擦焊等，但應(yīng)用較多的仍舊是溝通TIG和MIG兩種方法，其余的不是工藝或設(shè)備不成熟，就是設(shè)備價(jià)格昂貴、應(yīng)用場(chǎng)合受限制等因素而沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用。在此通過(guò)對(duì)鋁及其合金焊接特點(diǎn)及常用焊接方法的分析，對(duì)目前比較先進(jìn)的鋁合金焊接技術(shù)一攪拌摩擦焊和變極性焊接進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。    鋁及其合金的焊接特點(diǎn)    1.1.采納熱量集中的焊接

3、特點(diǎn)    從物理性能上看，鋁及其合金具有導(dǎo)熱性強(qiáng)而熱量大，線膨脹系數(shù)大，熔點(diǎn)低和高溫強(qiáng)度小等特點(diǎn)。焊接時(shí)，首先必需采納能量集中的熱源，以保證熔合良好；其次，要采納墊板和夾具，以保證裝配質(zhì)量和防止焊接變形。例如，純鋁在370C左右時(shí)強(qiáng)度不超過(guò)9.8N/mm2，因此焊接時(shí)不能采納懸空方式，否則會(huì)因支持不住溶池液態(tài)金屬的重量而破壞焊縫成形。    1.2.有氧化膜，焊接時(shí)需要陰極清理    從化學(xué)性質(zhì)上看，鋁及其合金表面極易形成難熔的氧化膜(三氧化二鋁的熔點(diǎn)2050°C)，而鋁只有660°C，所以焊

4、接時(shí)必需先除氧化膜，否則會(huì)造成焊縫金屬夾渣及未熔合。    1.3.溶池不易觀看    鋁及其合金由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)，并無(wú)顏色的變化，因此也不易確定接縫的坡口是否熔化，造成焊接操作上的困難。    1.4.焊縫氣孔傾向大    首先，液態(tài)鋁對(duì)氧的溶解速度比固態(tài)下大20倍左右，加上鋁導(dǎo)熱快，氣體來(lái)不及逸出而造成氣孔；其次，三氧化二鋁易吸附水分而使焊縫產(chǎn)生氣孔；母材及焊絲未清理潔凈(油和水)、愛(ài)護(hù)氣體不純也是造成氣孔的一個(gè)方面。    1.5.焊接接頭的等強(qiáng)性 

5、0;  鋁合金焊接后接頭軟化，表現(xiàn)在強(qiáng)度或塑性有所下降，這種接頭的性能上的薄弱環(huán)節(jié)，可以存在于焊縫、熔合區(qū)或熱影響區(qū)三個(gè)區(qū)域中的一個(gè)區(qū)域之中?？傊捎阡X合金焊接的敏感性，往往存在著檢驗(yàn)工序多、氣孔率高、焊接變形大以及接頭強(qiáng)度系數(shù)低(只達(dá)母材的60-80)等缺點(diǎn)。    常用焊接方法的特點(diǎn)    鋁及其合金常用的電弧焊接方法主要有溝通鎢極氬弧焊(TIC)和熔化極氣體愛(ài)護(hù)焊(MIG)。    2.1.鋁合金的溝通TIG焊接    2.1.1.對(duì)于溝通TIG焊接，最常用的是溝通方波。即用電源輸出的溝

6、通負(fù)半波對(duì)鋁合金氧化膜進(jìn)行破裂處理(也稱為“陰極破裂”)，正半波對(duì)鋁合金進(jìn)行熔化焊接。    2.1.2.溝通TIG焊接的優(yōu)、缺點(diǎn)    優(yōu)點(diǎn)：溝通TIG一般適用于焊接薄板(3mm以下)；具有電弧穩(wěn)定、成形美觀、焊件變形小、操作敏捷等優(yōu)點(diǎn)；最適合于焊接尺寸較精密的小零件。    缺點(diǎn)：由于受鎢極允許電流密度的限制，它的熔透力量小，對(duì)于厚板需要開坡口，采納多層焊，由此導(dǎo)致熱輸入量大，焊接變形大，接頭性能下降，尤其是塑性性能；對(duì)工件及焊絲的清理要求高。    2.2.熔化極氣體愛(ài)護(hù)焊(MIG)接的優(yōu)

7、、缺點(diǎn)    優(yōu)點(diǎn)：適用于焊接厚度8mm以上的鋁或鋁合金的板材；生產(chǎn)效率是TIG的3-5倍。    缺點(diǎn)：氣孔傾向比TIG焊大；焊接線能量大，焊接變形大；同樣對(duì)工件及焊絲的清要求高。    總之，以上兩種焊接方法具有工藝要求高，對(duì)焊接材料的要求高，簡(jiǎn)單產(chǎn)生氣孔，接頭性能下降等問(wèn)題。    鋁及其合金的攪拌摩擦焊接    攪拌摩擦焊是英國(guó)焊接討論所創(chuàng)造的一種新興的固態(tài)連接方法。通過(guò)攪拌針和軸肩與工件之間的摩擦熱，在攪拌針的四周形成塑性軟化層，軟化層在攪拌頭高速旋轉(zhuǎn)的作用下填充人攪拌針后所形成的空腔內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)牢靠的連接。它不僅具有傳統(tǒng)摩擦焊接的優(yōu)點(diǎn)，而且突破了傳統(tǒng)摩擦焊接只能焊接軸類零件的限制，可以焊接板類零件，實(shí)現(xiàn)多種接頭形式，不同位置的焊接。    與傳統(tǒng)焊接方法相比，攪拌摩擦焊具有以下特點(diǎn)：    3.1.焊接過(guò)程無(wú)熔化，因此無(wú)氣孔、裂紋、夾渣等