杨为三

摘 要：伴随着我国工业化进程的加快，铝合金因其良好的性能被广泛应用到工业制造的各个领域，因此对铝合金焊接技术的研究显得尤为必要。本文通过研究铝合金焊接技术的现状，介绍了目前应用广泛的几种铝合金焊接技术，并对铝合金焊接技术的未来发展方向做了一定的展望。

关键词：铝合金焊接；现状；展望

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.026

1 前言

鋁合金和铝有着耐腐蚀、比强度较高、密度较低、电导率和热导率都较高等良好的力学以及物理性能，非常适用于焊接结构的用途，因此深受机械、航天和车辆等众多工业企业的青睐。当下焊接技术发展迅速，针对铝合金的焊接技术发展尤为迅猛，主要分为以下三个方面：对原有铝合金焊接技术的改进、高能量高密度焊接技术的应用以及搅拌摩擦焊的应用。改进原有铝合金焊接技术主要是指在原有技术基础上的发展创新，例如脉冲调制低频MIG焊技术、自动型双焊枪TIG焊技术、MIG交流焊技术以及等离子弧焊技术等。高能高密度焊接技术是一种新型电焊技术，主要有YAC檄焊技术和电子束焊技术等。另外，搅拌摩擦焊技术虽为一种新型焊接技术，但因其低成本高质量的焊接特性而应用极为广泛。

2 铝合金焊接技术现状

2.1 传统焊接技术

TIG焊、MIG焊、等离子弧焊等均为传统焊接技术，这些技术历史悠久、工艺成熟但在某些方面并不能充分满足当下对铝合金焊接的要求，因此对传统焊接技术的改进优化越来越成为现阶段的研究重点之一。在对传统焊接技术的改进方面，国内尚处于研究阶段，而国外已经将其应用于工业实践。在对TIG焊接技术的创新方面，美国肯塔基大学一直走在前列，1998年该大学受美国国家科技基金资助研究成功了新型双焊枪TIG焊接技术，该技术不但使熔深增加了许多，而且避免了焊丝填充的不便。在对MIG焊技术的改进方面，芬兰走在了前列，2001年，Kemppi公司向市场推出了一款新型MIG焊机，该焊机采用双脉冲数字化技术，脉冲频率和送丝速度得到了良好配合，令铝合金焊接的质量大大提高。针对等离子弧焊的改进，美国航空航天管理局取得了重大进展，其通过对变极性的深入研究，研制成功了一种变极性等离子弧焊技术以及以该技术为核心的焊接设备，对大厚度铝合金的焊接有重大意义。

2.2 电子束焊

在真空环境里，焊接件的连接部分受到高速电子流的轰击而发热熔化的焊接技术称为电子束焊技术。对于铝合金表面所产生的氧化膜，电子束焊会利用运动速度很高的电子束打击铝合金表面所产生的巨大热量分解氧化膜，伴随该过程同时会有高温和大量金属蒸汽产生。针对厚度较大的铝合金焊接过程能量消耗大焊接质量不高的问题，电子束焊可以充分发挥自己功率比密度高、焊缝熔深较大和穿透能力较强等优势，相比其他焊接方法同时会降低所消耗的能量。经实践证明，与传统焊接技术相比，电子束焊接技术提高了焊接速度、降低了母板的变形量、使焊接强度得以提高，同时减少了焊接裂纹的出现。

由于受工程中难以提供纯真空环境和焊接参数精准度低等问题的限制，电子束焊仅仅主要应用在大构件焊接和焊接特殊构件的工艺中。随着太空开发的不断深入，电子束焊技术一定会大方光彩，成为铝合金构件焊接的重要技术。

2.3 激光焊

激光焊技术是指利用激光热源进行铝合金焊接的一种焊接技术，目前，随着激光加工设备的不断发展，激光焊技术也被越来越多的应用到了工业实践当中。在德国、美国、日本等国家，激光焊技术已经在汽车和飞机的生产中得以广泛应用。理论研究和实践均证明，相较于传统焊接技术，激光焊技术具有功率聚焦方便、易于对某区域集中加热、能耗低等优点。除此之外，电磁对激光束的干涉较小、有助于降低焊接过程的磁偏吹、以及焊缝深度比较大等优势，均为激光焊技术扩大应用的良好基础。但与此同时，激光焊技术价格较高，相关设备的成本较大，对反射较高的金属缺乏应用优势，主要应用于厚度较大的铝合金构件的焊接方面。

2.4 搅拌摩擦焊

搅拌摩擦焊概念是由英国焊接研究所于1991年首次提出的，在过去的20多年里，该技术不断发展成熟，现已在工业领域以及军事领域得以广泛应用。搅拌摩擦焊的主要优点为：焊接变形较小、焊接接头有良好的力学性能、焊后参与应力较小、人为因素对其焊接质量影响小以及价格低廉等。与此同时，与其他焊接方法相比较，搅拌摩擦焊具有以下局限性：对焊接设备刚性要求较高、焊接时对机械力的要求较大和焊接过程中操作柔性较低等。尽管搅拌摩擦焊技术还存在某些不足，但其取代传统的熔焊技术以成为必然趋势，尤其是在对运载工具轻型化和高速化要求很高的当下，搅拌摩擦焊的焊接质量优势和经济效益优势显著，正广泛应用到工业的各个制造领域当中。

3 展望

伴随着理论研究的不断深入以及生产力水平的不断提高，铝合金焊接技术已经越来越脱离传统的粗犷焊接模式，对成本以及焊接质量的考虑使焊接技术得以不断创新。为解放人力以及消除人为因素对焊接质量的影响，焊接机械化的提高已成必然趋势，焊接机器人以及数控机床技术的出现对焊接机械化的推广有重大意义。在未来铝合金焊接领域，创新将会成为该领域得以向前发展的主要推动力，对焊接工艺以及焊接设备的创新将为未来的焊接领域产生长远影响。

4 结束语

铝合金因其良好的物理和化学性能将在工业领域得以广泛应用，对铝合金焊接的技术研究也显得尤为重要。相信随着科技的进步，我国铝合金焊接技术必将取得重大突破，进而为我国工业强国的实现提供技术保障。

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