王义军

摘要：焊接技术对减轻结构重量、提高结构材料利用率以及异种材料整体结构的制造有着不可忽视的作用。本文先简单阐述了铝及铝合金焊接技术的分类，分析了铝合金焊接技术的特点，并探析了一些施工难点以及施工工艺，希望可以为相关从业者提供一些参考。

关键词：铝及铝合金;焊接技术;施工;工艺

引言

铝是一种具有良好导电性、导热性以及塑性的轻金属，同时抗腐蚀与抗氧化能力也比较出众。在汽车、舰船以及航空航天领域中，高强铝合金已是不可或缺的材料。不过，在焊接的过程中，由于其比较容易氧化，会在焊缝中产生夹杂物，导致金属的耐腐蚀性能与机械性能降低。所以，就需要相关工作人员明确铝合金的焊接特点与施工要点，这样才能减少对金属性能的影响。

1铝合金的焊接技术特点

1.1铝合金与氧的亲和力较强

由于铝合金与氧有着很强的亲和力，在焊接的时候，就会比较容易产生氧化铝薄膜，这种物质致密且结实，其密度与熔点要远远大于铝及铝合金。而氧化铝薄膜会在焊接中影响到金属之间的结合，且容易出现夹杂物。同时氧化膜吸附水分会造成焊缝气孔的产生，降低焊接的质量。所以，在焊接之前需要对焊件上的氧化物进行有效清理，避免在焊接中出现二次氧化，这样可以有效防护高温下的金属与熔化金属。

1.2铝合金的导热率和比热大

虽然铝与铝合金的熔点要远远小于钢的熔点，但是导热性能上钢还是比较低的，铝与铝合金的导热系数可以达到钢的一倍以上，所以在焊接的过程中，需要使用功率大、能量集中的热源，对于厚度超过8mm的板应该进行提前预热，这样才能保证焊接接头的质量。

1.3铝合金车体的线膨胀系数大

与钢材料相比，铝及铝合金的线膨胀系数要比钢的线膨胀系数高出两倍左右，所以焊接的过程中就会容易出现变形。为了能够保证焊接的质量，就需要针对具体的情况采取适宜的焊接工装、合理的焊接順序以及工艺参数，尤其是对薄板的焊接更应该做好上述的准备工作。另外，部分铝及铝合金焊接中，存在热裂纹的倾向，这是由于内应力过大的原因，属于焊接高强度铝合金的常见缺陷。一般应该合理选择焊接工艺参数、焊接顺序以及焊接填充材料。

2铝及铝合金焊接技术分类

2.1传统焊接技术

传统铝合金焊接技术自工业革命以来便已经开始传播和应用，具有较为成熟的经验积累和深厚的历史经验。也正是因为这种技术已经形成了较为统一固有的模式，所以在当下新型技术市场竞争中并没有占据制高点，也没有发生进行较为明显的改进。这就意味着传统焊接技术的部分工艺并不能满足现代化工业建设的要求，对于这种情况正确的做法是需要将传统与现代相结合，保留传统技术中合理有效的部分，同时引用新方法，树立新理念。以传统焊接技术中的非熔化极气体保护焊为例，上世纪已经开发出了双焊枪的新型运用手段，弥补了固有的熔深和焊丝的不足。同时，就传统焊接技术中的熔化极惰性气体保护焊而言，本世纪也开发出了新型的机械设备，实现了智能化和数字化的发展。由此可以看出，传统焊接技术的推陈出新离不开创新意识的领导。

2.2电子束焊接技术

电子束焊技术主要是通过电子束对铝合金的冲击，使其在短时间内完成熔化和凝固的过程，从而达到预期焊接效果的方法，这种工艺在具体运用的过程中能够节省许多繁琐的步骤，并且整体操作具有鲜明的循环性，工艺也具有抗氧化性。这种技术具有较强的适用性，能够满足不同规格不同大小的铝合金的焊接要求，同时实现高强度高频率的作业，相较于传统焊接技术而言，这种方法能够在很大程度上降低消耗，减少设备的磨损。电子束焊下的铝合金具有更为流畅的外观，出现裂缝的频率也会减小，而且熔深较大，整体工艺质量能够得到有效的保证。但同时值得注意的是，电子束焊技术普遍应用在真空环境下，并且对密度和精度都有较高的要求，在当下大多数基础工业的运用中往往并不能充分发挥自身的作用。因此要尽可能地在工业中更广泛地开发太空产业。

2.3搅拌摩擦焊接技术

这是一种新的固态塑性连接工艺，它的工作原理就是利用搅拌头的高速旋转与工件产生摩擦，通过摩擦产生的热进行焊接。与传统焊接技术不同，这种焊接技术不会有金属熔化的现象，也就没有熔焊的缺陷，属于固态连接的过程。在有色金属材料的焊接中就可以采用这种焊接方法，如铜合金、复合材料以及钛合金等。根据实际的应用情况来看，搅拌摩擦焊的焊缝不存在裂纹、气孔以及合金元素烧损的缺陷，其具有良好的综合性能，并且在焊接过程中不会有烟尘、飞溅，也不用添加相应的保护气体，在薄板焊接中也不会出现变形的问题。不过，这种焊接方法的速度会比较低，与熔化焊相比要慢一些;对焊件要求较高;搅拌头的适应性能不佳，在不同板材的焊接中需要选择不同的搅拌头，并且搅拌头与工件的搅拌摩擦中，会磨损比较快;现阶段，这种焊接方法的应用还没有普及，受限于施工工艺的不成熟。

2.4激光焊接技术

可靠性高、功能强、效率高等是其主要的特点，在焊接的过程中，能够实现高进度高速的焊接。激光焊接主要是依靠激光的高温来实现铝合金的工艺。这种技术手段具有明显的优势和特性，它能够完成各种精密工业和高科技工业的零件加工要求，并且能够适应不同的磁场条件。激光焊接技术能够满足集中化聚焦化工业的生产要求，同时也能更好地节省资源和能源，缩短生产周期，在工业生产中发挥的作用不可比拟。

3铝合金的焊接难点及焊接工艺

3.1焊接难点

一是，焊接接头有严重的软化现象，强度系数比较低，对铝合金应用产生了较大的阻碍;铝合金焊接过程中容易出现气孔;铝合金表面容易产生氧化膜，严重影响了焊接的质量;由于铝合线膨胀系数比较大，在焊接中如果选择不合理的焊接工艺与焊接顺序，会造成焊接变形。所以，对于铝合金的焊接应该采用高效的焊接方法，主要保证焊接速度高、能量密度大和焊接热输入小。

二是，在焊接中容易发生烧穿甚至塌陷的情况，其是由于铝合金在高温环境下，它的塑性与强度就会比较低，由于无法有效支撑液体金属而产生焊缝成形不良的现象。所以，在实际的焊接作业中，可以通过垫板来解决这一问题。

3.2焊接工艺

3.2.1系统清理

在进入实际的焊接操作之前，要对施工现场进行必要的清理和打扫，具体的手段大致可以分为化学和物理两种。化学手段主要是通过化学反应来清除铝合金表面的污垢。在铝合金的接口处与空气接触时间较长，难免会受到一程度的氧化，并且在这种情况下形成的氧化物并不能被水分解，此时就要借助必要的化学物质与氧化物发生反应，进行中和，生成可以被水溶解的反应物，最常见的便是氢氧化铝。物理手段主要是用在化学反应之后，借助一定的工具和设备，将铝合金表面的杂物进行剥离，普遍使用的工具是不锈钢丝刷。在具体清理过程中要注意的是，不锈钢丝刷的使用力度要精准把握，尽可能地避免在清理中产生更多的杂物。此外，运用化学手段清理过后也化合物進行彻底的清除，要保证整体操作环境的整洁。

3.2.2垫板保障

清理完成之后，在焊接的实际操作中往往需要在铝合金下面设置垫板，主要放置的部分一般在焊接的衔接处和交替处。这种操作的主要目的是为了保证焊接施工的稳定，避免由于失误而造成的沉陷或者是接漏现象的产生。于此同时垫板材料的选用也要注重强度和密度，例如不锈钢。

3.2.3预先加热

若是想要保证铝合金焊接的效率，就需要在进入实际操作之前进行适当的预热，预热的温度和时长也要根据不同的情况设定不同的方案，一般在铝合金厚度超过五毫米的时候就可以进行预热处理，大致的温度范围应当在一百度和三百度之间。这种操作的主要目的是为了让材料能够更好地适应后续高温高压的条件，避免在焊接的过程中出现裂缝。同理，若是铝合金本身的规格和密度较小，对工艺并没有过多要求，此时就可以直接进行焊接，省略预热步骤。

4结语

综上所述，铝与铝合金材料在工业产品焊接结构上有着广泛的应用，这得益于其具有的良好力学性能与物理特性。在时代不断的发展与进步中，材料技术也有了很大的突破，高韧高强铝合金的种类越来越多，这给铝合金激光焊接技术提出了新的要求，必须要结合实际的应用情况，深入研究存在的问题，这样才能充分发挥出铝合金焊接技术的价值。

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