【正文】 ～100 ℃）/106K1電 阻 率（20 ℃）/106Ω鋁合金被廣泛應(yīng)用航空航天、建筑、汽車、機(jī)械制造、電工、化學(xué)工業(yè)、商業(yè)等領(lǐng)域。 鋁及鋁合金焊接時(shí)具有以下特性: （1）鋁的強(qiáng)氧化能力 鋁和氧的化學(xué)結(jié)合力很強(qiáng)，~，Al2O3的熔點(diǎn)高達(dá)2050℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鋁及鋁合金的熔點(diǎn)(660℃)，而且體積質(zhì)量大。 （2）較大的熱導(dǎo)率和比熱容 鋁及鋁合金的熱導(dǎo)率和比熱容約比鋼大1倍，焊接過(guò)程中大量熱量被迅速傳導(dǎo)到基體金屬內(nèi)部，因此消耗更多的熱量。因此，焊接時(shí)具有一定的熱裂傾向。因此，焊接鋁及鋁合金時(shí)在焊縫中不會(huì)產(chǎn)生N氣孔和CO氣孔，只可能產(chǎn)生氫氣孔。同時(shí)，鋁和鋁合金的的密度小，氣泡在熔池中的上升速度較慢，加上鋁的導(dǎo)熱性強(qiáng)，熔池冷凝快，因此，上升的氣泡往往來(lái)不及退出而留在焊縫中成為氣孔。工業(yè)純鋁及非熱處理強(qiáng)化鋁合金的強(qiáng)度約為母材金屬的75%~100%。 （6）焊穿 鋁及鋁合金從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)，無(wú)明顯的顏色變化，所以不易判斷母材金屬溫度，施焊時(shí)常會(huì)因溫度過(guò)高無(wú)法察覺(jué)而導(dǎo)至燒穿。 鋁合金的焊接方法種類鋁合金的焊接方法很多，各種方法有其不同的應(yīng)用場(chǎng)合。針對(duì)鋁合金焊接的難點(diǎn)，近些年來(lái)提出了幾種新工藝（等離子弧焊、電子束焊、真空擴(kuò)散焊、攪拌摩擦焊、激光焊等），在交通、航天、航空等行業(yè)得到了一定應(yīng)用，幾種新工藝可以很好地解決鋁合金焊接的難點(diǎn)，焊后接頭性能良好，并可以對(duì)以前焊接性不好或不可焊的鋁合金進(jìn)行焊接。應(yīng)根據(jù)鋁及鋁合金的牌號(hào)、焊件厚度、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以及對(duì)焊接性的要求等選擇。鎢極氬弧焊用于鋁合金是一種較完善的焊接方法，但鎢極氬弧焊設(shè)備較復(fù)雜，不宜在室外露天條件下操作。我們目前的鋁合金焊接多采用自動(dòng)和半自動(dòng)熔化極氬弧焊?？梢院附雍穸仍?0㎜以下的純鋁及鋁合金板。半自動(dòng)熔化極氬弧焊適用于定位焊縫、斷續(xù)的短焊縫及結(jié)構(gòu)形狀不規(guī)則的焊件，用半自動(dòng)氬弧焊焊炬可方便靈活地進(jìn)行焊接，但半自動(dòng)焊的焊絲直徑較細(xì)，焊縫的氣孔敏感性較大。焊件變形小、熱影響區(qū)小，特別適用于薄板、全位置焊接等場(chǎng)合以及對(duì)熱敏感性強(qiáng)的鍛鋁、硬鋁、超硬鋁等的焊接。、縫焊可用來(lái)焊接厚度在4㎜以下的鋁合金薄板。焊接時(shí)需要用較復(fù)雜的設(shè)備，焊接電流大、生產(chǎn)率較高，特別適用于大批量生產(chǎn)的零、部件。其工作原理是用一種特殊形式的攪拌頭插入工件待焊部位，通過(guò)攪拌頭高速旋轉(zhuǎn)與工件間的攪拌摩擦，摩擦產(chǎn)生熱使該部位金屬處于熱塑性狀態(tài)，并在攪拌頭的壓力作用下從其前端向后部塑性流動(dòng)，從而使焊件壓焊在一起 。目前攪拌摩擦焊在鋁合金的焊接方面研究應(yīng)用較多。國(guó)外已經(jīng)。馬丁航空航天公司用該項(xiàng)技術(shù)焊接了鋁合金儲(chǔ)存液氧的低溫容器火箭結(jié)構(gòu)件。但是由于這種工藝還不成熟 ，焊接時(shí)存在著一些問(wèn)題：鋁合金對(duì)激光能的吸收很低；合金元素?zé)龘p嚴(yán)重；易產(chǎn)生氣孔；熱裂紋敏感性大[6]。Huntington和Eager發(fā)現(xiàn)激光功率達(dá)到一定值時(shí)，鋁合金對(duì)激光的吸收率會(huì)明顯增大，Huntington和Eagar采用測(cè)熱法，研究了CO2激光焊接純鋁和5456鋁合金時(shí)，對(duì)激光的吸收情況，發(fā)現(xiàn)陽(yáng)極氧化和噴砂處理可以明顯提高鋁對(duì)激光能量的吸收[7]。鋁及鋁合金焊絲分為同質(zhì)焊絲和異質(zhì)焊絲兩大類。 鋁及鋁合金焊絲的型號(hào)（牌號(hào)）、成分與用途國(guó)標(biāo)牌號(hào)主要成份(%)特性和用途相當(dāng)AWSS 301Al≥塑性好、耐蝕。鋁合金氣焊、氬弧焊用。鋁合金氣焊、氬弧焊用ER3003S 331Mg5 Al Rem.耐蝕，強(qiáng)度高。鋁合金氬弧焊用ER5183Al 109TAl純鋁，耐蝕性好，但強(qiáng)度不高，純鋁焊接用E1100Al 209TAlSi鋁硅，抗裂性好，通用性大。鋁合金焊接用E3003鋁合金焊條型號(hào)、。（1）焊接接頭的裂紋敏感性 影響裂紋敏感性的直接因素是母材與焊絲的匹配。例如，%的6061合金時(shí)，選用同一合金作焊縫，裂紋敏感性很大，但用硅含量5%的ER4043焊絲，由于其熔化溫度比6061合金低，在冷卻過(guò)程中有較高的塑性，所以抗裂性能良好。（2）焊接接頭的力學(xué)性能 工業(yè)純鋁的強(qiáng)度最低，4000系列鋁合金居中，5000系列鋁合金強(qiáng)度最高。（3）焊接接頭的使用性能 填充金屬的選擇除取決于母材成分外，還與接頭的幾何形狀、運(yùn)行中的抗腐蝕性要求以及對(duì)焊接件的外觀要求有關(guān)。在這種情況下，填充金屬的純度至少要相當(dāng)于母材。氬弧焊焊鋁是利用其“陰極霧化”的特點(diǎn)，自行去除氧化膜。鎢極氬弧焊具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）氬氣能有效地隔絕周圍空氣，本身又不溶于金屬，不和金屬反應(yīng)，施焊過(guò)程中電弧還有自動(dòng)清除熔池表面氧化膜的作用，因此，可成功地焊接易氧化、化學(xué)活潑性強(qiáng)的強(qiáng)的有色金屬、不銹鋼和各種合金。 （3）熱源和填充焊絲可分別控制，因而熱輸入容易調(diào)節(jié)，可進(jìn)行各種位置的焊接，也是實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成形的理想方法。 鎢極氬弧焊的不足之處： （1）焊縫熔深淺，熔敷速度小，產(chǎn)生率較低。 （3）惰性氣體(氬氣、氮?dú)?較貴，和其他電弧焊手法(如交流手工弧焊、埋弧焊、CO2氣體保護(hù)焊等)比較，生產(chǎn)成本較高。交流TIG焊陰極具有去除氧化膜的清理作用，可以不用熔劑，避免了焊后殘留熔劑、熔渣對(duì)接頭的腐蝕。氬氣流對(duì)焊接區(qū)的沖刷使接頭冷卻加快，改善了接頭的組織和性能，適于全位置焊接。焊接鋁合金較適宜的工藝方法是交流TIG焊和交流脈沖TIG焊，其次是直流反接TIG焊。采用直流正接（電極接負(fù)極）時(shí)，熱量產(chǎn)生于工件表面，形成深熔透，對(duì)一定尺寸的電極可采用更大的焊接電流。雖然很少采用直流反接（電極接正極）TIG焊方法來(lái)焊接鋁，但這種方法在連續(xù)焊或補(bǔ)焊薄壁熱交換器、㎜以下的類似組件時(shí)有熔深淺、電弧容易控制、電弧有良好的凈化作用等優(yōu)點(diǎn)。手工電弧焊操作這是工人，自動(dòng)焊操作者是人操控下的焊機(jī)。手操作是使用于需要短的焊道的不規(guī)則的形狀物件上焊接，或需要在難以達(dá)到的（不易接近的）區(qū)域的焊接，手操作也適合全姿勢(shì)焊接。（1）焊前清理。在焊前應(yīng)嚴(yán)格 清除焊件坡口及焊絲表面的氧化膜和油污， 清理的方法可采用化學(xué)清洗或機(jī)械清理。機(jī)械清理先用有機(jī)溶劑（丙酮、松香水 或汽油）擦拭表面以除油，隨后用細(xì)銅絲刷 或不銹鋼絲刷刷去氧化膜。 由于鋁的比熱比鋼大一倍、導(dǎo)熱 性比鋼大兩倍，所以為了防止焊縫區(qū)熱量的 大量流失，焊前可對(duì)焊件進(jìn)行預(yù)熱。手工 鎢極氬弧焊通常采用引弧器進(jìn)行引弧。（2）收弧。當(dāng)熄弧 后，氬氣會(huì)自動(dòng)延遲幾秒鐘停氣，以防止金 屬在高溫下產(chǎn)生氧化。根 據(jù)板厚選擇鎢極直徑、焊絲直徑；根據(jù)板厚 和焊接位置選擇焊接電流、氬氣流量等。（1）電弧引燃后，要保持噴嘴 到焊接處一定距離并稍作停留，使母材上形 成熔池后，再給送焊絲，焊接方向采用左焊 法。填充焊絲時(shí)，焊絲的端頭 切勿與鎢極接觸，否則焊絲會(huì)被鎢極沾染， 熔入熔池后形成夾鎢。若中途停頓或焊絲用完再繼續(xù) 焊接時(shí)，要用電弧把起焊處的熔池金屬重新 熔化，形成新的熔池后再加焊絲，并與原焊 道重疊5mm 左右。4.常用的焊后清理方法如下：　　1）在60℃~~80℃的熱水中刷洗；　 2）放入重鉻酸鉀（K2Cr2O2）或質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%~3%的鉻酐（Cr2O2）。為了檢驗(yàn)殘存熔劑去除的效果，可以在焊件的焊縫中滴上蒸餾水，然后再將蒸餾水收集起來(lái)，并滴入裝有5%的硝酸溶液的小試管中，如有白色沉淀，則表示殘存熔劑尚未清除徹底。陽(yáng)極化處理，特別是拋光及染色技術(shù)配合使用時(shí)，可獲得高質(zhì)量的裝飾表面。使用快速焊接工藝，可最大限度地減少焊接熱影響區(qū)。特別是對(duì)退火狀態(tài)下不能熱處理強(qiáng)化的合金的焊接件，陽(yáng)極化處理后，金屬基本和焊接熱影響區(qū)之間的顏色反差最小?？蔁崽幚韽?qiáng)化的合金，常常用作建筑結(jié)構(gòu)零件，它們?cè)诤附右院?，常常進(jìn)行陽(yáng)極化處理。這些在焊接區(qū)附近的暈圈，使用快速焊接可使其減至最小，或者使用冷卻墊塊和壓板也可使暈圈減到很小，這些暈圈在焊接后，陽(yáng)極化處理前，進(jìn)行固落處理可以消除。如有必要可以對(duì)焊進(jìn)行機(jī)械拋光。機(jī)械拋光即通過(guò)研磨、去毛刺、滾光，拋光或砂光等物理方法改善鋁工件的表面。然而，鋁及鋁合金屬軟金屬，摩擦系數(shù)比較高，而且在研磨過(guò)程中如果發(fā)生過(guò)熱，有可能使焊件變形，基至從晶界斷裂的現(xiàn)象。（3）焊后熱處理焊后熱處理的目的就是為了改善焊接接頭的組織和性能或消除殘余應(yīng)力。一般情況下，接頭破壞處通常都是在焊縫的熔化區(qū)內(nèi)。填充金屬與基體金屬的成分不同時(shí)，強(qiáng)度將取決于填充金屬對(duì)基體金屬的稀釋度。5. 注意事項(xiàng)（1）因釷有放射性危害，故磨削釷鎢極的 砂輪機(jī)必須裝有抽風(fēng)裝置。（2）焊接時(shí)鎢極端部嚴(yán) 禁與焊絲相接觸，以免短路。（3）手工鎢極氬弧焊要根據(jù)焊件的材質(zhì)選取不 同的電源種類和極性，這對(duì)保證焊縫質(zhì)量有 重要作用。 操作時(shí)，雙手要配合協(xié)調(diào)，才能保證焊縫的 質(zhì)量，因此，應(yīng)加強(qiáng)這方面的基本功的訓(xùn)練。由于受到鎢極允許電流密度的限制，它 的熔透能力小，所以厚度大于6mm 的厚板一 般不采用。 鋁合金的熔化極氬弧焊（MIG）也稱為熔化極惰性氣體保護(hù)電弧焊,電弧是在惰性氣體保護(hù)中的焊件和鋁及鋁合金焊絲之間形成,焊絲作為電極及填充金屬。MIG焊接鋁合金通常采用直流反極性，這樣可保持良好的陰極霧化作用。因此，MIG焊接后不會(huì)因沒(méi)有仔細(xì)去除熔劑而造成焊縫金屬腐蝕的危險(xiǎn)。焊前一般不預(yù)熱，板厚較大時(shí)，也只需預(yù)熱起弧部位。鋁合金半自動(dòng)MIG焊工藝半自動(dòng)焊的焊槍由操作者握持著向前移動(dòng)。可采用左焊法，焊炬與工件之間的夾角為75176。多用于點(diǎn)焊、短焊縫、斷續(xù)焊縫及鋁容器中的橢圓形封頭、人孔接管、支座板、加強(qiáng)圈、各種內(nèi)件及錐頂?shù)?。脈沖MIG焊可以將熔池控制得很小，容易進(jìn)行全位置焊接，尤其焊接薄板、薄壁管的立焊縫、仰焊縫和全位置焊縫是一種較理想的焊接方法。它們的焊接工藝參數(shù)基本相同。 鋁鎂合金半自動(dòng)脈沖MIG焊的工藝參數(shù)合金牌號(hào)板厚/㎜焊絲直徑/㎜基值電流/A脈沖電流/A電弧電壓/V脈沖頻率/Hz氬氣流量/L（1）噴射過(guò)渡焊接時(shí)，電弧電壓應(yīng)稍低一點(diǎn)，使電弧略帶輕微爆破聲，此時(shí)熔滴形式屬于噴射過(guò)渡中的射滴過(guò)渡。（2）在中等焊接電流范圍內(nèi)（250~400A），可將弧長(zhǎng)控制在噴射過(guò)渡區(qū)與短路過(guò)渡區(qū)之間，進(jìn)行亞射流電弧焊接。（3）粗絲大電流MIG焊（400~1000A）在平焊厚板時(shí)具有熔深大、生產(chǎn)率高、變形小等優(yōu)點(diǎn)。（4）大電流時(shí)，為了保護(hù)熔池后面的焊道，可在雙層噴嘴角后面再安裝附加噴嘴。 防銹鋁焊接接頭的力學(xué)性能母材牌號(hào)板厚/㎜焊絲型號(hào)焊絲直徑/㎜焊接正面/背面層數(shù)抗拉強(qiáng)度/MPa冷彎角/（176。其功率密度大、熱輸入總量低、同等熱輸入量熔深大、熱影響區(qū)小、焊接變形小、速度高、易于工業(yè)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，特別對(duì)熱處理鋁合金有較大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。在焊接高強(qiáng)度大厚度鋁合金時(shí)，傳統(tǒng)的焊接方法根本不可能單道焊透，而激光深熔焊時(shí)形成大深度的匙孔，發(fā)生匙孔效應(yīng)，則可以得到實(shí)現(xiàn)。 現(xiàn)在應(yīng)用的激光器主要是CO2 和YAG 激光器，CO2 激光器功率大，對(duì)于要求大功率的厚板焊接比較適合。YAG激光一般功率比較小，鋁合金表面對(duì)YAG激光束的吸收率相對(duì)CO2激光較大，可用光導(dǎo)纖維傳導(dǎo)，適應(yīng)性強(qiáng)，工藝安排簡(jiǎn)單等。鋁及鋁合金的激光焊接難點(diǎn)在于鋁及鋁合金對(duì)輻射能的吸收很弱對(duì)CO2 激光束(波長(zhǎng)為10. 6μm) 表面初始吸收率1. 7 %；對(duì)YAG激光束(波長(zhǎng)為1. 06 μm)吸收率接近5 %。但激光與等離子弧復(fù)合可明顯提高熔深和焊接速度 。（1）激光功率和電弧電流電壓等：復(fù)合焊接對(duì)激光功率要求降低，同時(shí)功率因素對(duì)工藝影響很大，激光功率越大，熔深越大，而且這種影響力遠(yuǎn)大于激光單獨(dú)焊接時(shí)對(duì)熔深的影響，增加電弧電源功率，熔化區(qū)寬度增加，熱影響區(qū)增大，若采用脈沖YAG激光器，可調(diào)節(jié)脈沖頻率和寬度以能提高工藝穩(wěn)定性，減少氣孔的形成；（2）焊接速度參數(shù)：隨焊接速度的增加，焊接熱輸入降低，焊縫熔深降低，而且不同的焊接速度影響匙孔的作用有所不同，從而影響焊接的穩(wěn)定性；（3）激光與電弧中心的距離：在一定范圍內(nèi)，激光與電弧中心距DLA11越小則熔深越大，此時(shí)增加電弧電流不僅增加熔寬，而且增加熔深；（4）激光與電弧配合方式：國(guó)際上對(duì)復(fù)合焊的研究一般采用激光垂直入射，電弧與激光束成一定角度，沿焊接方向激光或在電弧前或在電弧后，不同的設(shè)計(jì)安排影響復(fù)合焊接的工藝穩(wěn)定性和焊接氣孔、裂紋的形成；（5）填充材料的影響：通過(guò)填充焊絲、粉末來(lái)補(bǔ)充合金元素的燒損，增加焊縫強(qiáng)度，改善工藝性能，防止熱裂紋；（6）保護(hù)氣體成分及流速：復(fù)合焊中保護(hù)氣體一般為Ar