铝及铝合金先进焊接技术研究

戴伟平 王晓军

中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东 青岛 266111

摘要：铝及铝合金是我国工业生产中十分重要的材料，在很多领域方面都具有十分重要的在应用，比如航空航天产业、机械制造工业、电子产业等诸多方面都具有十分重要的地位。那么就需要针对其焊接技术进行重点分析，有效促进我国的多个行业的发展。本文首先针对铝及铝合金焊接问题及措施进行重点阐述，然后分析铝及铝合金传统焊接技术的应用，最后论述铝及铝合金焊接技术的发展前景。旨在能够通过对铝及铝合金焊接技术的分析和发展研究进行阐述，从而提高其焊接技术，促进铝及铝合金材料的有效应用。

关键词：铝及铝合金；焊接技术；发展前景

引言：铝及铝合金焊接工艺十分重要，只有良好的焊接技术才能够促进铝及铝合金材料的有效运用。但是在传统的焊接方法中仍然会存在一些问题，包括焊接气孔问题、焊接热裂纹问题、焊接接头问题等情况，亟需解决。那么如何才能够有效进行铝及铝合金焊接问题的解决呢？下面让我们共同来进行探究和分析。

一、铝及铝合金焊接问题及措施

（一）焊接气孔问题

在进行铝及铝合金焊接工作中，氢气容易导致焊接气孔的出现，从而将此种问题叫做氢气孔。因此，在日常的焊接工作中，更加需要保证熔池不要出现吸收氢气的出现，从而可以有效保证焊接气孔问题的减少。为了能够有效进行此问题的有效预防，那么就应该针对氢气的来源进行分析。氢气是空气中的有效组成成分，容易进入到熔池之中。还有一部分的氢气是来源于弧柱气氛中的水里，因为水的组成元素中就有H。还有一类的氢来源于铝制品表面的污染物，或者是铝制品中氧化膜所吸收的水分。为了有效防止气孔的出现，应该从以上三方面因素进行考虑，才能够彻底清除相应的问题。可以在焊接工作之前进行一定的处理，需要进行焊接材料的有效控制，比如保护气体等，对其含水量进行检测，需要在干燥地方进行处理，防止因为水而造成氢的融入。根据相关研究表明，当氩气中的含水量不大于0.08%就可以有效防止气孔的产生。除此之外，还可以进行工件的表面清理工作，对其污染物、氧化膜等进行清理，这样才能够保证空气和水分中的氢元素不会进入。可以利用化学法进行处理，也可以运用物理方面进行清理，从而防止气孔问题的出现。还需要进行焊接工艺的控制，这样就能够对氢融入的时间和析出的时间进行有效控制。比如可以对熔池的高温时间进行控制，因为其高温时间长度与氢气析出多少具有正比关系。但是同时高温也比较容易实现氢气的融入，如果高温的持续时间比较短，那么就可以避免氢气的融入。还需要焊接电流进行配合，提高焊接速度，可以有效防止空气中氢气的融入^[1]。

（二）焊接热裂纹问题

在进行铝及铝合金焊接的过程中，容易出现焊接热裂纹的情况出现。影响其形成的因素主要有两点，第一，熔池从冷区到凝固的状态需要在特点的温度范围内进行发生的，这种温度的范围会同时存在两种状态的金属，分别是液态和固态，所以这样的温度范围就被称为脆性温度区间。第二，铝合金在进行航姐的过程中，其所具有的碰撞系数非常大，这样就容易在熔池冷却时出现拉伸，导致铝合金的变形。当铝合金处于脆性温度区间时，那么就会因为此种拉伸而出现裂纹。为了有效防止此种问题的出现，可以进行结晶时间的缩小，还可以在金属中进行一定的晶体元素的添加，比如钛元素，这样能够防止出现热裂纹的问题。还可以通过焊接工艺的选择来避免此问题的发生，具有非常好的焊接效果^[2]。

（三）焊接接头问题

铝合金的形式有很多种，不同的合金具有不同的性质。在铝镁合金的金属材料使用时，如果在退火的情况下进行焊接工作的实施，那么接头和木材二者是等强的。在冷却状态下进行焊接工作，那么会造成接头强度小于木材强度，那么就说明焊接接头容易出现软化的问题。而对于时效强化铝合金来说，无论任何状态下进行焊接，如果焊接工作结束后乜有经过热处理的实施，那么都会造成接头强度下降的问题。因此，为了能够有效解决此问题，需要在焊接工作结束后进行热处理，这样才能够保证不会出现强度不等的问题。除此之外，还需要对焊接工艺的顺序进行关注，也可以适当地进行垫板的加入，提高焊接质量。

二、铝及铝合金传统焊接技术的应用

（一）传统焊接技术

为了能够更好地解决传统焊接技术的不足，铝及铝合金焊接技术在不断发展。在数字化技术的不断发展过程中，需要对原有的MIG焊技术进行结合，进行新型的焊接技术发展，形成了低脉冲MIG焊、双焊枪TIG焊等。通过技术方面的革新工作，能够更好地提高焊缝质量，同时也降低了焊接成本。通过新焊接技术的有效实施，可以实现能量的节约，减少焊接气孔的出现，可以更好地进行镁铝合金的焊接工作。

（二）高能密度焊接

激光焊是高能密度焊接技术的一种，主要是通过二氧化碳气体来进行焊接。此种焊接技术不但具有非常高密度的能量，还能够具有非常强的穿透性，焊接工作效率十分高。而且还能够进行焊接精度的控制，有效进行铝及铝合金焊接工作的设施。但是此种焊接方法对自身要求比较公安，还容易造成气孔、热裂纹等问题的出现。为了能够有效解决以上问题，特别进行技术改良，从而能够形成了激光－TIG焊和激光－MAG焊，能够更好地进行不同厚度材料的焊接工作，在很多领域都具有非常重要的应用。电子束焊也是高能密度焊接的一种，具有非常好的穿透能力，也具有不错的控制性，有效避免热裂纹情况的产生。因为此种技术具有非常强的穿透力，在比较厚的板材焊接中受到欢迎。等离子电弧焊也是高能密度焊接技术的一种，具有非常高的射流速度，让其能量在焊接中变得更加集中，具有非常好的焊接效果。

（三）搅拌摩擦焊接

搅拌摩擦焊接是一种新的焊接技术，此种焊接方式不会出现板材变形的问题，而且具有比较低的成本，使用范围比较广，受到人们的欢迎。但是此种焊接也具有一定的局限性，它在焊接时具有比较强的机械力，而且需要焊接设备自身刚性比较强。此种技术一般运用与铝合金的构建焊接之中，有效提高焊接质量^[3]。

三、铝及铝合金焊接技术的发展前景分析

随着信息化技术的不断提升，铝及铝合金焊接技术能够与计算机技术进行一定的结合，这样能够更好地摆脱原来技术所具有的局限性，更好地向着低成本、高质量方面进行发展。在数字信号处理技术的应用下，能够实现自动化焊接工作，并且保证焊接质量的稳定性，有效保证工作效率的提升，同时也能够促进工作人员的焊接安全。在为力啊的发展中，能够利用新型的焊接技术来进行原有焊接技术的取代，有效实现大规模的自动化、高精度焊接，促进各个领域的发展。

结束语：综上所述，为了能够更好地促进铝及铝合金材料的有效运用，不仅需要进行焊接技术的使用，更加需要针对其所存在的问题进行分析，并且通过有效的方法进行解决。与此同时，还需要进行新的焊接技术研究。随着我国科技水平的不断提升，对焊接技术的要求也逐渐增加，那么就需要不断进行铝及铝合金焊接技术的发展，与时代接轨，促进相关领域的发展。

参考文献：

[1]梁志敏， 高强铝合金先进焊接技术与工程应用. 河北省，河北科技大学，2020-06-02.

[2]宋洪杰. 高强度铝合金及其先进焊接技术研究现状及发展方向[J]. 世界有色金属,2018,(13):200-201.

[3]杨则云. 高强度铝合金及其先进焊接技术研究现状及发展方向[J]. 电焊机,2018,48(03):255-259.

[4]杨芙,吕文桂,张文明.铝及铝合金先进焊接技术[J].铸造技术,2012,33(7):3.

[5]蒋应田,王海龙,金明远,等.铝及铝合金焊接方法的概述与选择原则[J].电焊机,2015,45(2):7.

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