鋁合金零件焊接是經（jīng）常用到的鋁合金加工方式之一，以下是鋁合金零（líng）件生產廠家一起草 www.17c.com精密為大家整理的幾（jǐ）種先進（jìn）的鋁合金焊接（jiē）工藝：激光（guāng）焊接、攪拌（bàn）摩擦焊、電子束焊（hàn）接（jiē）和激光-電弧複合焊。

針對焊（hàn）接性差、一度被認為是可焊的合金，提出了有效的解決方案。幾種工藝都有優點，可用於（yú）焊接厚（hòu）鋁合金。

關鍵詞：鋁（lǚ）合金（jīn）攪拌摩擦焊（hàn）、激光焊接、激光-電弧複合焊接、電（diàn）子束焊接

1、鋁合金焊接的特點

鋁合金因其（qí）重量輕、比強度高、耐蝕性好、無磁性、成型（xíng）性好、低溫性（xìng）能好等特點，被廣泛應用於各種焊接結構產品中（zhōng）。用鋁合金代替鋼板焊接，可減輕（qīng）結構重量50%以上。

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與常見的鋼鐵材料不（bú）同，鋁合（hé）金材料在焊（hàn）接時有如下幾個難點：

①鋁合金焊接接頭（tóu）軟化嚴重，強（qiáng）度係數低，這也（yě）是鋁合金應用（yòng）的最大障礙；

②鋁合金表麵易（yì）產生難熔氧化膜(Al2O3熔點為2060℃)，需要高功率密度的焊接工藝；

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③鋁合金零件焊接（jiē）易產生氣孔；

④鋁合金焊接（jiē）時容易因溫高產生熱裂紋；

⑤線膨脹係數（shù）大，容易產生焊接變形；

⑥鋁合金導熱係數高(約為鋼（gāng）的4倍)，在相同焊接（jiē）速度下，熱輸入比焊接（jiē）鋼大2 ~ 4倍。

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因此，鋁合金的焊接需要高能（néng）量密度、低（dī）焊（hàn）接熱輸入、高焊接速度的高效焊接方法。

2、鋁（lǚ）合金的先進焊接技術

針對（duì）鋁合金焊接的難點，近年來（lái）提出了幾種新技術，並在交通、航天、航空等行（háng）業得到應用。幾種新技術很好地解決了鋁合金焊接的難點，焊（hàn）接接頭性能良好，可用於焊接以前不（bú）可（kě）焊或不可焊的鋁（lǚ）合金。

2.1、鋁合金攪拌摩擦焊

攪拌摩擦焊(FSW)是由焊接研究所的TWI(焊接研究所)於1991年提（tí）出的一種新型固態塑（sù）性連接工藝。

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其工作原理（lǐ）是將一種（zhǒng）特殊類（lèi）型的攪拌（bàn）頭插入工件待焊接的部位。通過攪拌頭的高速旋轉和工件之間的（de）攪拌摩擦，摩擦產生（shēng）的熱量使這部分金（jīn）屬處於熱塑性狀態，並在攪拌頭的壓力下從前端（duān）向後端塑性流動，從而將（jiāng）焊件壓焊在一起。

由於攪拌摩擦焊是一種固態連接工藝，在攪拌過（guò）程中沒有金屬熔化，因此沒有焊接缺陷，可用於焊接鋁、高強度（dù）鋁合金（jīn）、銅合金、鈦合金、異種材料和複合材料等難以熔焊的有色金屬材料。

目前，攪拌摩擦焊廣泛（fàn）應用於鋁合（hé）金焊接。攪拌摩擦焊成功的鋁合金有2000係列(鋁銅)、5000係列(鋁鎂)、6000係列(鋁鎂矽)、7000係列(鋁鋅)、8000係列(鋁鋰)等。

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國外（wài）已經進入工（gōng）業生產階段。在挪威，這項技術已被（bèi）用於焊（hàn）接20米長的快艇結構部件。美國洛克（kè）希德·馬丁航（háng）空航天公司（sī）利用這一技術焊接了（le）儲存液氧的鋁合金低溫容器火箭結構件。

鋁（lǚ）合金攪拌摩擦焊焊縫是通（tōng）過塑性（xìng）變形和動態再（zài）結晶形成的。焊縫（féng）區晶粒細小，熔焊無枝（zhī）晶，組織細小，熱影響區比熔焊（hàn）窄，無合金元素燒損、裂紋、氣孔（kǒng）等缺陷，綜合性（xìng）能（néng）好。

與傳統的熔焊方法相比（bǐ），它沒有飛濺（jiàn）、煙塵，不需要添加焊絲（sī）和保護氣體（tǐ），接頭性（xìng）能（néng）好。由於是固相焊接（jiē）工藝（yì），加熱溫度低，焊接熱影響區組織變化小。比如亞穩相基本保持不變，對熱處理強化鋁合金和析出強化鋁合金非常有利。

焊後殘餘應力（lì）和變形很小，薄（báo）鋁合金焊後基本不（bú）變形（xíng）。與普通摩擦焊相比，它可（kě）以焊接直焊（hàn）縫和角焊縫（féng），不受軸類零件的限製。

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鋁合（hé）金（jīn）傳統焊接工藝要求去除表（biǎo）麵氧化膜，並在48小時內進行處理，而攪拌摩擦焊工藝隻需在（zài）焊接前去除（chú）油汙，裝配要求不高。與熔焊相比，攪拌（bàn）摩擦（cā）焊節（jiē）能，汙染小。

攪拌（bàn）摩擦焊鋁合金也有一些（xiē）缺（quē）點：

①鋁合金攪拌（bàn）摩擦焊的速度低於熔焊；

②焊件的裝夾要（yào）求高，焊接時需要對（duì）焊件施加一定的壓力，對（duì）側需要墊板；

③焊接後端頭（tóu）形成攪拌（bàn）頭留下的孔，一般需要補焊或機械拆除；

④攪拌頭適應性差，不同厚度的鋁合（hé）金（jīn）板需要不同結構的攪（jiǎo）拌頭（tóu），攪（jiǎo）拌頭磨損（sǔn）快；

⑤技術還不成熟，目前僅限於簡單的構件，如平麵（miàn）結構、圓形結構。攪拌摩擦焊工藝參數簡單，主要包（bāo）括攪拌頭的轉速、攪拌頭的移（yí）動速度、對焊件的壓力和攪拌頭的尺寸等。

2.2、鋁合金材料的（de）激光焊接

鋁及鋁合金激光焊接技術是近（jìn）十年發展起來的一項新技術。與傳統焊接（jiē）技術相比，它具有功能強、可靠性（xìng）高、無真（zhēn）空條件、效率高的特點。

它具（jù）有（yǒu）功率密度高、總熱輸入低、相同熱輸入下的熔化深度大、熱影響區小、焊接（jiē）變形小、速度快、易於工業自動化（huà）等（děng）優點，尤其適用於熱處理鋁合金。

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它（tā）可以提高加工（gōng）速度，大大減少熱量輸入，從而提高生產效（xiào）率和焊接質量。在焊接（jiē）高強厚鋁合（hé）金（jīn）時，傳統（tǒng）的焊（hàn）接方法根本無法實現單熔透，但當（dāng）激光深熔焊形（xíng）成大深度的小孔時，可以實現小孔效應。

激（jī）光焊接鋁合金具有以下優點：

①能量（liàng）密度高，熱輸入低，熱變形小，熔化區和熱影響區窄，熔化（huà）深度（dù）大；

②高冷卻速度獲得細小的焊縫組織，接頭性能良好；

③與接觸焊接相比，激光焊接不使（shǐ）用電極，減少了工時和成（chéng）本；

④電（diàn）子束焊接時不需要真空氣氛，可選擇保（bǎo）護氣體和壓力，使被焊（hàn）工件形狀不受電磁（cí）影響，不產生X射線；

⑤能焊（hàn）接封閉透明物體內部的金屬材料；

⑥激光可通過光纖遠距離傳輸，工藝適應性（xìng）好。借（jiè）助計算機（jī）和機（jī）械手，可以實現焊接過程的自動化和精確控製。

目前使用的激光器（qì）主要是CO2和YAG激光器。CO2激光器功率（lǜ）大，適用於焊接要求高功率的厚板。然而（ér），CO2激光束在鋁合金表（biǎo）麵的吸收率相對較小，在焊（hàn）接過程中造成了大量的能量損失。

YAG激光器一般功率較低，YAG激光（guāng）束在鋁合金表麵的吸收率高於CO2激光器，且可（kě）通過光纖傳導，適應性強，工藝布置簡單。

在焊接（jiē）大厚度鋁合金時，如體積較大的靜電噴塗設（shè）備（bèi），傳統的焊（hàn）接方法根本無法（fǎ）實現單焊透，但當激光（guāng）深熔焊形成大深度的小孔時，就可以實現小孔效應。

鋁及鋁合金激光焊接的（de）難點在於鋁及鋁合金零件對輻射能的吸收較弱，CO2激光束的初始吸收率(波長（zhǎng）10。6μm)為1。7%.YAG激光束的吸收率(波（bō）長1。06微米)接近5%。複（fù）雜、高頻引弧引起電極燒損和電弧擺（bǎi）動，引弧後穩定性不強。

同時，在電弧的高（gāo）溫下，電極迅速燃燒。然而，激光與等（děng）離子弧結合可以明顯提高熔深和焊接速度。