鋁合金零件加工廠（chǎng）家（jiā）教你（nǐ）：如何把鋁合（hé）金零件焊（hàn）接在一起

鋁合金零件焊接（jiē）是經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（chǎng）家一起草 www.17c.com精密為大家整理的幾種先進（jìn）的鋁合金（jīn）焊接工藝：激光焊接、攪拌摩擦焊、電（diàn）子束焊接和激光-電弧複合焊。

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

關鍵詞：鋁合金攪拌摩擦焊、激光焊接、激光-電弧複合焊接、電子束焊接（jiē）

1、鋁合金焊接的（de）特點

鋁合金因其重量輕、比強度高、耐蝕性好、無磁性、成型性好、低溫性能好等特點，被（bèi）廣泛應用於各種焊接結（jié）構產品（pǐn）中（zhōng）。用鋁合金代替鋼板焊接，可（kě）減輕（qīng）結構重量50%以上。

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與常見（jiàn）的鋼鐵材料不同，鋁合金材料在焊接時有如下幾個難點：

①鋁合金（jīn）焊接接頭軟化嚴重，強度係數（shù）低，這也是（shì）鋁合金應（yīng）用的最大障礙；

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

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③鋁合金零件焊接易產生氣（qì）孔；

④鋁合金焊接時容易（yì）因溫高產生熱裂紋；

⑤線膨脹係數大，容易產生焊接變形；

⑥鋁合金導熱係數高(約為鋼的（de）4倍（bèi）)，在相同焊接速度下，熱輸入比焊接鋼大2 ~ 4倍。

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因此，鋁合金的焊接需要高能量密度、低焊接熱輸入、高焊接速度的高效焊接方法。

2、鋁合金的先進焊接技術

針對鋁合金（jīn）焊接的（de）難點（diǎn），近年來提（tí）出了幾（jǐ）種（zhǒng）新技術，並在交通、航天、航空等行業得到應用。幾種新技術很好地解決（jué）了鋁合金焊接的難點，焊接接（jiē）頭性能良好，可用於焊接以前不可焊或不可焊的（de）鋁合金。

2.1、鋁合金攪拌摩擦（cā）焊

攪拌摩擦焊（hàn）(FSW)是由焊接研究所的TWI(焊接研究所)於1991年提出的一（yī）種新型固（gù）態塑性連接工藝。

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其工作原理是將一種特殊類型（xíng）的攪拌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攪拌摩擦，摩擦產生的熱量使這部分金屬處於熱塑性狀態，並在（zài）攪拌頭的壓力下從前（qián）端向後端塑性流動，從而將焊件壓焊在一起。

由於攪（jiǎo）拌摩擦焊是（shì）一種固態連接工（gōng）藝，在攪拌（bàn）過程中沒有金屬熔化，因此沒有焊接缺陷，可用於（yú）焊接鋁、高強度鋁合金、銅合金（jīn）、鈦合金、異種材料和複合材料等難以（yǐ）熔焊的有色金屬材料。

目前，攪拌摩擦焊廣泛應用於鋁合金焊接（jiē）。攪拌摩擦焊成功的鋁合金有2000係列(鋁銅)、5000係列（liè）(鋁鎂)、6000係列(鋁鎂矽)、7000係列(鋁鋅)、8000係列(鋁（lǚ）鋰)等。

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國外已經進入工業生產階（jiē）段。在挪威，這項技術已（yǐ）被用於焊接20米長的快艇結構部件。美國洛克希德·馬丁航空航天公司利用這一技術焊接了儲存液氧（yǎng）的鋁合金低溫容器火箭結構件。

鋁合金攪拌摩擦焊焊縫是（shì）通過塑性變形和動態再結晶形成的。焊縫區晶粒細小，熔焊無枝晶，組織細小，熱影響區比（bǐ）熔焊窄，無合（hé）金元素燒損、裂紋、氣孔等缺陷，綜合性能（néng）好（hǎo）。

與傳（chuán）統（tǒng）的（de）熔焊方法相比，它沒有飛（fēi）濺、煙塵（chén），不需要添加焊絲和保（bǎo）護氣體，接頭性能好。由於是固相焊接工藝，加熱溫度低，焊接熱影響區組織（zhī）變（biàn）化小。比（bǐ）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。

焊後殘餘應力和變形（xíng）很（hěn）小，薄鋁合金焊後基本（běn）不變形（xíng）。與普通摩擦（cā）焊相比，它可以焊接直焊縫和角焊縫，不受軸類零件的限製（zhì）。

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鋁合金傳統（tǒng）焊接工藝要求去除表麵（miàn）氧化膜，並在48小時內進行處理，而攪拌摩擦焊工藝隻需在焊接前去除油汙，裝配要（yào）求不高。與熔（róng）焊相比，攪拌摩（mó）擦焊節能，汙染小。

攪拌摩擦焊鋁合金也有一些缺點（diǎn）：

①鋁合金攪拌摩擦焊的（de）速度低於熔（róng）焊；

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

③焊接後端頭形成攪拌頭留（liú）下的孔，一般需要補焊或（huò）機械拆除；

④攪拌頭適應性差，不同厚度的鋁合金板需（xū）要不同（tóng）結構（gòu）的攪拌頭，攪拌頭磨損（sǔn）快；

⑤技術還（hái）不成熟，目前僅限（xiàn）於簡單的構件，如平麵結構、圓形結構。攪（jiǎo）拌摩（mó）擦焊工藝參數簡單，主要包括攪拌頭的轉速、攪（jiǎo）拌頭的移（yí）動速度、對焊（hàn）件的壓力和攪（jiǎo）拌頭的尺寸等。

2.2、鋁合金材料的激光焊接

鋁及鋁合（hé）金激（jī）光焊接技術是近（jìn）十年發展起來（lái）的（de）一項新技術（shù）。與傳統焊接技術相比，它具（jù）有功能強、可靠（kào）性高（gāo）、無真空（kōng）條件、效率高的特點。

它具有功率密度高、總熱輸入低、相（xiàng）同熱輸入下的熔化深度大、熱影響區小、焊接變形小、速度快、易於工業自動化等優點，尤其適用於熱處理鋁合金。

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它可以提高加工速度（dù），大（dà）大減少熱量輸入，從而提高生（shēng）產效（xiào）率（lǜ）和（hé）焊接質量。在焊（hàn）接高強厚鋁合（hé）金時，傳統的焊（hàn）接方法根本（běn）無法實現單熔透（tòu），但當激光深熔焊形成大（dà）深度的小（xiǎo）孔時，可以實現小孔（kǒng）效應。

激光焊接鋁合金具有以下優點：

①能量密度高，熱輸入低，熱變形小，熔化區和熱影響區窄，熔化深度大；

②高冷卻速（sù）度獲得細小（xiǎo）的焊縫組織，接頭（tóu）性能（néng）良好；

③與接觸焊接相比，激光焊接（jiē）不使用電極，減少了工時和成本；

④電子束焊接時不需要真（zhēn）空氣（qì）氛，可選擇保（bǎo）護氣體和壓力，使（shǐ）被焊工件形狀不受電磁影響，不產生X射線；

⑤能焊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，工藝適應性好。借助計算機和機械手，可以實現焊接（jiē）過程的（de）自動化和精確控製。

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

YAG激光器一（yī）般功率（lǜ）較低，YAG激光束在鋁合金表麵的吸收率（lǜ）高於CO2激光器，且（qiě）可通過（guò）光纖傳（chuán）導（dǎo），適應性強，工藝布置簡單（dān）。

在焊接大厚（hòu）度鋁合金時，如體積較大的（de）靜電噴塗（tú）設備，傳統的焊接方法根本無法實現單焊透，但當激光深熔焊形成（chéng）大深度的小孔時，就可以實現小孔效應。

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

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