鋁合金零件加工（gōng）廠家教你：如何把（bǎ）鋁（lǚ）合金零件（jiàn）焊接在一起

鋁合金零件焊接是經常用到的鋁合金加工方式之一，以下是鋁合金零件生產（chǎn）廠家红桃影视精密為大家整理的幾（jǐ）種先進的鋁合金焊接工藝：激光焊接、攪拌摩（mó）擦焊、電子束焊接和激（jī）光-電弧複合焊。

針對焊接性差、一（yī）度被認為是可焊的合金，提出了（le）有（yǒu）效的解決方案。幾種工（gōng）藝都有（yǒu）優（yōu）點（diǎn），可用於焊接厚鋁合金。

關鍵詞：鋁合金攪拌摩（mó）擦焊、激光焊接、激（jī）光-電弧複（fù）合（hé）焊接、電子束焊接

1、鋁合（hé）金焊接的（de）特點

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

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與常見的鋼鐵材料不同，鋁合金材料在焊接時有如下幾個難點：

①鋁合金焊接接頭軟化嚴重，強度係數低，這也是鋁合金應用的最大障（zhàng）礙；

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

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③鋁合金零件焊接易產（chǎn）生氣孔；

④鋁合金焊（hàn）接時容易（yì）因溫高產生熱裂（liè）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)，在相（xiàng）同焊接速度下（xià），熱輸入比焊接鋼大（dà）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（gāo）焊接速度的高效焊接方法。

2、鋁合金的先進焊接（jiē）技術

針對鋁（lǚ）合（hé）金焊接的難點，近年（nián）來提出了幾種新技術，並在交通、航天、航空等行業（yè）得（dé）到應用。幾種新技術很好地解決了鋁合金焊接的難點，焊接接頭性能良好，可用於焊接以前不可焊或不可焊的（de）鋁合金。

2.1、鋁（lǚ）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（nián）提出（chū）的一種（zhǒng）新型固態（tài）塑性連接工藝（yì）。

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其工作原理是將一（yī）種特殊類型的攪拌頭插入工件待焊接的（de）部位。通過攪拌頭的高速旋轉和工件之間的攪拌摩擦，摩（mó）擦（cā）產生的熱量使這（zhè）部分金屬處於熱塑性狀態，並在攪拌頭的壓力下從前端向後端塑性流動，從而將（jiāng）焊（hàn）件壓焊在一起。

由於攪（jiǎo）拌摩擦焊是一種固態連接工藝，在攪拌過程中沒有金屬熔化，因此沒有焊接缺陷，可用於焊接鋁、高強度鋁合金、銅合金、鈦合金、異種材料和複（fù）合（hé）材料等（děng）難以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。攪拌摩擦焊成功（gōng）的鋁（lǚ）合金有（yǒu）2000係列(鋁（lǚ）銅)、5000係列（liè）(鋁鎂)、6000係列(鋁鎂矽)、7000係列(鋁鋅)、8000係列(鋁鋰)等。

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國外已經進入工業生產階段。在挪威，這項技術已被用於焊（hàn）接20米長（zhǎng）的快艇結構部件（jiàn）。美國洛克希德·馬（mǎ）丁航空航天公司利（lì）用這一（yī）技術焊接了儲存液氧的鋁合金低溫容器火（huǒ）箭結構件。

鋁合金攪拌摩擦焊焊（hàn）縫是通過塑（sù）性變形和動態再結晶形成的（de）。焊縫區晶粒（lì）細（xì）小，熔（róng）焊無枝晶，組織細小，熱影（yǐng）響區比熔（róng）焊窄，無合金元素燒損、裂紋、氣（qì）孔等缺（quē）陷，綜合性能好。

與傳統（tǒng）的熔（róng）焊方法相比，它沒有飛濺、煙塵，不需要添加焊絲和保護氣體，接頭性能好。由於是固相焊接工藝，加（jiā）熱溫度（dù）低，焊接熱影響區組織變化小。比如亞穩相基本保持（chí）不變，對熱處理強化鋁合金和析出（chū）強化鋁（lǚ）合金非常（cháng）有利。

焊後殘（cán）餘應力和（hé）變（biàn）形很小，薄鋁合金（jīn）焊後基本不變形。與普通摩擦焊相比，它可以焊（hàn）接直焊縫和（hé）角焊縫，不受軸類零件的限製。

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鋁合金傳統焊接工藝要求去（qù）除表麵氧化膜，並在48小時內進行處理，而攪拌摩擦焊工藝（yì）隻需在焊接前去除油汙，裝配要求不高。與熔焊相比，攪拌（bàn）摩擦焊（hàn）節能，汙染小。

攪拌摩擦焊鋁合金也有一些缺點：

①鋁合金攪拌摩擦焊的速度低於熔焊；

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

③焊接後端頭（tóu）形成攪拌頭留下的孔，一般需（xū）要補焊或機械拆除；

④攪拌（bàn）頭（tóu）適應性差（chà），不同厚（hòu）度的鋁合（hé）金板需要不同結構的攪（jiǎo）拌頭，攪拌頭磨損快（kuài）；

⑤技術還不成熟，目前僅限於簡單的構件，如平麵結構、圓形結構。攪拌摩擦焊（hàn）工藝參數簡單，主要包括攪拌頭的轉速、攪拌頭的移動速（sù）度、對焊件（jiàn）的壓力和攪拌（bàn）頭（tóu）的尺寸等。

2.2、鋁合金材料的激光焊接（jiē）

鋁及（jí）鋁合金激光焊接技術是近十年發展起來的一項新技術。與傳統焊接技術（shù）相比，它具有功能強、可靠性高、無真空條件、效率高的特（tè）點。

它具有功率密（mì）度高、總熱輸入低、相（xiàng）同熱輸（shū）入下的熔化深度大、熱影響區小、焊（hàn）接變形（xíng）小、速度快（kuài）、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，大大（dà）減少熱量輸（shū）入，從而提高生產（chǎn）效率和焊接質量（liàng）。在焊接高強厚鋁（lǚ）合金時，傳統的（de）焊接方法根本無法實現單熔透，但當（dāng）激光深（shēn）熔焊形成大深度的小孔時，可以實現小孔效應。

激光焊接鋁合金具有以下優點：

①能量密度高，熱輸入低，熱（rè）變形小，熔化區和熱影響區（qū）窄，熔化深度（dù）大；

②高冷卻速度獲得細小的焊（hàn）縫組織，接頭性能良好；

③與接觸焊接相比，激光焊接不使用（yòng）電極，減少了工時和成本（běn）；

④電（diàn）子束（shù）焊接時不需要真空氣氛，可選擇保護（hù）氣體和壓力（lì），使被（bèi）焊工件形狀不受電（diàn）磁影響（xiǎng），不產生X射線；

⑤能焊接（jiē）封閉透明物體內部的（de）金屬材料；

⑥激光可通過光纖遠距（jù）離傳輸，工藝適應性好（hǎo）。借助計算機和機（jī）械手，可以實現焊接過程（chéng）的自動化和精確控製。

目前使用的激光器主（zhǔ）要是CO2和YAG激光器。CO2激光器功率大，適用於焊接要求高（gāo）功率的厚板。然而，CO2激光束在鋁合金表麵的吸收率相對（duì）較小，在焊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激光束在鋁合金表麵的吸收率高於CO2激光器（qì），且可通過光纖傳導，適（shì）應性強，工藝布置（zhì）簡單。

在（zài）焊接大厚度鋁合金（jīn）時，如體積較大的靜電噴塗設備，傳統的焊（hàn）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（jí）鋁合金激光焊接的難點在於鋁及鋁合金零件對輻射能的吸收（shōu）較弱，CO2激光（guāng）束的初始（shǐ）吸（xī）收率（lǜ）(波長10。6μm)為1。7%.YAG激光束的（de）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擺動，引弧（hú）後穩定性不強。

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