铝合金车体焊接裂纹及其预防
发表时间：2018-05-28T16:24:30.973Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第35期作者：周武生王立国任海涛艾启文
[导读] 本文对铝合金车体焊接裂纹的产生过程和机理进行了分析，并从冶金、工艺角度提出了积极的预防意见。
中国中车长春轨道客车股份有限公司吉林省长春市 130000
摘要：本文对铝合金车体焊接裂纹的产生过程和机理进行了分析，并从冶金、工艺角度提出了积极的预防意见。
关键词：铝合金；焊接；裂纹；机理；预防
引言
近年来，铝合金材料在车辆、船舶、航空、化工、机械等领域得到了广泛应用。随着我国铁路运输的快速发展特别是高速列车的兴起，铝合金以其独特的轻量化、高强度、耐腐蚀等优势和焊接技术的不断完善，在铁路列车制造行业中一枝独秀，受到铁路运输部门及用户的青睐。
尽管如此，铝合金车体在焊接过程中同时也存在诸多问题，如裂纹、气孔、接头等强性、易氧化等，但最主要的还是裂纹问题，它的危害性最大，裂纹不只是因为它的危害性大，还因为它有时极具隐蔽性，不易被发现，比如微观裂纹和内部裂纹。因此，裂纹是一种让企业很头疼的焊接缺陷。
裂纹如此猖狂，企业是否束手无策呢？答案当然不是，在工艺方法得当的情况下，裂纹是可以得到有效预防的。
1 铝合金焊接裂纹分类
铝合金焊接裂纹通常为热裂纹，其形成原因：在凝固过程中高温金属的性能、形态和收缩应变随温度的降低而改变，金属在凝固过程中收缩受到周围金属的阻碍，在晶界受到拉伸应力的作用导致晶间不连续。热裂纹类型有两大类：结晶裂纹，液化裂纹。结晶裂纹包含焊缝区纵向裂纹、横向裂纹、弧坑裂纹、显微裂纹和焊根裂纹，液化裂纹包括热影响区的焊趾裂纹、层状撕裂和熔合线附近的显微裂纹。
2 铝合金焊接裂纹产生的过程及机理
铝合金焊接时焊接熔池的结晶分为3个阶段。
第一个阶段是液固阶段，焊接熔池从高温冷却开始结晶时，只有很少数量的晶核存在。随着温度的降低和冷却时间的延长，晶核逐渐长大，并且出现新的晶核，但是在这个过程中液相始终占有较多的数量，相邻晶粒之间不发生接触，对还未凝固的液态铝合金的自由流动不形成阻碍。在这种情况下，即使有拉伸应力存在，但被拉开的缝隙能及时地被流动着的铝合金液态金属所填满，因此在液固阶段产生裂纹的可能性很小。
第二阶段是固液阶段，在焊接熔池结晶继续进行时，熔池中固相不断增多，同时先前结晶的晶核不断长大，当温度降低到某一数值时，已经凝固的铝合金金属晶体相互彼此发生接触，并且不断倾轧在一起，这时候液态铝合金的流动受到阻碍，也就是说熔池结晶进入了固液阶段。在这种情况下，由于液态铝合金金属较少，晶体本身的变形可以强烈发展，晶体间残存的液相则不容易流动，在拉伸应力作用下产生的微小缝隙都无法填充，只要稍有拉伸应力的存在就有产生裂纹的可能性。因此，这个阶段叫做“脆性温度区”。
第三阶段是完全凝固阶段，熔池金属完全凝固之后所形成的焊缝，受到拉应力时，就会表现出较好的强度和塑性，在这一阶段产生裂纹的可能性相对来说较小。因此，当温度高于或者低于脆性温度区时，焊缝金属都有较大的抵抗结晶裂纹的能力，具有较小的裂纹倾向。在一般情况下，杂质较少的金属（包括母材和焊接材料），由于脆性温度区间较窄，拉应力在这个区间作用的时间比较短，使得焊缝的总应变量比较小，因此焊接时产生的裂纹倾向较小。如果焊缝中杂质比较多，则脆性温度区间范围比较宽，拉伸应力在这个区间的作用时间比较长，产生裂纹的倾向较大。
3 铝合金焊接裂纹的预防
根据普洛霍洛夫理论，结晶裂纹的产生与否主要取决于以下3方面：脆性温度区间的大小；在此温度区间内合金所具有的延性以及在脆性温度区间金属的变形率大小。
通常人们将脆性温度区间的大小及在此温度区间内具有的延性值称为产生焊接热裂纹的冶金因素，而把脆性温度区内金属的变形率大小称为力学因素。
在焊接过程中，冶金因素和力学因素的综合作用将归结为两个方面，即是强化金属联系还是弱化金属联系。如果在冷却时，焊接接头金属中正在建立强度联系，在一定刚性拘束条件下能够顺从地应变，焊缝与近缝区金属能够承受外加拘束应力与内在残余应力的作用时，裂纹就不容易产生，焊接接头的金属裂纹敏感性低，反之，当承受不住应力作用时，金属中强度联系容易中断，就会产生裂纹。在这种情况下，焊接接头金属的裂纹敏感性较高。焊接接头金属从结晶凝固的温度开始，以一定的速度冷却到室温，其裂纹敏感性决定于变形能力和外加应变的对比以及变形抗力与外加应力的对比。然而在冷却过程中，在不同的温度阶段，由于晶间强度与晶粒强度增长的情况不同、变形在晶粒间和晶粒内部的情况分布不同、由应变所诱导的扩散行为不同、应力集中的条件以及导致金属脆化的因素不同，焊接接头具体的薄弱环节以及它弱化的因素和程度也是不同的。
根据铝合金焊接时产生热裂纹的机理，可以从冶金因素和工艺因素两个方面进行改进，降低铝合金焊接热裂纹产生的机率。
在冶金因素方面，为了防止焊接时产生晶间热裂纹，主要通过调整焊缝合金系统或向填充金属中添加变质剂。调整焊缝合金系统的着眼点，从抗裂角度考虑，在于控制适量的易熔共晶并缩小结晶温度区间。由于铝合金属于典型的共晶型合金，最大裂纹倾向正好同合金的“最大”凝固温度区间相对应，少量易熔共晶的存在总是增大凝固裂纹倾向，所以，一般都是使主要合金元素含量超过裂纹倾向最大时的合金组元，以便能产生“愈合”作用。而作为变质剂向填充金属中加入Ti、Zr、V 和 B 等微量元素，通过细化晶粒来改善塑性、韧性，并达到防止焊接热裂纹的目的。这种细小的难熔质点，可成为液体金属凝固时的非自发凝固的晶核，从而可以产生细化晶粒作用。
在工艺因素上，为了减小铝合金裂纹发生几率，可以从以下几方面进行控制：
（1）合理搭配焊接参数，控制焊接线能量：控制好了焊接线能量，金属不会发生过热问题，其高温韧性能够得到很好的改善。但是为了保证熔合良好，焊接线能量也不能过低。
铝及铝合金焊接特点及焊接工艺 铝合金由于重量轻、强度高、耐腐蚀性能好、无磁性、成形性好及低温性能好等特点而被广泛地应用于各种焊接结构产品中,采用铝合金代替钢板材料焊接,结构重量可减轻50 %以上。因此，铝及铝合金除广泛的应用于航空、航天和电工等领域外，同时还越来越多的应用于石油化学工业。但是铝及铝合金在焊接过程中，易出现氧化、气孔、热裂纹、烧穿和塌陷等问题。此类材质是被公认为焊接难度较大的被焊接材料，特别是小径薄壁管的焊接更难掌握。因此，解决铝及铝合金的这些焊接缺陷是施工过程中必须解决的问题。 1铝及铝合金的焊接特点 铝材及铝合金焊接时由固态转变为液态时，没有明显的颜色变化，因此在焊接过程中给操作者带来不少困难。因此，要求焊工掌握好焊接时的加热温度，尽量采用平焊，在引（熄）弧板上引（熄）弧等。特别注意以下几点： 1.1强的氧化能力 铝与氧的亲和力很强，在空气中极易与氧结合生成致密而结实的AL2O3薄膜，厚度约为0．1μm，熔点高达2050℃，远远超过铝及铝合金的熔点，而且密度很大，约为铝的1．4倍。在焊接过程中，氧化铝薄膜会阻碍金属之间的良好结合，并易造成夹渣。氧化膜还会吸附水分，焊接时会促使焊缝生成气孔。这些缺陷，都会降低焊接接头的性能。为了保证焊接质量，焊前必须严格清理焊件表面的氧化物，并防止在焊接过程中再氧化，对熔化金属和处于高温下的金属进行有效的保护，这是铝及铝合金焊接的一个重要特点。具体的保护措施是： a焊前用机械或化学方法清除工件坡口及周围部分和焊丝表面的氧化物； b焊接过程中要采用合格的保护气体进行保护； c在气焊时，采用熔剂，在焊接过程中不断用焊丝挑破熔池表面的氧化膜。 1.2铝的热导率和比热大，导热快 尽管铝及铝合金的熔点远比钢低，但是铝及铝合金的导热系数、比热容都很大，比钢大一倍多，在焊接过程中大量的热能被迅速传导到基体金属内部，为了获得高质量的焊接接头，必须采用能量集中、功率大的热源，有时需采用预热等工艺措施，才能实现熔焊过程。 1.3线膨胀系数大 铝及铝合金的线膨胀系数约为钢的2倍，凝固时体积收缩率达6．5%－6．6%，因此易产生焊接变形。防止变形的有效措施是除了选择合理的工艺参数和焊接顺序外，采用适宜的焊接工装也是非常重要的，焊接薄板时尤其如此。另外，某些铝及铝合金焊接时，在焊缝金属中形成结晶裂纹的倾向性和在热影响区形成液化裂纹的倾向性均较大，往往由于过大的内应力而在脆性温度区间内产生热裂纹。这是铝合金，尤其是高强铝合金焊接时最常见的严重缺陷之一。在实际焊接现场中防止这类裂纹的措施主要是改进接头设计，选择合理的焊接工艺参数和焊接顺序，采用适应母材特点的焊接填充材料等。 1.4容易形成气孔 焊接接头中的气孔是铝及铝合金焊接时极易产生的缺陷，尤其是纯铝和防锈铝的焊接。氢是铝及铝合金焊接时产生气孔的主要原因，这已为实践所证明。氢的来源，主要是弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材所吸附的水分，其中焊丝及母材表面氧化膜的吸附水分，以焊缝气孔的产生，常常占有突出的地位。 铝及铝合金的液体熔池很容易吸收气体，在高温下溶入的大量气体，在由液态凝固时，溶解度急剧下降，在焊后冷却凝固过程中来不及析出，而聚集在焊缝中形成气孔。为了防止气孔的产生，以获得良好的焊接接头，对氢的来源要加以严格控制，焊前必须严格限制所使用焊接材料（包括焊丝、焊条、熔剂、保护气体）的含水量，使用前要进行干燥处理。清理后的母材及焊丝最好在2－3小时内焊接完毕，最多不超过24小时。TIG焊时，选用大的焊
轨道车辆铝合金车体焊接工艺研究 摘要：轨道车辆车体采用铝合金进行焊接制造，在车体制造技术条件中要求极 为严格，铝合金熔点低、导热系数及热膨胀系数较大，在焊接过程中需要进行大 电流快速焊接的特点，加大了难度；通过在车体生产制造过程中不断探索、改进，逐步提高铝合金车体制造技术；减少焊接中出现的缺陷，从而提高焊接质量和工 作效率。 关键词：轨道车辆；铝合金车体；焊接工艺； 一般情况下，轨道车辆铝合金车体大部件采用挤压铝型材料焊接而成，由于 焊缝都是规则的、纵向的、平直的，所以能够自动焊接。不过铝合金的导热性较大，高出钢材的四倍，膨胀系数也刚出钢材的一倍，所以铝合金车体焊接时，有 很大的变形，且这种变形不好控制。 一、轨道车辆铝合金车体焊接工艺研究 1.工艺要求。一是焊接方法的选择。铝合金的焊接方法有很多种，铝合金车 体焊共采用了熔化极惰性气体的保护焊（MIG）、钨极惰性气体的保护焊（TIG） 和电阻点焊三种焊接方法。二是焊接速度的选择。在焊接时候，对于厚板的焊缝，为了能够保证焊接的质量在焊接的过程中使焊缝充分的融合，并且使焊缝内的气 体充分的溢出，在进行焊接的过程中一般采用较慢的焊接速度和较大的电流进行 焊接，对于薄板焊缝，为了避免焊缝过热，在焊接的过程中一般采用较快的焊接 速度和较小的焊接电流，从而保证焊接的质量。 2.铝合金车体焊接工艺。根据铝合金焊接技术的经验总结及铝合金车体焊接 变形规律，对车体总组装焊接制定了焊接工艺流程：车体预组→焊前尺寸调整→ 焊前清理→自动焊接→焊后打磨。通过上述的焊接工艺流程可以看出，要控制铝 合金车体焊接质量及整体几何尺寸满足技术要求，减小车体的焊后调修量；必须 加强过程控制，通过在预组及焊前尺寸调整过程中对铝合金车体几何尺寸进行预 变形控制，减小车体焊接变形，提高焊接质量。一是车体焊接几何尺寸控制。铝 合金车体焊接过程中，由于焊缝的中心线与结构截面的中性轴（通过重心的轴） 不重合或不对称，导致了车体焊接完成后侧墙发生弯曲变形。这种变形在车体焊 接中主要表现在车体焊接后侧墙直线度、宽度、高度及对角线发生变化，不能满 足技术要求；通过实践从焊接顺序、预变形控制等方面制定了相应的工艺措施， 主要措施如下：（1）在车体焊接顺序方面，为尽量减小焊接不对称引起的变形，焊接方向一致从一端向另一端焊接；焊接时要对称焊接，一二位侧同时焊接。（2）在预变形控制方面主要是在焊接前通过专用工艺装备及测量设备测量出车 体侧墙直线度、车体宽度、高度及断面对角线，根据记录数据分析，通过手拉葫芦、工艺顶杆等工具对车体进行预制变形。二是焊前变形控制。概括起来，焊前 变形控制方法分为三种：（1）预拉伸法，其有加热拉伸和机械拉伸两种途径；（2）预变形法或者反变形法；（3）刚性固定组装法，采用夹具或刚性胎具等。 通常情况下，大部件均采用整体反变形技术、压铁反变形技术、大刚度卡具防变 形技术等。研究发现，通过数值模拟计算和预拉伸焊接试验的方法，能够有效控 制铝合金焊接板纵向残余应力，此外平面变形以及纵向挠娶的程度也大幅度降低。在铝合金车体生产的过程当中，在横向上压惊铝合金防止其横向变形。但是仅通 过这种措施是远远不够的在刚性固定工装完全松开之后，变形一定会反弹，如果 这个时候再次实施焊接，反变形量还会加大，所以也需要实施预留反变形措施。 简单来说，当焊完一侧准备焊另一侧之前，要预留一定的反变形量。所以，控制
铝合金焊接技术 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. MIG、TIG能够得到良好的焊接接头，但是，这两种方法却有熔透能力差、焊接变形大、生 产效率低等缺点。近年来，很多科技工作者开始探讨铝合金焊接的新方法，如激光焊、双光 束激光焊、激光-电弧复合焊以及搅拌焊摩擦等，下面主要介绍这四种焊接方法的主要特点。 1、铝合金的激光焊 随着大功率、高性能激光加工设备的不断开发，铝合金激光焊接技术发展很快，与传统的 TIG、MIG焊相比，激光焊接铝合金具有以下优点； （1）能量密度高，热输入量小，焊接变形小，能得到熔化区和热影响区窄而熔深大的焊缝； （2）冷却速度快，能得到组织微细的焊缝，故焊接接头性能良好； （3）焊接速度快、功能多、适应性强、可靠性高，且不需要真空装置，所以在焊接精度、 效率、自动化等方面具有无可比拟的优势。 激光有很高的能量密度，焊接铝合金可以有效防止传统焊接工艺产生的缺陷，强度系数提高 很大。但激光器功率一般都比较小，对铝合金厚板的焊接困难，同时铝合金表面对激光束的 吸收率很低，要达到深熔焊时存在阀值问题，所以工艺上有一定难度。 2、铝合金的激光-电弧复合焊 虽然激光焊接铝合金有许多优势，但仍存在较大的局限性，如设备成本高、接头间隙允许度 小、工件准备工序严等。为了更有效地焊接铝合金，人们发展了激光-电弧复合焊工艺。激 光-电弧复合主要是激光与TIG电弧、MIG电弧及等离子体复合。铝合金激光-电弧复合焊
工艺文件 文件编号艺692通用—047 文件名称铝合金车体焊缝渗透探伤工艺规程产品型号名称 零(部)件图号 编制 审核 工艺处长 批准 年月日
铝合金车体焊缝渗透探伤工艺 规程产品型号名称零(部)件名称零(部)件图号文件编号 艺692通用-047 铝合金车体焊缝渗透探伤工艺规程 １主题内容与适用范围 ⒈１本规程规定了铝合金车体焊缝渗透探伤技术条件和工艺方法。 ⒈２本规程适用于铝合金车体焊缝表面开口性缺陷的检验。 2 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本规程中引用而构成为本规程的条文。本规程出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本规程的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 EN571 渗透试验 EN30042 铝和适用于焊接的铝合金电弧焊连接缺陷评价等级的准则 ZB H24 002—89 渗透探伤用A型灵敏度对比试块 ZB J04 003—87 控制渗透探伤材料质量的方法 ZB J04 005—87 渗透探伤方法 GB 5097—85 黑光源的间接评定方法 3术语 ⒊1 渗透探伤：渗透探伤是一种以毛细管作用原理为基础的检查表面开口缺陷的无损探伤方法。 ⒊2 荧光渗透探伤：荧光渗透探伤是利用紫外线来激发荧光物质，使其发出可见光，并利用物理学中毛细管作用原理，将具有强力渗透的溶剂渗入到工件表面微细的开口缺陷内，然后，去除多余的渗透剂，再附有较强吸附能力的显像剂，在紫外线辐照下，发出荧光物质。 4 人员要求 ⒋１探伤人员必须具有高中、技校或中专及以上学历；视力（包括矫正视力）达到⒈０及以上，非色盲；责任心强，热爱探伤工作。 ⒋２探伤人员必须取得铁道部无损检测人员技术资格鉴定考核委员会颁发的渗透探伤技术资格证书。并掌握一定的材料和焊接基础知识（特别是本结构件的有关知识），具有足够的焊缝渗透探伤经验。
第九章铝及铝合金MIG焊设备和工艺 第一节 MIG焊接工艺的定义 MIG焊接是目前发展速度最快的一种弧焊工艺，起源于美国，1948年被首次应用于工业领域。MIG焊通常被定义为丝状电极的金属极电弧焊，在焊接过程中，惰性气体覆盖住焊接区域，避免熔化金属的氧化。焊接电弧的起弧过程为焊丝接触导电嘴获得电压，和设备地线构成焊接回流，使电弧能够在焊丝端部和工件之间燃烧，焊接保护气体通过喷嘴流出，覆盖住焊接区域，形成焊接冶金过程，原理如图9-1所示。 图9-1 MIG焊理论定义 第二节 MIG焊接设备 MIG焊接设备主要由焊接电源、控制器、送丝机、焊枪、封装套管、地线等构成，每部分作用如下： 一、焊接电源 焊接电源的作用是向焊接过程提供焊接能量，它将电网输入的3相、380V高电压、10A以下低电流转换为40V以下低电压和330A以下大电流。MIG焊接电源有三种，抽头式、可控硅式、逆变式。抽头式和可控硅式焊接电源属于低挡次焊接电源，只能做普通碳钢焊接使用。对于焊接铝合金结构，目前普遍使用逆变数字式焊接电源。其可实现焊接输出电流波形任意可调，能精确控制熔滴的过渡，实现平稳焊接。 逆变数字焊机的工作原理不同于常规焊接电源，从电网来的电压首先被整流成直流电，
然后，为了电源转换的需要，通过开关的开通、关断将电流切成窄窄的一段段，这种方法叫时钟控制，也叫斩波。这种快速的开、关控制，是由晶体管的快速电子开关实现的。世界上第一台晶体管逆变器的时钟频率大约在25千赫兹左右，随着今天晶体管的高速发展，100千赫兹以上的开关频率都已经成为现实，可以更加精确地把直流斩成各种方式的方波交流。同时在变压器次级输出交流方波，再进行二次整流，输出焊接电压。在此电流转换过程中，变压器大小，取决于电流变换的频率，频率越高，变压器体积可以做到更小，从而实现轻便电源。 对于数字电源，采用的很多电子元件如整流器、电抗器、电容都是由控制器电子触发的，因此对于数字焊接电源，控制器和功率单元一样重要，电流由斩波器控制，改变电流输入、输出时间的比率，就能改变输出电流。改变电抗器的频率，也能调整电流的大小。为了产生脉冲电流，可以周期性地改变电流输入、输出时间的比率，实现输出脉冲电流的目的，逆变数字焊机的主电路如图9-2所示。 图9-2 逆变MIG焊接设备主电路图 在图9-2 中，交流输入电压经380V经三相整流桥整流变为直流电压，整流后的直流电压经滤波电容进行滤波，直流电压经逆变器（IGBT、主变MTr）变成高频交流电压，次极整流二极管将逆变器输出的交流电压变为直流电压，直流电抗器对次极整流后的直流电压进行平滑滤波，焊机（+、—）输出平滑的直流电压（或直流脉冲电压）。 二、送丝单元 送丝单元保证焊接过程中，焊丝送进的速度和焊丝的熔化速度相匹配。焊丝从送丝机单元的焊丝导入嘴进入，经送丝轮向前导送焊丝，再经过送丝轮前面的导向嘴，以固定的方向将焊丝送入焊枪软管。送丝轮由一个旋转速度可无极调节的直流马达驱动，如图9-3所示。现代焊接允许控制焊接过程，送丝速度由速度计测量并且根据负载进行控制。MIG 焊标准送
铝合金焊接工艺 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】
铝合金焊接工艺 铝合金具有较高的比强度、断裂韧度、疲劳强度和耐腐蚀稳定性，并且工艺成形性和焊接性能良好，MIG焊是铝合金焊接的主要方法之一。由于铝合金表面华丽的色泽等诸多优点而被广泛应用于航空、航天及其它运载工具的结构材料；如运载火箭的液体燃料箱，超音速飞机和汽车的结构件以及轻型战车的装甲等。本文主要研究了MIG焊接6063铝合金的工艺方法。 焊接材料 焊接所采用的母材为6063铝合金，焊接壁厚在3mm以上时，开V形坡口，夹角为60°～70°，空隙不得大于1mm，以多层焊完结；焊丝所用的材料为5356铝合金焊丝；壁厚在3mm以下时，不开坡口，不留空隙，不加填充丝；焊接薄铝件, 最好是用低温铝焊条WE53。 焊前准备 坡口加工 铝材可采用机械或等离子弧等方法切割下料。 坡口加工采用机械加工法。加工坡口表面高应平整、无毛刺和飞边。 坡口形式和尺寸根据接头型式，母材厚度、焊接位位置、焊接方法、有无垫板及使用条件。 焊接工艺参数的选择 应在焊接工艺规程规定的范围内正确选用焊接工艺参数
表1手工钨术氩弧焊接工艺参数 焊前清洗 首先，用丙酮等有机溶液除去油污，两侧坡口的清理范围不小于50mm，坡口及其附近（包括垫板)的表面应用机械法清理至露出金属光泽。焊丝去除油污后，应采用化学法除去氧化膜，可用5%～10%的NaOH溶液在70℃下浸泡30～60s，清水冲洗后，再用10%的HNO3常温下浸2min，清水冲洗干净后干燥处理。清理后的焊件、焊丝在4h内应尽快完成施焊。 焊接工艺要求 定位焊缝应符合下列规定： 1）焊件组对可在坡口处点焊定位，也可以坡口内点固。焊接定位焊缝时，选用的焊丝应与母材相匹配。 2）定位焊缝就有适当的长度，间距和高度，以保证其有足够的强度面不致在焊接过程中开裂。 3）定位焊缝如发现缺陷应及时处理。对作为正式焊缝一部分的根部定位焊缝，还应将其表面的黑料，氧化膜清除，并将两端修整成缓坡型。
铝合金车轮低压铸造工艺 目录 铝合金车轮低压铸造工艺 1 低压铸造工艺 1.1 低压铸造原理 1.2 低铸汽车铝合金轮的工艺特点 1.3 汽车铝轮低压铸造工艺设计 1.4 汽车铝轮低压铸造模具设计 1.5 铝轮低压铸造工艺过程 1. 模具检查 2. 模具喷砂 3. 模具的准备 4. 模具涂料 5. 涂料性能和配比 6. 涂料的选择 7. 模具的预热和喷涂 1.6 开机前的准备工作 1. 保温炉的准备 2. 陶瓷升液管的准备 3. 设备和工艺工装的准备
1.7 铝车轮低压铸造液面加压规范 1. 加压规范的几种类型 2. 铝车轮低压铸造加压规范的设定 3. 设计铝轮低铸加压曲线的步骤 4. 铝轮低铸工艺曲线实例 1.8 铸件缺陷分析，原因及解决办法 1. 疏松（缩松）的形成与防止 2. 缩孔的形成与防止 3. 气孔的形成与防止 4. 针孔的形成与防止 5. 轮毂的变形原因及防止 6. 漏气的产生原因及防止 7. 冷隔（冷接，对接），欠铸（浇不足，轮廓不清）的形成与防止 8. 凹（缩凹，缩陷）的形成与防止 铝合金车轮低压铸造工艺 铝合金车轮制造技术是多种多样的，而铝车轮的铸造工艺，目前主要有两种：一种是金属型重力铸造，一种是低压铸造。我们主要是做汽车铝合金车轮，制造工艺采用的 是低压铸造。我们教材面向的对象主要是我们公司的员工，所以对工艺技术的介绍是有针对性的，介绍的方法也是不一样的。 1 低压铸造工艺 1.1 低压铸造原理 低压铸造是将铸型放在一个密闭的炉子上面，型腔的下面用一个管(叫升液管)和炉膛里的金属液相通。如果在炉膛中金属液面上加入带压力的空气，金属液会从升液管中
第六章铝及铝合金加热处理工艺 第一节焊前预热 由于铝合金的导热率高，当环境温度较低或材料厚度较大时，为保证焊接质量，一般焊接之前要对焊接区域进行预热，常用的预热方法采用火焰加热。通常预热到90℃即足以保证开始焊接处有足够的熔深，因而不必要在起弧后重新调节电流。一般铝合金预热温度很少超过150℃，因为在较高温度下某些铝合金的性能和热处理状态会受到不利的影响。含4.0%-5.5%镁的铝镁合金（5083、5086和5756）的预热温度一般不应超过90℃，否则会降低其抗应力腐蚀开裂的性能。对于可热处理的合金，预热温度高会扩大软化区范围。 使用AlZnMg合金，预热要尽快横跨200 °C –300 °C的危险温度范围！在此区间预热时间越长，强度损失越大。温度保持时间太长会导致粗晶结构，造成晶间腐蚀抗力下降，因此不要输入太多的热量。晶界对金属晶间滑移起自然阻碍作用，如果金属变的很热，那么结晶粒度就会变大，晶粒间的表面变小，滑面移动障碍物缺乏，金属就会失去它的强度。预热时间和预热温度对强度影响如下： 一、预热时间 预热对不同的铝合金影响有很大的差异，对时效硬化铝合金，预热过大会使强度明显下降，有些铝合金强度下降后，自恢复能力很强，如AlZnMg合金在加热强度损失后，能够在30天左右很快恢复到基体强度，但有些铝合金，强度下降后不可恢复。预热时间对铝合金强度的影响也很大，预热时间越长，越容易造成下降的强度不可恢复，因此，生产中，要严格控制预热时间，一般采用快速加热的热源来避免预热时间过长，在加热温度不变的前提下，预热时间对AlZnMg合金强度影响如下： 预热2 min，再冷却到室温的强度值为350 MPa 预热6 min，再冷却到室温的强度值为320 MPa 预热10 min，再冷却到室温的强度值为280 MPa 二、预热温度 对于AlZnMg合金，当材料加热到150 °C时，材料强度变为室温强度的80%，当加热到200°C时，材料强度是室温强度的60% ，当加热到400 °C时，材料强度只为室温强度的10%。因此，不能过分预热金属。材料加热温度的控制主要采用测温笔和点式温度测量计，测温笔
钛合金焊接技术 日期：08-12-10 09:00:09 作者：鲜雪强川航机务部 由于钛合金低重量、强度高、耐腐蚀性优异，又具有与先进复合材料在热学、电化学方面的相容性，一直是航空、宇航工业上应用的重要结构材料。焊接作为钛合金加工中的重要手段，在提高材料利用率、减轻结构重量、降低成本等方面有独特的优势，因此有必要研究飞机结构修理中的钛合金焊接技术。关键词：焊接、疲劳性能、残余应力、疲劳寿命 一、钛合金焊接的重要性 疲劳断裂是材料在交变载荷（或应力）作用下发生的破损断裂。国内外研究表明，飞机结构疲劳破坏是飞机主要破坏形式。早期设计的飞机只考虑静强度问题，直到上个世纪五十年代，随着航空事业的不断发展，飞机性能不断提高，飞机的使用要求不断严格，飞机在使用过程中疲劳破坏与安全可靠性之间的矛盾逐渐暴露出来。 焊接是一种运用（多种情况下为局部）加热或加压手段、添加或不添加填充材料将构件不可拆卸的连接在一起，或在基材表面堆敷覆盖层的加工工艺。焊接技术广泛的应用于国民经济的各个部门，如机械工程、桥梁工程、压力容器船舶工程、航空航天等领域。焊接结构在现代工业中应用越来越广泛，无论是在航天领域还是在一般的工程领域，无论是小部件还是大型结构，都在不断扩大焊接结构的比重。例如，飞机中央翼焊接下壁板是关键承力构件，承受机翼传来的弯矩、扭矩、剪力和油箱压力的作用；在国外第四代战斗机中钛合金含量已达到40%左右。而对于钛合金焊接结构疲劳特性与寿命评估技术的研究则是为实现钛合金结构在先进飞机上的合理使用，所必不可少的前提条件之一。 二、焊接区域材料性能的确定 焊接接头由焊缝、热影响区、母材组成，是一种非均质材料，各向异性。热影响区是焊缝到母材的过渡区域，其材料性能也介于焊缝和母材之间。
铝合金车体设计的典型工艺性问题浅析 一、车辆典型结构特点分析 1、车体结构 铝合金车体几种典型结构有：板梁结构、型材结构、钢-铝混搭结构。各种结构具有各自优缺点，制造模式也有区别，结构的先进性和合理性对简化制造的难度、提高生产效率产品、保证质量有重大影响。 1）板梁结构 采用板材和型材结合，大量采用段焊、点焊、塞焊连接的办法。板梁结构最大的优点是保持车体质量最低，缺点是制造工艺繁琐、自动化程度低、外观平整度较差。 车型举例：重庆单轨车、上海中低速磁悬浮实验车、北京机场线、科技部100%低地板车（车顶），又如其深圳、沙特、广佛、上海6/8号线等城铁车辆的端墙结构，均采用板梁结构。 图1-1重庆车体结构和断面图 图1-2重庆端墙图1-3典型板梁结构端墙 2)型材结构
双层闭式型材是目前高速车和A 型、B 型城铁铝合金车辆普遍采用的铝合金车体结构。 优点：由于大量使用插口型材，便于自动焊作业；通过T 型槽和灵活的断面设计，使结构简 化，制造效率提高；能获得理想的外观平整度。 车型举例： 所有C R H 高速车整体结构、大多数A 型和B 型铝合金城铁车辆的底架、侧墙、车顶结构。 图1-4深圳A 型地铁车体结构 3)钢-铝混合结构 部分城铁车辆中，底架铝结构整体或者牵枕缓部分采用钢结构，其余全部采用铝结构。 钢铝之间通常使用铆钉铆接。优点：有利于增加车体强度，减小底架焊接作业量，焊接变形减少。缺点：增加了铆接工序，需要占用较多的生产场地，还必须采用涂漆、胶等钢铝隔离措施避免电化学腐蚀问题，生产效率有所降低。 采用钢结构的实例：北京机场线（底架组成）、上海6/8号线车辆（牵枕缓）。 图1-5 上海6/8号线牵枕和底架间的钢铆结构 2、车体挠度问题 车体挠度是车体制造重点保证的尺寸。组成前首先要在工装支撑上预制挠度，车体组成定位底架时要使用下拉装置保证底架和支撑紧密贴严，安装侧墙、车顶时也要保证在和底架
铝合金车体的运用与发展趋势 大连交通大学赵文舒 摘要论述了铝合金车体的特点和发展趋势，总结了铝合金车体制造的关键技术，并对铝合金材料及相关车体产品进行对比分析，指出制造铝合金车体技术方面的问题与未来的趋势与展望。 关键词铝合金车体轨道交通制造技术 APPLICATION AND TENDENCY OF ALUMINUM ALLOY CAR BODIES Abstract The paper illustrates the feature and tendency of aluminum alloy car bodies, and summarizes the key of manufacturing aluminum alloy car bodies, which confirms the status quo and trend of manufacture technique about aluminum alloy car bodies by means of analyzing the materials and products of car bodies. Key word： aluminum alloy car bodies rail transit manufacture technique 1 引言 随着材料技术的研究，城市交通以高速发展，车体的材料与制造将面临越来越多的课题与革新。减轻车体自重，减少环境污染，节约现有能源的必然趋势使得铝合金材料逐渐进入轨道交通的视野。铝合金车体具有重量轻、耐腐蚀、外观平整度好和易于制造复杂美观曲面车体的优点,从而受到世界各城市交通公司和铁道运输部门的欢迎,世界各国逐渐停止制造碳钢车体,转向制造不锈钢和铝合金车体。于是，在铝合金车体制造技术上，人们又要开启新的革命。 2 铝合金材料 铝的密度小，仅为2.7（属轻金属），约为钢的1/3。由于铝的表面易氧化形成致密而稳定的氧化膜，所以耐蚀性好。铝有较好的铸造性，由于铝的融化温度低，流动性好，易于制造各种复杂外形的零件。铝中加入一种或几种元素后即构成铝合金，铝合金相对于纯铝可以提高强度和硬度，除固溶强化外，有些铝合金还可以热处理强化，使有些铝合金的抗拉强度可超过600MPa，与低碳钢相比，比强度则胜过某些合金钢。铝合金是纯铝加入一些合金元素制成的，如
铝及铝合金焊接工艺的现状和发展趋势参考文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
铝及铝合金焊接工艺的现状和发展趋势 参考文本 使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 对铝及铝合金焊接特点进行分析，比较了TIG、MIG、 PAW不同焊接方法焊接铝及其合金时的优缺点。通过搅拌 摩擦焊及变极性焊接两种焊接工艺的介绍，结合本企业产 品，对两种焊接方法的应用进行了展望。随着科学技术的 发展，低密度、高强度金属材料越来越多地得到应用，铝 合金以其低温特性、质量轻、强度高的优点，已经被广泛 应用在航空航天、机车和民用工业中，成为一种重要的加 工材料。在铝合金的加工过程中，铝合金的焊接是其中一 个重要的加工环节。铝合金导热快在空气中容易被氧化， 其表面形成一层致密、难熔、体积质量大的氧化膜，阻碍 基体金属的熔合。所以对于铝合金焊接必须可靠清理其表
面致密氧化膜，才能保证正常的焊接。 目前铝合金的焊接方法有交流TIG、直流氩弧TIG、熔化极气体保护焊MIG、穿孔变极性等离子焊接、真空电子束和激光以及搅拌摩擦焊等，但应用较多的仍然是交流TIG 和MIG两种方法，其余的不是工艺或设备不成熟，就是设备价格昂贵、应用场合受限制等因素而没有得到广泛应用。在此通过对铝及其合金焊接特点及常用焊接方法的分析，对目前比较先进的铝合金焊接技术一搅拌摩擦焊和变极性焊接进行简要介绍。 铝及其合金的焊接特点 1.1.采用热量集中的焊接特点 从物理性能上看，铝及其合金具有导热性强而热量大，线膨胀系数大，熔点低和高温强度小等特点。焊接时，首先必须采用能量集中的热源，以保证熔合良好；其次，要采用垫板和夹具，以保证装配质量和防止焊接变
上海明珠二号线地铁铝合金车体焊接工艺(图) 乔红云 (中国南车集团株洲电力机车厂,湖南株洲412001) 摘要:从生产环境、焊前准备、规范参数等方面介绍了上海明珠二线地铁铝合金车体焊接的工艺特点,指出了铝合金车体焊接要注意的一些问题。 关键词:铝合金;焊接工艺;车体 中图分类号:TG457. 14 ,U270. 32 文献标识码:B 上海明珠二号线地铁车体在焊接作业过程中出现了一些焊接质量方面的问题,在研究和解决这些问题的过程中,发现了铝合金车体焊接作业的一些特点。针对这些特点采取了相应的改进措施。 1 铝合金车体焊接概述 上海明珠二线地铁车体全部采用铝合金材料,实现了地铁车辆强度和轻量化的结合。车体焊接采用的主要焊接工艺为手工MIG焊和自动MIG焊,其母材、焊丝、保护气体、焊接设备见表1。母材和焊丝的主要化学成分见表2。 表1 铝合金车体MIG焊焊接材料 表2 母材和焊丝的主要化学成分% 不同牌号母材及其化学成分焊丝化学成分
2 生产储存环境和辅助材料使用的要求 2. 1 生产储存温度湿度的要求 铝合金的生产和储存环境必须防尘、防水、干燥。环境温度通常控制在5 ℃以上, 湿度控制在70 % 以下。 应尽量保证焊接环境的湿度不能太高,湿度过高会使焊缝中气孔的产生几率明显增加,从而影响焊接质量。空气的剧烈流动会引起气体保护不充分,从而产生焊接气孔,可设置挡风板以避免室内穿堂风的影响。 2. 2 焊丝及送气软管的使用要求 对焊材的使用应该注意:铝焊丝要与钢焊材分开储存,使用期不超过1a 。焊接完成后,要在焊机中取出焊丝进行密封处理,防止污染。不同材质的送气软管抵抗湿气进入的能力不同,尤其在送气压力高时,送气软管的影响更明显。送气软管最好使用特富龙软管(Teflon) 。 2. 3 工装的选用 铝合金焊接最好选用点接触形式的工装,以减小工装与工件的接触面积。如果工装对工件是面接触,就会很快带走工件的热量,加速了熔池的凝固,不利于焊缝气孔的排除。工装液压系统的压力最好控制在9～9. 5 MPa 。 压力过小达不到预设反变形的目的,但是压力过大,又会使铝合金结构的拘束度增大。由于铝合金的线胀系数大,高温塑性差,焊接时易产生较大的热应力,可能会使铝合金结构产生裂纹。 3 焊丝及保护气体的选用 3. 1 焊丝的选用 对于6005A、6082、5083 母材来说,选择的焊丝牌号为5087/ AlMg4. 5MnZr ,5087 焊丝不仅抗裂性能好,抗气孔性能优越,而且强度性能也很好。对于焊丝规格的选择,优先选择大直径规格的焊丝。同样的焊接填充量即同等重量的焊丝,大规格焊丝较小规格焊丝的表面积要小很多,因此,大规格焊丝较小规格焊丝的 表面污染要少即氧化区域要小,焊接质量更容易达到要求。另外大直径焊丝的送丝过程更容易操作。对于8 mm 以下板厚的母材一般采用1. 2 mm直径的焊丝,对于8 mm 及以上板厚的母材采用1. 6 mm 直径的焊丝。自动焊机采用 1. 6 mm直径的焊丝。 3. 2 保护气体的选用 Ar100 %的特点是电弧稳定、引弧方便,对于8mm以下板厚的母材一般采用Ar100 %进行焊接。对于8 mm 及以上板厚的母材和气孔要求高的焊缝,采用Ar70 % + He30 %进行焊接。氦气的特点在于:9 倍于氩气的导热性,焊接速度更快,气孔率减少,熔深增加。厚板焊接时,Ar100 %和Ar70 % +He30 %的熔深状况见图1。气体的流量选择不是越大越好,流量过大会造成紊流,导致熔池保护不充分,空气与熔敷金属发生反应,会改变焊缝组织,使性能下降,而且产生焊接气孔的倾向增加。
铝合金焊接的几种先进工艺:搅拌摩擦焊、激光焊、激光- 电弧复合焊、电子束焊。针对于焊接性不好和曾认为不可焊接的合金提出了有效的解决方法,几种工 艺均具有优越性,并可对厚板铝合金进行焊接。 关键词: 铝合金搅拌摩擦焊激光焊激光- 电弧复合焊电子束焊 1 铝合金焊接的特点 铝合金由于重量轻、比强度高、耐腐蚀性能好、无磁性、成形性好及低温性能好等特点而被广泛地应用于各种焊接结构产品中,采用铝合金代替钢板材料焊接,结构重量可减轻50 %以上。 铝合金焊接有几大难点: ①铝合金焊接接头软化严重,强度系数低,这也是阻碍铝合金应用的最大障碍; ②铝合金表面易产生难熔的氧化膜(Al2O3 其熔点为2060 ℃) ,这就需要采用 大功率密度的焊接工艺; ③铝合金焊接容易产生气孔; ④铝合金焊接易产生热裂纹; ⑤线膨胀系数大,易产生焊接变形; ⑥铝合金热导率大(约为钢的4 倍) ,相同焊接速度下,热输入要比焊接钢材大 2～4 倍。 因此,铝合金的焊接要求采用能量密度大、焊接热输入小、焊接速度高的高效 焊接方法。 2 铝合金的先进焊接工艺 针对铝合金焊接的难点,近些年来提出了几种新工艺,在交通、航天、航空等行业得到了一定应用,几种新工艺可以很好地解决铝合金焊接的难点,焊后接头性能良好,并可以对以前焊接性不好或不可焊的铝合金进行焊接。 2. 1 铝合金的搅拌摩擦焊接 搅拌摩擦焊FSW( Friction Stir Welding) 是由英国焊接研究所TWI ( The Welding Institute) 1991 年提出的新的固态塑性连接工艺[1～2 ] 。图1为搅拌 摩擦焊接示意图[3 ] 。其工作原理是用一种特殊形式的搅拌头插入工件待焊部位,通过搅拌头高速旋转与工件间的搅拌摩擦,摩擦产生热使该部位金属处于热塑性 状态,并在搅拌头的压力作用下从其前端向后部塑性流动,从而使焊件压焊在一起。图2 为搅拌摩擦焊接过程[4 ] 。由于搅拌摩擦焊过程中不存在金属的熔化,是一种固态连接过程,故焊接时不存在熔焊的各种缺陷,可以焊接用熔焊方法难以焊接的有色金属材料,如铝及高强铝合金、铜合金、钛合金以及异种材料、复合材料 焊接等。目前搅拌摩擦焊在铝合金的焊接方面研究应用较多。已经成功地进行了搅拌摩擦焊接的铝合金包括2000 系列(Al- Cu) 、5000 系列(Al - Mg) 、6000 系列(Al - Mg - Si) 、7000 系列(Al - Zn) 、8000 系列(Al - Li) 等。国外已经.进入工业化生产阶段,在挪威已经应用此技术焊接快艇上长为20 m 的结构件,美国洛克希德·马丁航空航天公司用该项技术焊接了铝合金储存液氧的低温容器火箭结 构件。 铝合金搅拌摩擦焊焊缝是经过塑性变形和动态再结晶而形成,焊缝区晶粒细化,无熔焊的树枝晶,组织细密,热影响区较熔化焊时窄,无合金元素烧损、裂纹和气孔等缺陷,综合性能良好。与传统熔焊方法相比,它无飞溅、烟尘,不需要添加焊丝和保护气体,接头性能良好。由于是固相焊接工艺,加热温度低,焊接热影响区显微组织变化小,如亚稳定相基本保持不变,这对于热处理强化铝合金及沉淀强化铝合金非常有利。焊后的残余应力和变形非常小,对于薄板铝合金焊后基本不变形。与
铝合金车体焊接技术特点及焊接注意事项（1）铝合金与氧的亲和力很强 在空气中极易与氧结合生成致密而结实的氧化铝薄膜，厚度约为0.1μm，熔点高达2050℃，远远超过铝及铝合金的熔点，而且密度很大，约为铝的1.4倍。在焊接过程中，氧化铝薄膜会阻碍金属之间的良好结合，并易造成夹渣。氧化膜还会吸附水分，焊接时会促使焊缝形成气孔。这些缺陷，都会降低焊接接头的性能。为了保证焊接质量，焊前必/须严格清理焊件表面的氧化物，并防止在焊接过程中再次氧化，对熔化金属和处于高温下的金属进行有/效地防护，这是铝及铝合金焊接的一个重要特点。具体的保护措施是：焊前使用机械打磨或化学方法D40清/除工件坡口及周围部分的氧化物；焊接过程中要采用合格的保护气体进行保护（例如百/分之99.99Ar）。 (2)铝合金的导热率和比热大 铝及铝合金的导热系数、比热容都很大，在焊接过程中大量的热能被迅速传导到集体金属内部，为了获得高质量的焊接接头，必/须采用能量集中、功率大的热源，8mm及以上厚板需采用预热等工艺措施，才能够实现熔焊过程。 （3）铝合金车体的线膨胀系数大 铝及铝合金的线膨胀系数约为钢的2倍，凝固时体积收缩率达百/分之6.5～6.6，因此易产生焊接变形。防止变形的有/效措施是除了选择合理的工艺参数和焊接顺序外，采用适宜的焊接工装也是非常重要的，焊接薄板时尤其如此。另外，某些铝及铝合金焊接时，在焊缝金属中形成结晶裂纹的倾向性和在热影响区形成液化裂纹的倾向性均较大，往往由于过大的内应力而在脆性温度区间内产生热裂纹，这是铝合金，尤其是高强度铝合金焊接时z常见的严重缺陷之一。在实际焊接现场中防止这类裂纹的措施主要是改进接头设计，选择合理的焊接工艺参数和焊接顺序，采用适应母材特点的焊接填充材料等。 （4）铝合金部件焊接时容易形成气孔
铝合金焊接工艺规范 技术部 编制 审核 批准 ××工业有限公司 2012.6.26
前言 本规范根据××工业有限公司，定制与实施设计规范、工艺规范、试验规范的要求，按《企业标准编写的一般规定》，为明确铝合金焊接的工艺要求而制定。 本规范是公司在铝合金焊接中的经验总结，对于生产起指导作用。 本规范编制部门：技术部 本规范制定日期：2012－6－26。
一、目的 为规范焊工操作，保证焊接质量，不断提高焊工的实际操作技术水平,特编制本规范。 二、编制依据 1. GB/T 985.3 《铝及铝合金气体保护焊推荐坡口》 2. GB/T10858-2008《铝及铝合金焊丝》 3. GB/T24598-2009《铝及铝合金熔化焊焊工技能评定》 4. GBT3199-2007 《铝及铝合金加工产品贮存及包装》 5. GBT22087-2008《铝及铝合金弧焊接头缺欠质量》 6.有关产品设计图纸 三、焊前准备 3.1 焊接材料 铝板 3A21(原LF21)及铝合金型材。 焊丝：S311铝硅焊丝 ER4043 直径φ2，φ3，焊丝应有制造长的质量合格证，领取和发放由管理员统一管理。铝硅焊丝抗裂性好，通用性大。 3.2 氩气 氩气瓶上应贴有出厂合格标签，其纯度≥99.99%，所用流量8-16升/分钟，气瓶中 的氩 气不能用尽，瓶内余压不得低于0.5MPa ，以保证充氩纯度。氩气应符合 GB/T4842-1995。 3.3 焊接工具 ①采用交流电焊机，本厂用WSME-315(J19)。 ②选用的氩气减压流量计应开闭自如，没有漏气现象。切记不可先开流量计、后开气 瓶，造成高压气流直冲低压，损坏流量计；关时先关流量计而后关氩气瓶。 ③输送氩气的胶皮管，不得与输送其它气体的胶皮管互相串用，可用新的氧气胶皮管
铝合金焊接技术的问题和对策 一、铝合金焊接技术铝合金具有高比强度、高疲劳强度以及良好的断裂韧性和较低的裂纹扩展率，同时还具有优良的成形工艺性和良好的抗腐蚀性，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已被大量应用。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域。 不过，铝合金本身的特性使得其相关的焊接技术面临着一些亟待解决的问题：表面难熔的氧化膜、接头软化、易产生气孔、容易热变形以及热导率过大等。传统的铝合金焊接一般采用TIG焊或MIG焊工艺，虽然这两种焊接方式能量密度较大，焊接铝合金时能获得良好的接头，但仍然存在熔透能力差、焊接变形大、生产效率低等缺点，于是人们开始寻求新的焊接方法，20世纪中后期激光技术逐渐开始应用于工业。欧洲空中客车公司生产的A340飞机机身，就采用激光焊接技术取代原有的铆接工艺，使机身的重量减轻18 %左右，制造成本降低了近25 %。德国奥迪公司A2和A8全铝结构轿车也获益于铝合金激光焊接技术的开发和应用。这些成功的事例大大促使对激光焊接铝合金的研究，激光技术已经成为了未来铝合金焊接技术的主要发展方向。激光焊接具有功率密度高、焊接热输入低、焊接热影响区小和焊接变形小等优点，使其在铝合金焊接领域受到格外的重视。 二、铝合金激光焊接的问题和对策铝合金表面的高反射性和高导热性 这一特点可以用铝合金的微观结构来解释。由于铝合金中存在密度很大的自由电子，自由电子受到激光（强烈的电磁波）强迫震动而产生次级电磁波，造成强烈的反射波和较弱的透射波，因而铝合金表面对激光具有较高的反射率和很小的吸收率。同时，自由电子的布朗运动受激而变得更为剧烈，所以铝合金也具有很高的导热性。 针对铝合金对激光的高反射性，国内外已作了大量研究，试验结果表明，进行适当的表面预处理如喷砂处理、砂纸打磨、表面化学浸蚀、表面镀、石墨涂层、空气炉中氧化等均可以降低光束反射，有效地增大铝合金对光束能量的吸收。另外，从焊接结构设计方面考虑，在铝合金表面人工制孔或采用光收集器形式接头，开V形坡口或采用拼焊(拼接间隙相当
铝合金车体氩弧焊焊接工艺 0 前言 铝合金车体具有重量轻、耐腐蚀、外观平整度好和易于制造复杂美观曲面车体的优点,因而受到世界各城市交通公司和铁道运输部门的欢迎,在世界范围内,生产制造铝合金车体是铁路运输事业和城市轨道车辆发展的必然趋势。 1 铝合金的焊接特点 铝合金材料具有活性强、热导率和比热容大（均约为碳素钢和低合金钢的两倍多）、线膨胀系数大、收缩率高等特点，决定了铝合金焊接有其自身的特点。 1）极易氧化。 铝与氧的亲和力极大，常温下极易氧化，在母材表面生成的氧化铝（Al2O3）熔点高、组织致密、非常稳定。焊接时该氧化膜阻碍母材的熔化和熔合，易出现未焊透、未融合缺陷；氧化膜的比重大，不易浮出表面，易生成夹渣缺欠；表面氧化膜（特别是有MgO存在的不很致密的氧化膜）可吸附大量的水分而成为焊缝气孔形成的重要原因。 2）热导率和比热容大，导热快 尽管铝合金的熔点远比钢低，但是在焊接过程中，大量的热量被迅速传导到基体金属内部，消耗于熔化金属熔池外，这种无用能量的消耗要比钢的焊接更为显著。为了获得高质量的焊接接头，应当尽量采用能量集中、功率大的热源，有时也可采用预热
等工艺措施。 3）线膨胀系数大，收缩率高 铝合金的线膨胀系数约为钢的两倍，凝固时体积收缩率达6.5%--6.6%，焊接时焊件的变形和应力较大，熔池凝固时容易产生缩孔、缩松、热裂纹及较高的内应力。生产中可采用调整焊丝成分、选择合理的工艺参数和焊接顺序、适宜的焊接工装等措施防止热裂纹的产生。 4）氢的溶解度存在突变 铝及铝合金在液态能溶解大量的氢，固态几乎不溶解氢。在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中，氢来不及溢出，极易形成氢气孔。氢是铝合金焊接时产生气孔的主要原因。弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分，都是焊缝中氢气的重要来源。因此，对氢的来源要严格控制，以防止气孔的形成。 5) 光、热的反射能力较强 铝合金对光、热的放射能力较强，固、液转态时，没有明显的色泽变化，焊接操作时判断较难。 6）合金元素蒸发和烧损 某些铝合金含有低沸点的合金元素（如Mg、Zn等），这些元素在高温下容易蒸发烧损，从而改变焊缝金属的化学成分，降低焊接接头的性能。 2 铝合金的焊接方法 铝及铝合金具有较好的冷热加工性能和焊接性，几乎各种焊