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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。
鋁及鋁的焊接工藝鋁及鋁合金的焊接特點(1)鋁在空氣中及焊接時極易氧化，生成的氧化鋁（Al2O3）熔點高、非常穩定，不易去除。
阻礙母材的熔化和熔合，氧化膜的比重大，不易浮出表面，易生成夾渣、未熔合、未焊透等缺欠。
鋁材的表面氧化膜和吸附大量的水分，易使焊縫產生氣孔。
焊接前應采用化學或機械方法進行嚴格表面清理，清除其表面氧化膜。
在焊接過程加強保護，防止其氧化。
鎢極氬弧焊時，選用交流電源，通過“陰極清理”作用，去除氧化膜。
氣焊時，采用去除氧化膜的焊劑。
在厚板焊接時，可加大焊接熱量，例如，氦弧熱量大，利用氦氣或氬氦混合氣體保護，或者采用大規範的熔化極氣體保護焊，在直流正接情況下，可不需要“陰極清理”。
（2）鋁及鋁合金的熱導率和比熱容均約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍多。
鋁的熱導率則是奧氏體不銹鋼的十幾倍。
在焊接過程中，大量的熱量能被迅速傳導到基體金屬內部，因而焊接鋁及鋁合金時，能量除消耗於熔化金屬熔池外，還要有更多的熱量無謂消耗於金屬其他部位，這種無用能量的消耗要比鋼的焊接更為顯著，為了獲得高質量的焊接接頭，應當盡量采用能量集中、功率大的能源，有時也可采用預熱等工藝措施。
（3）鋁及鋁合金的線膨脹系數約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍。
鋁凝固時的體積收縮率較大，焊件的變形和應力較大，因此，需采取預防焊接變形的措施。
鋁焊接熔池凝固時容易產生縮孔、縮松、熱裂紋及較高的內應力。
生產中可采用調整焊絲成分與焊接工藝的措施防止熱裂紋的產生。
在耐蝕性允許的情況下，可采用鋁矽合金焊絲焊接除鋁鎂合金之外的鋁合金。
在鋁矽合金中含矽0.5％時熱裂傾向較大，隨著矽含量增加，合金結晶溫度範圍變小，流動性顯著提高，收縮率下降，熱裂傾向也相應減小。
根據生產經驗，當含矽5％～6％時可不產生熱裂，因而采用SAlSi (矽含量4．5％～6％)焊絲會有更好的抗裂性。
（4）鋁對光、熱的反射能力較強，固、液轉態時，沒有明顯的色澤變化，焊接操作時判斷難。
高溫鋁強度很低，支撐熔池困難，容易焊穿。
铝及铝合金的焊接工艺技术参数介绍、方法、步骤及注意事项MIG焊铝的工艺难题较多一、为什么MIG答：焊铝的工艺难题主要有：AL2O3 ，（纯铝1）铝及铝合金的熔点低660℃）表面生成高熔点氧化膜（（2050℃），容易造成焊接不熔合；）低熔点共晶物和焊接应力，容易产生焊接热裂纹；（2（3）母材、焊材氧化膜吸附水分，焊缝容易产生气孔；倍，焊缝熔池的温度场变化大，控制焊缝成型的（4）铝的导热性是钢的3 难度较大；5（）焊接变形较大。
二、铝及铝合金焊接难点膜薄，Al2O3（1）强的氧化能力铝在空气中极易与氧结合生成致密结实的℃，远远超过铝及铝合金的熔点（约0.1μm厚度约。
Al2O3的熔点高达2050倍。
焊接过程中，氧化铝薄膜会阻碍660℃），而且体积质量大，约为铝的1.4焊接时会促使焊缝金属之间的良好结合，并易形成夹渣。
氧化膜还会吸附水分，生成气孔。
因此，焊前必须严格清理焊件表面的氧化物，并加强焊接区域的保护。
倍，铝及铝合金的热导率和比热容约比钢大12（）较大的热导率和比热容焊接铝及铝合金比钢焊接过程中大量的热量被迅速传导到基体金属内部。
因此，要消耗更多的热量，焊前常需采取预热等工艺措施。
6.5%凝固时的体积收缩率达倍，）热裂纹倾向大（3 线膨胀系数约为钢的2生产中常往往由于过大的内应力而产生热裂纹。
左右，因此焊接某些铝合金时，。
用调整焊丝成分的方法来防止产生热裂纹，如使用焊丝HS311形成气孔的气体是氢。
氢在液态铝中的溶解度为）容易形成气孔（4 使原来溶0.04ml/100g℃凝固温度时，而在0.7mL/100g，660氢的溶解度突降至，解于液态铝中的氢大量析出，形成气泡。
同时，铝和铝合金的密度小，气泡在熔池中的上升速度较慢，加上铝的导热性强，熔池冷凝快，因此，上升的气泡往往焊接材料及母材表面氧来不及逸出，留在焊缝内成为气孔。
弧柱气氛中的水分、化膜吸附的水分都是氢的主要来源，因此焊前必须严格做好焊件的表面清理工作。
第二节钨极惰性气体保护电弧焊钨极惰性气体保护电孤焊是一种以钨棒为一个电极，以焊件为另一个电极，用惰性气体（氩、氦或氩与氦的混合）保护两电极之间的电弧、熔池及母材热影响区而实施电弧焊接作业的焊接方法。
因常采用氩气保护，通常简称其为钨极氩弧焊或TIG焊。
钨极氩弧焊具有下列特点：1)焊接时无需使用焊条或熔剂和焊剂，焊接后无需清除残余熔剂或焊渣。
因为氩气可良好地保护电弧、熔池及母材热影响区而不受氧化，氩气本身也不与铝发生物理化学反应。
2)钨极电弧稳定，即使在焊接电流小于10A的情况下，电弧仍可保持稳定，特别适合于焊接铝合金薄板。
3)热源和填充焊丝可分别控制，热输入易于调整。
4)由于填充丝不通过电流，无熔滴过渡，故电弧安静，噪声小，无金属飞溅。
5)交流氩弧焊时具有对母材表面氧化膜的阴极清理作用，特别有利于焊接表面易氧化的铝、镁及其合金。
6)钨极载流（电流）能力较低，生产效率不高。
7)氩气及氦气价格较高，不利于降低生产成本。
8)钨极氩弧焊受作业现场气流影响较大，不适于室外作业。
钨极氩弧焊示意如图2-2-1所示。
图2-2-1钨极氩弧焊示意图1-喷嘴2-钨极3-电弧4-焊缝5-焊件6-熔池7-填充焊丝8-惰性气体一、焊接过程原理1．采用直流电源(1)直流正接(DCSP) 当采用直流正接(DCSP)法焊接铝及铝合金时，工件与电源的正极相连而成为阳极，钨极与电源的负极相连而成为阴极。
此时，钨极的电子发射能力强，可发出大量的电子流，并赋予电子流以能量IU，其中，，为发出来的电子流，U为钨极电子逸出功，由于付出这部分能量，钨极也得以自身冷却。
在电场的驱使下，钨极发射出来的高能电子流高速冲击阳极即焊件，将全部能量交付焊件，使其深熔，形成窄而深的焊缝。
但因电子质量很小，电子流对工件的冲击尚不足以破除工件表面的氧化膜。
与此同时，正离子流奔向阴极即钨极，虽使其发热，但因此时的钨极具有自身冷却功能，钨极不致过热烧损。
(2)直流反接(DCRP) 当采用直流反接(DCRP)法焊接铝及铝合金时，钨极与电源的正极相连而成为阳极，焊件与电源的负极相连而成为阴极，此时，由于焊件表面上存在氧化膜，其电子逸出功较小，易发射电子，因此阴极斑点始终是优先在氧化膜处形成。
铝合金焊接工艺标准一、焊接材料选择1. 根据铝合金材料的规格和焊接要求，选择合适的焊丝和保护气体。
2. 焊丝应符合相关国家标准，表面光滑，无锈蚀和其他杂质。
3. 保护气体应具有高纯度和高流量，以防止焊接过程中出现气孔和裂纹。
二、焊接方法确定1. 根据铝合金材料厚度和焊接接头要求，选择合适的焊接方法，如MIG 焊、TIG焊等。
2. 对于厚板铝合金，可采用多道焊接方法，以保证焊接质量和接头性能。
3. 对于薄板铝合金，可采用单道焊接方法，以提高焊接速度和美观度。
三、焊前准备1. 清理焊接区域，去除表面油污、氧化膜等杂质。
2. 对铝合金材料进行装配定位，确保焊接接头的准确性和稳定性。
3. 检查焊接设备和保护气体，确保其正常运行和纯度符合要求。
四、焊接参数设定1. 根据铝合金材料和焊接方法，设置合适的焊接电流、电弧电压和焊接速度等参数。
2. 根据实际情况，调整保护气体的流量和成分，以保证焊接质量和接头性能。
3. 在焊接过程中，密切关注焊接参数的变化，及时调整以保证焊接质量的稳定。
五、焊接操作要求1. 采用适当的焊接角度和手法，确保焊缝成型美观。
2. 避免在焊接过程中对母材进行过度加热，防止变形和裂纹的产生。
3. 注意观察焊接过程中出现的缺陷，如气孔、裂纹等，及时采取措施防止缺陷扩大。
4. 在焊接完成后，对焊缝进行冷却并检查其外观质量，确保无缺陷产生。
六、焊后处理1. 对焊缝进行修整，去除多余的焊渣和飞溅物，使焊缝光滑美观。
2. 对焊缝进行防腐蚀处理，如涂覆防锈漆或钝化处理等，以提高其耐腐蚀性能。
3. 对焊接区域进行敲击或振动处理，以消除内应力并提高其疲劳性能。
4. 对于重要的焊接结构，进行无损检测，如射线探伤、超声波探伤等，以确保其焊接质量和安全性。
七、质量检验1. 对焊缝进行外观质量检查，包括焊缝成型、表面光滑度、焊渣清理等情况进行检查。
2. 对焊缝进行尺寸检测，包括焊缝宽度、高度、余高等尺寸进行检查。
薄板焊接的焊接方法薄板焊接是一种常见的焊接工艺，适用于各种金属材料的连接和修复。
在实际应用中，薄板焊接的焊接方法有很多种，每种方法都有其特点和适用范围。
下面将介绍几种常见的薄板焊接方法。
首先，电弧焊是一种常用的薄板焊接方法。
电弧焊是利用电弧的热量将焊接材料熔化，然后形成坚固的连接。
在薄板焊接中，电弧焊可以采用手工焊接或者自动焊接。
手工焊接需要焊工手持焊枪进行焊接，适用于小批量生产和修复作业；而自动焊接则是利用焊接机器人或自动焊接设备进行焊接，适用于大批量生产和高精度焊接。
其次，激光焊接是一种高效的薄板焊接方法。
激光焊接利用激光束的热能将焊接材料熔化，然后形成坚固的连接。
激光焊接具有热输入小、变形小、焊缝窄等优点，适用于对焊接质量和外观要求较高的薄板焊接场合。
激光焊接设备通常配备有自动跟踪系统，可以实现对焊接位置的精准控制，提高了焊接的精度和稳定性。
另外，摩擦搅拌焊是一种新型的薄板焊接方法。
摩擦搅拌焊是利用摩擦热和机械作用将焊接材料搅拌熔化，然后形成坚固的连接。
摩擦搅拌焊不需要额外的焊接材料和焊接辅助，可以实现对薄板材料的高效焊接，适用于铝合金、镁合金等难焊材料的连接。
最后，超声波焊接是一种特殊的薄板焊接方法。
超声波焊接利用超声波的振动将焊接材料熔化，然后形成坚固的连接。
超声波焊接具有焊接速度快、热输入小、变形小等优点，适用于对焊接速度和外观要求较高的薄板焊接场合。
综上所述，薄板焊接的焊接方法有很多种，每种方法都有其特点和适用范围。
在实际应用中，需要根据具体的焊接要求和工艺条件选择合适的焊接方法，以确保焊接质量和效率。
希望本文介绍的内容能对您有所帮助。
薄板焊接工艺及焊缝质量控制薄板焊接是指焊接厚度在3mm以下的金属板材，其焊接工艺主要包括手工电弧焊、氩弧焊、激光焊、等离子焊等多种方法。
焊接质量直接影响到金属结构的强度和耐磨性，因此，薄板焊接工艺及焊缝质量控制非常重要。
1. 薄板焊接工艺1.1 手工电弧焊手工电弧焊是一种传统的焊接方法，适用于钢板、不锈钢和铝合金的焊接。
其特点是技术简单，动作自由，但是操作技巧较高，不适用于高精度和高质量要求的焊接。
氩弧焊是利用惰性气体中的氩气来保护焊接区域的一种方法。
氩弧焊需要较高的技术水平，但与手工电弧焊相比，其焊缝质量更高，适用于不锈钢、铝合金等材料的焊接。
同时，由于氩气可以有效地保护焊接区域，因此氩弧焊可以实现清洁、无氧焊接。
1.3 激光焊激光焊是利用激光光束使工件表面熔化来实现焊接的一种方法。
激光焊的特点是焊接速度快、精度高、熔池深度小，热影响区域小，并且可以焊接各种金属材料，适用于高效、高质量要求的焊接。
1.4 等离子焊2. 焊缝质量控制2.1 焊接前的准备工作在进行薄板焊接之前，需要对工件进行准备工作，如清洗、除油、除氧等，以确保焊接区域的干净和无氧。
2.2 材料选择在进行薄板焊接时，需要选择合适的焊接材料以实现最好的焊接质量。
具体选择因焊接工艺和工件材料而异，一般应选择与金属材料相似的焊接材料，以减小焊接接头的应力。
2.3 焊接过程中的工艺控制焊接过程中，需要控制电流、电压、焊接速度等参数，以确保焊缝质量。
同时需要注意焊条或焊丝的存放、使用和干燥。
2.4 焊接后的检验焊接后需要进行焊缝的检验，以检查焊接质量是否符合要求。
常用的焊缝检验方法包括 X 射线波声检验、渗透检验和视觉检验等。
总之，薄板焊接质量受多种因素影响，需要采取合适的焊接工艺和质量控制措施，以确保焊接质量。
同时，还需要合理地进行后处理工作，以保障焊接件的使用寿命。
铝及铝合金焊接工艺研究摘要：有色金属(non-ferrousmetal)，狹义的有色金属又或简称其为非铁金属，是对我国除铁、锰、铬以外的所有金属的统称。
广义的有色金属还包括有色合金。
有色合金是以一种有色金属为基体含量通常大于50%，在其中混合一种或者几种不同的金属元素形成的合成金属。
有色金属是国家实力、航空航天、国防工业和科技发展不可缺少的基本材料和重要战略物资。
没有有色金属，就不能实现农业现代化、工业现代化、国防现代化。
比如，飞机、雷达、火箭、核潜艇、航空母舰等尖端武器，以及先进技术，如原子能、电视、通信、雷达、电子计算机所需的构件或部件，大多由有色金属中以及轻金属和稀有金属构成；此外，没有镍、钴、钨、钼、钒、铌等有色金属，也不能生产合金钢。
有色金属在电力、航空航天等行业的使用量也是非常大的。
有色金属在工业发达国家也属于国家级别战略资源，国与国之间的竞争也非常激烈。
关键词：铝及铝合金；焊接工艺；策略1铝合金的分类硬铝：硬铝就是指以铜为主要合成元素的铝合金，硬铝具有良好的机械性能，强度比其他铝合金要大，而且硬铝的密度小，可以用于制作轻型结构材料。
为了增加铝合金的抗拉强度，需控制合金中铜的含量，铜含量不得超过4%。
锰含量也是影响铝合金硬度的主要成分，铝合金中加入适量锰，主要目的是降低铁与铝发生对抗性，而对铝合金性能产生的影响。
一般的硬铝中，严格控制Mn的含量小于1%。
在硬铝中可以加入少量的钛，合金晶粒得到一定细化。
铝合金合成元素中，镁、铜、硅等元素可快速形成且属于可溶性有机化合物，硬铝合金通过高温加热时，其性能更加优良。
铜铝在高温退火过程中的抗拉性能和强度一般在160Mpa～220Mpa之间，经高温淬火和加速时效后其抗拉强度可提高到312Mpa～460Mpa。
由于硬铝抗腐蚀性能不佳，为增强铝合金的抗腐蚀性，可在硬铝合金外层增加一层保护膜。
硬铝的缺点主要有：(1)硬铝的抗腐蚀性较差，所以一般要在硬铝焊件的表面镀上一层工业纯铝，来保护件不被腐蚀，这种材料被叫做包铝硬铝，当材料有包铝层时，它的强度会因纯铝的厚度降低强度。
铝及铝合金的焊接工艺一、常用铝及铝合金及其分类铝及铝合金按铝制产品形式不同可分为变形铝合金及铸造铝合金。
按强化方式可分为非热处理强化铝合金及热处理强化铝合金。
按合金化系列，可分为工业纯铝、铝铜合金、铝锰合金、铝硅合金、铝镁合金、铝镁硅合金、铝锌镁铜合金等七大类，特种设备常用纯铝、铝锰合金和铝镁合金。
铝锰合金仅可变形强化，其强度比纯铝略高，成形工艺性及耐蚀性、焊接性好。
铝镁合金也仅可变形强化，与其他铝合金相比，铝镁合金具有中等强度，其延性、焊接性能、耐蚀性能良好。
铝在空气和氧化性水溶液介质中，表面会产生致密的氧化铝钝化膜，因而在氧化性介质中具有良好的耐蚀性。
铝在低温下不存在脆性转变，因此铝制设备可用在很低的温度。
二、铝及铝合金的焊接特点1、铝的氧化性铝极易氧化，在常温空气中即生成致密的氧化铝薄膜，焊接时容易造成夹渣，氧化铝膜还会吸附水分，焊接过程中会促使焊缝生成气孔。
因此，焊接时应对熔化金属和高温金属进行有效的保护。
2、铝的线膨胀系数铝的线膨胀系数比较大，约为钢的两倍，铝凝固时的体积收缩率也比钢大得多，铝焊接时熔池容易产生缩孔、缩松、热裂纹及较高的热应力。
3、气孔铝及铝合金液体熔池易吸收氢等气体，若焊后冷却凝固过程中来不及析出，则在焊缝中形成气孔。
4、热影响区的强度下降当母材为变形强化或固溶时效强化时，焊接热影响区强度将下降。
三、焊接方法的选择铝及铝合金适应的方法很多，气焊、钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、等离子弧焊、焊条电弧焊等都适用。
选择焊接方法时，应考虑产品结构特点、制造工艺要求、焊件厚度、铝合金类别、牌号、对焊接接头质量及性能的要求等综合选择。
特种设备施焊时，经常采用钨极氩弧焊和熔化极气体保护焊，这两种焊接方法热量比较集中，电弧燃烧稳定，由于采用惰性气体，保护良好，容易控制杂质和水分来源，减少热裂纹和气孔的发生，焊缝质量优良，钨极氩弧焊一般用于薄板，熔化极气体保护焊用于厚板。
等离子弧焊接的接头性能一般比氩弧焊好，但设备工艺复杂，使用尚不多。
5A06薄板铝合金的手工钨极氩弧焊工艺研究手工钨极氩弧焊是一种常用的焊接方法，适用于薄板铝合金的焊接。
本文将对5A06薄板铝合金的手工钨极氩弧焊工艺进行研究，探讨焊接参数对焊缝质量的影响。
手工钨极氩弧焊是一种热能集中的焊接方法，焊缝的质量受到焊接参数的影响。
首先，焊接电流是决定焊缝形成的主要因素之一、在焊接薄板铝合金时，选择适当的焊接电流可以保证焊缝的充分熔深，但过高的电流会导致焊缝过宽，影响焊缝质量。
因此，需要根据板材厚度和焊接位置合理选择焊接电流。
其次，焊接速度也会影响焊缝质量。
焊接速度过快会导致焊缝过窄，焊接速度过慢会使溶池过深，容易形成缺陷。
因此，在薄板铝合金的手工钨极氩弧焊中，需要根据板材厚度和焊缝要求合理选择焊接速度，以保证焊缝的质量。
此外，钨极的直径和后退角度也会影响焊缝质量。
钨极的直径过大会导致焊缝过宽，而钨极的直径过小会增加焊丝向钨极的接触压力，容易引起熔渣嵌入。
后退角度是钨极与工件表面的夹角，过大的后退角度会导致焊缝过宽，过小的后退角度会增加熔渣进入焊缝的可能性。
因此，在5A06薄板铝合金的手工钨极氩弧焊中，需要根据板材厚度选择适当的钨极直径和后退角度，以保证焊缝的质量。
在实际的焊接过程中，还需要注意保护气体的选择和气体流量的控制。
氩气被广泛应用于钨极氩弧焊中，其具有良好的惰性和热传导性能。
选择适当的氩气流量可以有效保护焊接区域，避免氧化和污染，保证焊缝的质量。
综上所述，5A06薄板铝合金的手工钨极氩弧焊工艺需要根据板材厚度、焊缝要求和实际焊接情况合理选择焊接电流、焊接速度、钨极直径和后退角度，并保证良好的保护气体选择和气体流量控制。
通过合理调整焊接参数，可以得到高质量的焊缝，满足工程要求。
薄板焊接工艺及焊缝质量控制随着现代工业的快速发展，焊接技术的应用日益广泛。
其中薄板焊接技术在汽车工业、航空航天工业、轮船工业、建筑工业等领域得到广泛使用。
本文主要介绍薄板焊接的工艺流程以及焊缝质量控制方法。
一、薄板焊接工艺1. 选择合适的焊接方法薄板焊接的焊接方法主要有TIG焊、MIG/MAG焊、电弧焊、激光焊、等离子焊等。
不同的焊接方法有不同的特点和适用范围。
在选择焊接方法时，应根据材料、焊接要求、工艺条件及经济效益等多方面因素综合考虑。
2. 材料选择及接头设计薄板焊接材料一般为铝合金、不锈钢、碳钢等。
材料选择时应考虑材料的化学成分、力学性能以及腐蚀、热膨胀等因素。
设计接头时应根据焊接方法选择合适的接头形式，如直角接头、搭接接头、对接接头等，并根据工作要求和焊接工艺要求确定接头几何形状和尺寸。
3. 焊接设备和工具准备薄板焊接需要准备焊接设备、工具及相关辅助设备，如TIG/MIG/MAG焊机、刨平机床、钳子、钳夹、夹具等。
4. 清洁和准备工作薄板焊接前应对钢板表面进行清洁处理，包括脱脂、喷砂、磨光等，以消除表面油污、氧化层和焊接区域毛刺等。
同时，应进行板材的平整度检查，确保平整度符合要求。
5. 焊接参数设置焊接参数设置是焊接前必不可少的工作。
应根据焊接材料和板材厚度确定合适的焊接参数，包括电流、电压、送丝速度、气体流量、焊接速度等。
6. 实施焊接在正式实施焊接前，应进行试焊，核对相关参数是否正确。
焊接时，应确保熔池稳定，焊接速度均匀，同时注意避免过度热或太快冷却。
二、焊缝质量控制薄板焊接的焊缝质量直接关系到焊接部件的可靠性和使用寿命。
因此，如何保证焊缝质量是关键。
1. 焊缝尺寸焊缝尺寸是影响焊缝质量的重要因素之一。
应根据焊接材料和件厚度，按照相应的标准确定焊缝尺寸和形状，确保焊缝充分贯穿，并符合工件设计和验收标准要求。
2. 焊缝外观质量焊缝外观质量包括焊缝坡口形状、焊缝的直线度、表面光洁度、焊缝间距、焊缝断面等方面。
作者简介：朱则刚（１９５６－），男，大学本科学历，东风汽车公司工程师，主要从事焊接技术工作。
摘要关键词：：铝及铝合金材料密度低、强度高、热电导率高、耐腐蚀能力强，具有良好的物理特性和力学性能，因而广泛应用于工业产品的焊接结构上。
根据铝及铝合金的性能特点，本文阐述了铝及铝合金焊接的工艺特点和铝及铝合金的焊接方法；以及铝及铝合金常见焊接材料的应用；同时指出了铝及铝合金的焊接工艺和焊接后的处理。
铝合金；焊接方法；性能特点；加工工艺铝及铝合金的性能特点及其焊接加工东风汽车公司朱则刚Aluminum and Aluminum Alloy Performance Characteristics and the Welding Process铝合金焊接技术作为铝合金在工业领域中扩大应用的关键技术之一，必然会得到进一步的发展。
其中应用普遍的脉冲ＭＩＧ，ＴＩＧ焊会随着微处理器（ＭＣＵ）和数字信号处理芯片（ＤＳＰ）为核心的全数字化焊机的不断进步而使更多以前只停留在铝合金焊接理论上的技术变为现实。
激光焊、激光－电弧复合焊、双光束激光焊是近年发展起来的焊接铝合金的新工艺，新兴的搅拌摩擦焊一出现就显示了其焊铝的巨大优势，不久以后很可能会代替ＭＩＧ焊，承担大部分铝合金焊接工作量。
虽然用焊接来连接铝及铝合金产品，仅仅只有５０￣６０年的历史，但是在这短短的几十年时间里，已经发展了完善的铝及铝合金焊接工艺技术。
焊接技术的发展使可焊接铝及铝合金材料范围扩大了。
现在不仅掌握了热处理强化的高强度硬铝合金焊接时的各种难题，且适用于铝及铝合金的焊接方法增多了。
现在除了传统的熔焊、电阻焊、钎焊之外，脉冲氩（氦）弧焊、方波交流钨极氩弧焊、等离子弧焊、真空电子束焊、真空机气保护钎１铝及铝合金的性能特点焊以及扩散焊等都可以很容易地将铝及铝合金焊接在一起。
在大多数情况下使用焊接其它材料所用的普通设备和工艺，就可以进行铝及铝合金焊接，有时也需要特殊的设备和工艺。
综合实验论文————铝及铝合金薄板的焊接工艺设计指导教师：郑曙阳姓名：马延帅学号：080301111学院：材料与化工学院二零一一年十一月五日摘要铝及铝合金具有优异的物理特性和力学性能，其密度小，比强度高，热，电导率高，耐腐蚀能力强，被广泛应用于汽车水箱的焊接结构上。
长期以来，由于焊接方法及焊接工艺参数的选取不当，严重影响了汽车水箱的焊接质量。
本文通过对焊接位置、焊缝坡口、工装、机械加工工艺措施的分析比较，提出了一套符合汽车水箱焊接的工艺方案，较好地解决了存在的问题。
‘关键词：钨极氩弧焊；焊缝质量；目录1.实验材料及试验方法-----------------------------------------------------1 1.1实验材料及焊接参数的选择---------------------------------------11.2金相试样的制备------------------------------------------------------22.试验数据及试验结果-----------------------------------------------------3 2.1金相图及其组织------------------------------------------------------32.2拉伸试验---------------------------------------------------------------53.试验数据分析--------------------------------------------------------------6 3.1力学性能的分析------------------------------------------------------7 3.2金相组织的分析------------------------------------------------------83.3焊接缺陷的分析------------------------------------------------------84.试验结论及建议-----------------------------------------------------------9 4.1实验结论---------------------------------------------------------------94.2建议---------------------------------------------------------------------95.致谢-------------------------------------------------------------------------106.参考文献-----------------------------------------------------------------11引言铝及铝合金具有优异的物理特性和力学性能，其密度小，比强度高，热，电导率高，耐腐蚀能力强，被广泛应用于汽车水箱的焊接结构上。
铝铜合金也称硬铝合金，可热处理时效强化，具有很高的室温强度及良好的高温和超低温性能，因此铝铜合金是工业中应用广泛的金属结构材料之一。
在铝铜系列合金中，多数合金的焊接性能不良，焊接接头强度系数仅为母材的60%，严重制约了铝铜合金在工业中的进一步应用。
LY12铝合金是一种高强、耐热、焊接性相对较好的铝合金，由于国内对其焊接性能研究较少，其主要作为优良的贮箱结构材料，因此，研究LY12铝合金焊接接头组织与性能，有利于进一步扩展LY12铝合金的应用范围。
1.实验材料及试验方法1.1试验材料及参数选择实验材料为板厚6mm 的硬铝L Y12合金，选用铝镁5钛焊丝，焊接设备选择手工钨极氩弧焊，焊接电流选择150A,焊前将材料进行机械打磨取出氧化膜，采用对焊焊缝，V 型坡口，焊后将试样打磨成拉伸试验试样，做拉伸试验。
再将试样焊缝处取一块下来进行处理，做金相图。
（1） 焊接设备：本实验采用的焊接设备是手工钨极氩弧焊，其优点在于设备简单，操作起来方便灵活，适用于焊接薄板，变形小，气孔率低，质量好，要求严格的产品。
（2） 焊丝：本实验选用铝镁5钛焊丝，其优点在于，因为汽车水箱的工作环境恶劣，容易被腐蚀，所以要求水箱具有一定的抗腐蚀能力，而铝镁5钛焊丝中含有Mn 元素的Cr 元素均可以提高焊缝的抗腐蚀能力，再加上其成分和母材相近，符合焊丝的选取原则。
（3） 焊接电流：焊接电流选用交流，优点：在负半波时相当于直流反接，焊接母材处发射电子，而金属氧化物有比母材容易失去电子，所以可以起到去除氧化物的作用；而在正半波时相当于直流正接，可以避免钨极过热引起的焊缝夹钨。
1.2金相试样的制备金相试样的制备包括取样，磨光，抛光，清洗及侵蚀等。
取样：在做完拉伸试验后将焊缝及离焊缝5cm内的部分用锯弓据下来，作为金相试样。
磨光：将金相试样用240号,800号,1000号的砂纸进行粗磨，细磨，精磨。
砂纸的号数越大砂纸越细，号又称为目。
号是指磨料的粗细及每平方英寸的磨料数量,号越高,磨料越细,数量越多。
目数的含义是在1平方英寸的面积上筛网的孔数，也就是目数越高，筛孔越多，磨料就越细，目是一个单位，定义为：每平方英寸面积上有256个眼，每一个眼就叫一目。
所以目数越大，眼就越小。
抛光：将磨光过的金相试样在抛光机上进行抛光，直到试样上看不到划痕为止。
侵蚀：用无水酒精清洗后吹干，再用4％的硝酸溶液进行腐蚀3秒后拿出吹干。
2.实验数据及结果2.1金相图及组织图2-1 焊缝区图2-2 热影响区图2-3 热影响区图2-4 母材（过时效）表2.1 试样上各部分的组织做完拉伸试验对焊缝的断口进行分析，下图为焊缝断口的微观和宏观照片，从断口上看，断裂处没有明显的伸长区，所以应该属于脆性断裂。
图5 断口微观照片图6 断口宏观照片2.2拉伸数据拉伸试验材料名称：L Y12铝合金试验温度：20°C实验湿度：20﹪标距：50mm试验速度：15mm／Min表2.2焊缝力学性能试样号面积最大载荷抗拉强度断裂强度断裂伸长屈服强度弹性模量1 90 9539.95 83.77 83.77 8.96 143 平均值90 9539.95 83.77 83.77 8.96 143图2.2 拉伸试验加载过程图3.试验分析3.1力学性能分析从力学性能分析，L Y12铝合金母材的抗拉强度为415-435Mpa，屈服强度为275-280Mpa，和表2.2比较可知焊缝的抗拉强度和屈服强度均低于母材，从图6焊缝断口宏观照片上可以明显的看到，断口分为两个区域，一部分为亮白的金属光泽区，令一部分是暗色的未熔合区域，而未熔合区的存在减小了拉伸试样的有效承载面积，从而导致焊缝的综合力学性能均低于母材。
未熔合区是指焊缝金属与集体母材或相邻焊道间及焊缝层间的局部残留间隙。
未熔合区的产生一般是由于焊前对接头的清理不够彻底，本次试验出现未熔合区主要是因为采用了双面焊，而在焊完一面焊另一面时对焊缝未进行清理。
3.2金相组织分析从金相组织图上分析，对于L Y12铝合金而言，其强化相主要是沉淀强化相Ɵ（CuAl2）相及S（CuMgAl2）相。
在图1，图2，图3，图4可以看出从焊缝区到母材其组织中得S（CuMgAl2）相逐渐减少，意味着越靠近焊缝区S相及Ɵ相的沉淀强化效果越强，其强度就越高。
3.3焊接缺陷分析（1）氧化铝与氧具有很强的亲合力, 在空气中极易氧化, 生成一层很薄的氧化铝膜。
由于氧化铝的熔点高、比重大、导电性差, 焊接时电弧燃烧不稳定, 不利于填充金属与熔池的熔合, 易产生夹杂等缺陷, 影响焊缝质量。
另外, 氧化膜具有很强的吸附水分的能力, 在高温下水分分解出的氢气是造成焊缝气孔的气体主要来源。
为此, 工件与焊丝表面的氧化膜在焊前必须彻底清除, 并要保证在焊接过程中不再或尽量少生成. 也可在焊接过程中, 借助焊剂清除。
（2）气孔气孔是铝及铝合金焊接时常见的缺陷之一, 通常分为集中气孔和分散气孔两种。
不论哪种气孔, 都不同程度地降低焊缝的强度、塑性和抗蚀性等。
氢是产生焊缝气孔的主要原因。
在焊接过程中, 氢溶解于熔池金属中, 随着温度的升高, 溶解度随之增加. 当熔池冷却时, 溶解度随之降低. 在熔池结晶时, 溶解度发生突变, 几乎降低了20倍。
这时溶池中的氢处于过饱和状态,随着结晶过程的进行, 过饱和的氢由熔池中析出, 并在一些结屏缺陷处聚集形成气泡。
当熔池结品速度较慢时, 所生成的气泡可以浮出, 则不会形成气孔，当熔池结晶足够快速, 气泡来不及形成时, 同样也不会生气孔，只有当气泡形成后, 又来不及浮出, 被留在焊缝中,从而形成气孔。
本次试验中焊缝区金相组织图片上有一些小坑，这些小坑是氢气孔，氢气孔的存在降低了焊缝的强度。
氢气孔的产生是焊接时空气中的氢气在高温时溶于液态熔池，而在焊缝金属冷却过程中由于溶解度降低来不及析出形成。
为了防止气孔可以采取以下措施：①消除氢气来源：严格清除工件与焊丝表面的油污、氧化膜、焊剂要烘干;氩弧焊时要限制氩气的含水量;清洗好的待焊件和焊丝不能放置超过1昼夜。
②选择合理的焊接参数：应该选用较大的焊接电流的较快的焊接速度，以减少熔池的高温停留时间，这样既可以减少氢气的溶入，又可使溶入的氢气来不及形成气泡，从而减少了气孔，此外，大电流可加强电弧吹力，增加熔深，这对防止未焊透和消除坡口表面的气孔是有利的。
（3）裂纹LY12铝合金属于可热处理强化铝合金，而这种铝合金在焊接时容易产生裂纹。
大多数铝合金属于共晶型，决定裂纹产生的主要因素有两个：其一是焊缝金属结晶时脆性温度区间的大小及塑性大小，其二是焊缝金属在脆性温度区间内所承受的焊接应力（主要取决于焊接工艺参数，工件结构和材料性质等），若是焊缝金属在脆性温度区间所承受的焊接应力较大，造成了晶界裂纹而保持下来，就是热裂纹。
（4）其它缺陷铝合金具有高导热性，故要求使用能量集中色的热源，否则易造成未焊透；铝与氧具有很大的亲合力，焊接时极易氧化，生成的氧化膜比重大，熔点高，易造成焊缝夹杂；铝合金在高温时强度很低，很难承受熔池自身的重量，这样就容易造成焊缝的凹陷或穿孔，破坏了焊缝的成型，所以焊接时应该使用垫板衬托。
4.试验结论及建议4.1结论综合上述分析，在保证焊缝处没有缺陷的情况下，LY12的焊接接头的焊缝区强度高于母材，其断裂部位应该在母材部分。
4.2建议如果采用多层焊或者双面焊时，在两次焊接中间应该将焊缝清理干净，避免未熔合区的产生；由于铝合金的热导率高，焊接时为了保证热量集中，应将焊接电流尽量大些，弧长尽量缩短。
