铝合金焊接工艺

铝合金的焊接方法

铝合金是一种常见的金属材料，具有轻质、强度高、导热性好等特点，在工业和日常生活中广泛应用。而焊接是铝合金加工中常用的连接方法之一。以下将详细介绍铝合金的焊接方法。

铝合金的焊接方法主要有氩弧焊、点焊、激光焊、摩擦焊和爆炸焊等。其中，氩弧焊是最常用的方法。

1. 氩弧焊：

氩弧焊是铝合金焊接中最常用的方法，它利用惰性气体（如氩气）保护电弧和熔融池，防止气氛中的氧气和水分污染焊接区域，并控制熔融金属的冷却速度。在氩气的保护下，焊接过程中没有明火和烟雾产生，焊缝质量较高。

2. 点焊：

点焊是利用电阻产生的热量将铝合金件连接在一起。该方法适用于连接较薄的铝合金板材，如汽车制造中的焊接。

3. 激光焊：

激光焊是使用高能量激光束将铝合金熔化，从而实现焊接。激光焊具有焊接速度快、热影响区小和焊缝质量高等优点，适用于各种铝合金焊接。

4. 摩擦焊： 摩擦焊是通过在接触面上施加压力和产生热量，将铝合金摩擦热熔融并加以压实。该方法适用于焊接铝合金和其他金属之间的连接。

5. 爆炸焊：

爆炸焊是利用爆炸产生的高温和高压将两个铝合金件连接在一起。该方法适用于焊接较大尺寸的铝合金构件。

除了上述常见的焊接方法外，还有一些特殊的焊接方法，如熔覆焊、滚焊和冷焊等。

在进行铝合金焊接时，需要注意以下几点：

1. 选择合适的焊接材料和焊接工艺，根据焊接材料的种类、厚度和焊接强度要求等因素确定焊接方法。

2. 预处理焊缝，包括去除焊接区域的氧化皮、油污和杂质，以保证焊接质量。

3. 选择合适的焊接电流和焊接速度，以避免产生焊接缺陷，如焊接裂纹和气孔等。

4. 控制焊接区域的温度，避免过热和过冷引起的焊接缺陷。

5. 使用适当的焊接保护措施，如惰性气体保护和冷却液冷却，以确保焊接质量。

总结起来，铝合金的焊接方法有多种，每种方法都适用于不同的焊接需求。在选择和使用焊接方法时，需要考虑材料的性质、焊接强度要求和工艺条件等因素。正确选择和使用焊接方法，可以保证焊接质量，提高铝合金制品的性能和使用寿命。

焊接工艺规程

1、焊前清理

铝及铝合金焊接前首先用丙酮试剂擦拭焊件表面去除油污，随后直接用直径0.15-0.2mm钢丝刷清理表面氧化物，露出金属光泽为止。不允许使用磨光机或普通砂纸清理，避免沙粒留在金属表面，焊接时进入熔池形成夹渣等焊接缺陷。

2、焊接时机

焊件清理完成到施焊时间应尽量短，一半在清理后4小时内施焊，清理后如存放时间过长（如超24小时）应重新清理。

3、焊前预热

薄、小铝件一般不用预热，厚度在10mm及以上板材焊前需进行焊前预热，板材厚度不同加热温度不同。10mm-15mm板材焊接前采用乙炔火焰加热，温度100-150度去除水分。厚大件法兰焊接时加温400-500度，预热可以减少变形，减少气孔等缺陷。

4、焊接过程参数

板板对接焊接

采用手工打底双面焊单面成形，焊缝宽度20±1mm，焊缝余高1~2mm，焊缝直线度不得大于1mm。

将板材打35°坡口，钝边留2mm，选用直径4mm 5356手工焊丝。

第一遍：手工打底焊，采用TIG焊接方式，不加焊丝，电流400A(12mm板材，8mm板材为380A)。

第二遍：手工填充焊，采用TIG焊接方式，加焊丝，电流380A(12mm板材，8mm板材为380A)。

第三遍：手工填充焊，采用采用TIG焊接方式，加焊丝，电流360A(12mm板材，8mm板材为320A)。

第四遍：采用琴键式焊机熔焊缝，采用TIG焊接方式，不加焊丝，电流380A，速度220mm/min焊枪横摆速度1800mm/min，摆宽5mm。

內镶法兰角焊缝（φ790法兰）选用直径1.6mm5356自动焊丝

内角缝：电流350-400A，滚轮转速120r/min，送丝速度3.0m/min。加摆动，摆宽5mm，摆频440Hz。

外角缝：第一遍电流350-400A，滚轮转速160-170r/min，送丝速度3.0-3.2m/min。不加摆动。

第二遍电流350-400A，滚轮转速180-220r/min，送丝速度1.2-1.5m/min。加摆动，摆宽5mm，摆频4400Hz。

地铁铝合金车体焊接工艺

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。

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。

上海承久金属制品有限公司

铝合金焊接的难度：

1：铝合金焊接强度系数低，是限制铝合金应用的障碍；byal上海承久金属制品有限公司byal

2：铝合金表面易产生需要2000度才能熔化的氧化膜 ，铝合金焊接容易产生气孔，这就需要采用大功率的焊接工艺；

3：铝合金焊接线膨胀系数大，铝合金热导率大易焊接变形及开裂；根据以上情况，铝合金焊接加工后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。

二、铝合金焊接的最新工艺

针对上述铝合金焊接的情况，近年提出了几种新工艺，在航天、航空、交通、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，具体如下：

1 ：铝合金的搅拌摩擦焊接

搅拌摩擦焊FSW（ Friction Stir Welding） 承久金属焊接铝合金，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。搅拌摩擦焊接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。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，653$@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。