鋁及鋁合金先進(jìn)焊接技術(shù)探索論文
摘要：鋁及鋁合金廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，近些年來，鋁及鋁合金焊接技術(shù)發(fā)展迅速，克服了傳統(tǒng)的鋁及合金焊接的眾多弊端。基于此，本文在概述鋁及合金焊接過程中出現(xiàn)問題的基礎(chǔ)上，對(duì)鋁及鋁合金先進(jìn)焊接技術(shù)進(jìn)行了概述，為鋁及鋁合金工藝的積極開發(fā)及高性能鋁合金產(chǎn)品的發(fā)展提供理論依據(jù)。
關(guān)鍵詞：鋁及鋁合金；先進(jìn)焊接；技術(shù)研究
一、前言
鋁及鋁合金不僅具有良好的耐腐蝕性，而且導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性俱佳，為此廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，包括汽車制造、航空航天等制造業(yè)。近些年來，我國的鋁及鋁合金焊接技術(shù)發(fā)展迅速，出現(xiàn)了新型焊接技術(shù)，包括調(diào)制脈沖焊接、穿孔離子焊接、激光焊接及摩擦攪拌焊等，這些新興的焊接技術(shù)，顯示出極大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為自動(dòng)化焊接提供了理論基礎(chǔ)，基于此，本文在概述鋁及合金焊接過程中出現(xiàn)問題的基礎(chǔ)上，對(duì)鋁及鋁合金先進(jìn)焊接技術(shù)進(jìn)行了概述，為鋁及鋁合金工藝的積極開發(fā)及高性能鋁合金產(chǎn)品的發(fā)展提供理論依據(jù)。
二、鋁及鋁合金焊接概述
鋁及鋁合金不僅材質(zhì)輕，而且強(qiáng)度好，具有良好的耐腐蝕性，因此，在各類焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。而在工業(yè)焊接的過程中，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生氣孔、出現(xiàn)裂紋、接頭“等強(qiáng)性”等現(xiàn)象，極大了影響到工業(yè)生產(chǎn)制造的質(zhì)量。首先，焊接過程中產(chǎn)生氣孔主要是由氫氣導(dǎo)致的，而氫氣來源主要來自于各種原因產(chǎn)生的水，避免氣孔的主要途徑是通過消除熔池吸水來解決的，具體方法包括，焊前的處理，需要焊接材質(zhì)的干燥，做好焊接前的工件表明雜志的清除工作，確保氬氣中含水量低于0.08%；焊接過程中，做好焊接工藝，通過控制熔池高溫時(shí)間，促進(jìn)氫的析出，也就是說可采用高溫情況下快速焊接，以提高氫的析出。其次，導(dǎo)致焊接裂紋的原因包括以下兩方面，第一，熔池存在脆性溫度區(qū)間，從液態(tài)到冷卻凝固的時(shí)間內(nèi)，存在某一穩(wěn)定范圍，強(qiáng)度和脆性低，容易出現(xiàn)焊接裂縫；第二，較大的焊接膨脹系數(shù)，使得熔池冷卻的過程中存在較大的拉伸變形，尤其是在脆性溫度區(qū)間，增強(qiáng)了冷卻凝固過程中裂縫出現(xiàn)的幾率，為此，可以通過縮短脆性溫度區(qū)間，提高焊接工藝及填充其他金屬元素等方式，防止焊接過程中出現(xiàn)過多的裂紋。最后，針對(duì)非時(shí)效強(qiáng)化鋁合金焊接過程中，出現(xiàn)等強(qiáng)性問題，退火焊接，接頭之間等強(qiáng)，冷卻狀態(tài)下，接頭之間非等強(qiáng)；而時(shí)效強(qiáng)化鋁合金，無論是在退火還是冷卻情況下，接頭彼此之間都會(huì)出現(xiàn)非等強(qiáng)現(xiàn)象。可以通過焊后熱處理，加墊板及強(qiáng)調(diào)焊接順序等方式，避免接頭非等強(qiáng)的出現(xiàn)。
三、鋁及鋁合金新興焊接技術(shù)
傳統(tǒng)的焊接技術(shù)包括TIG焊、MIG焊等，相對(duì)來說所需的設(shè)備、設(shè)施簡單，應(yīng)用時(shí)間長，技術(shù)純熟，能夠很好的節(jié)約成本。但是在實(shí)際焊接過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)焊接問題，無法滿足高質(zhì)量、高性能的焊接需求，極大的限制了工業(yè)制造的水平。針對(duì)傳統(tǒng)焊接過程中出現(xiàn)的問題，現(xiàn)代新興焊接技術(shù)將朝著以下方向發(fā)展。
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將微處理、數(shù)字化技術(shù)等應(yīng)用于傳統(tǒng)的焊接技術(shù)，由此產(chǎn)生現(xiàn)代新興焊接技術(shù)，包括雙焊槍TIG、調(diào)制脈沖焊等，這些新興的焊接技術(shù)，不僅大大提高了焊接效率，而且減少了焊接縫隙。TIG焊，不僅焊接工藝簡潔，而且提高了焊縫強(qiáng)度及伸展性，調(diào)制脈沖焊，極大的`減少焊接過程中氣孔的出現(xiàn)，能夠有效降低焊紋的敏感性，極大的提高了焊接工藝的內(nèi)外質(zhì)量。
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高能密度焊包括激光焊、離子焊、電子束焊等。其中激光焊最早起于1960年左右，主要通過二氧化碳和YAG激光進(jìn)行焊接，不僅焊接過程中的能量高，穿透力強(qiáng)，焊接速度快，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化、精密化控制，而在實(shí)際焊接過程中，也會(huì)出現(xiàn)多種缺陷，為了克服激光焊接過程中的不足，有研究提出通過復(fù)合焊接方式，如結(jié)合TIG焊、MIG焊等途徑，消除焊接缺陷，擴(kuò)大了激光焊的應(yīng)用范圍，提高了激光焊的焊接質(zhì)量；電子束焊起于1950年左右，其中真空電子焊，具有精準(zhǔn)度高、效率高、穿透性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，尤其是高能量密度特點(diǎn)，能夠極大的縮短熱影響區(qū)，提高接頭處焊接質(zhì)量，防止接頭處焊接裂紋的出現(xiàn)，適用于鋁合板較厚情況下的焊接，如航空航天、汽車制造等多領(lǐng)域。等離子焊接起于1980年左右，不僅能量密度極高，而且射流速度快，使得焊接過程中能量集中，焊接過程中的變形小，接頭之間等強(qiáng)。焊接的厚度可到2.5cm，極大的提高了焊接的質(zhì)量。現(xiàn)階段，等離子焊接主要應(yīng)用于航天產(chǎn)品項(xiàng)目中，相比于歐美國家，我國的等離子焊起步較晚，技術(shù)發(fā)展尚處于摸索階段，未來還有很長一段時(shí)間的路需要走。
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攪拌摩擦焊接最早起于1991年的英國，歷經(jīng)20多年的發(fā)展，攪拌摩擦焊技術(shù)發(fā)展相對(duì)成熟，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。焊接攪拌焊技術(shù)不僅成本相對(duì)較低，而且適應(yīng)性強(qiáng)，尤其是接頭處的綜合力學(xué)性能，使得焊接質(zhì)量的自動(dòng)化程度提高，對(duì)人的依賴性下降，其最大的不足時(shí)，焊接過程中的機(jī)械力大，對(duì)焊接工件的剛性要求極高。而作為一項(xiàng)固態(tài)焊接技術(shù)，尤其適應(yīng)于現(xiàn)代焊接水平要求，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效率，也會(huì)逐步的取代溶焊技術(shù)，成為為了鋁合金焊接的主要技術(shù)手段。
四、小結(jié)
鋁及其合金焊接技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，而焊接技術(shù)的不斷發(fā)展，焊接質(zhì)量、焊接性能不斷提高，極大了改善了傳統(tǒng)焊接技術(shù)的諸多不足，促進(jìn)了鋁合金構(gòu)建的制造水平?；诖?，本文以傳統(tǒng)鋁及鋁合金焊接過程中的出現(xiàn)的問題為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)代新興鋁及鋁合金焊接技術(shù)進(jìn)行了概述，為鋁及鋁合金工藝的積極開發(fā)及高性能鋁合金產(chǎn)品的發(fā)展提供理論依據(jù)。
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