鋁及鋁合金的先進焊接方法探究

[摘 要] 鋁合金制品以及鋁制品正在被更廣泛地用于電子領域、機械制造領域、輕工領域以及化工領域，在此前提下獲得了顯著的轉型改進效果。焊接鋁合金包含了相對復雜的焊接流程，對此應當因地制宜選用與之相適應的焊接方法。如今信息化的先進焊接方式已經被運用于上述焊接領域，因此有必要探求先進焊接手段運用于鋁以及鋁合金的具體操作流程。

[關 鍵 詞] 鋁合金；焊接；方法

焊接鋁與鋁合金的操作體現為復雜性，其中也涉及到相對較多的焊接操作流程。作為技術人員如果沒能遵照特定的流程來實現整個焊接操作，則會表現為零件報廢以及其他不良狀況，甚至傷害到操作人員。通常來講，焊接鋁制品存在較大可能出現熱裂紋、氣孔以及其他典型缺陷。消除上述缺陷，應當致力于引進先進焊接方式，運用先進手段來全面提升焊接操作具備的實效性。

一、當前先進的焊接方法

（一）電弧焊接

零缺陷焊接又可以稱之為電弧焊接，在20世紀末期就已經出現。具體來講，電弧焊接指的是借助較快的射流速度以及較高密度的電弧能量來完成焊接。與傳統焊接相比而言，電弧焊接本身具備了集中性更強的焊接能量以及更小的焊接變形總量，其有助于優化母材以及接頭等特殊部位的效能。具體如果涉及到20毫米左右的焊接板，那么通常能夠借助雙面與單面焊接相互結合的舉措來確保其迅速實現成型，可以顯著縮短整體焊接時間。

（二）激光焊接

從具體種類來講，激光焊接可以分成YAG焊接以及二氧化碳焊接等類型。相比而言，激光焊接能夠適用更高的能量密度與接頭強度。這是因為激光光束可以迅速穿透某些厚度較大的焊接區域，同時也表現為更小的熱影響。通過運用自動化的舉措來進行焊接操控，進而全面突顯了精密焊接控制具備的獨特優勢。在目前階段中，針對激光焊接已經實現了多層次的改進，在此前提下誕生了雙束激光、復合激光以及振動超聲激光的多種焊接方式。

（三）攪拌摩擦焊接

攪拌摩擦焊接起始于九十年代，近些年以來，國內現有的工業領域、軍事領域以及其他多種領域都在使用攪拌摩擦焊，并且將其視作關鍵性的焊接方式。從先進焊接優勢的角度看，攪拌摩擦焊有助于全面消除殘存的應力，同時也全面優化了接頭具備的力學特性。與此同時，攪拌摩擦焊也體現為顯著的缺陷，這是因為其無法消除較大的機械作用力，因而很難符合最根本的柔性特征。在當前的焊接實踐中，如果能夠將傳統熔焊方法替換為大面積的攪拌摩擦焊接，則可以拓寬上述焊接措施的適用范圍。

二、妥善處理焊接缺陷

（一）關于焊接熱裂紋

鋁合金之所以會呈現多條熱裂紋的現象，其中根源就在于外溫的頻繁變更。對于凝固結晶以及熔池冷卻等各個操作流程而言，固態金屬以及液態金屬都將會表現為脆弱的塑性強度。與此同時，鋁合金本身具備較大比例的膨脹焊接系數，而與之相應的拉伸變形也將會變得更為顯著。除此以外，鋁合金或者鋁如果被放置于熔池的范圍內，其自身將會迅速表現為收縮與冷卻現象。為了全面消除焊接熱裂紋，操作人員有必要將晶粒狀的細微元素填充其中，以便妥善處理上述缺陷。

（二）關于氣孔缺陷

針對鋁合金具體在進行焊接時，金屬內部的某些小孔將會夾雜氫氣，因此構成了明顯的氣孔缺陷。通常情況下，鋁型材的表層如果殘存過多的水分與潮氣，則表現為上述的氣孔缺陷。為了從源頭入手來杜絕此類缺陷，很多企業都在嘗試運用較快的焊接速度來完成鋁制品焊接，此項舉措有益于消除氣孔。同時，針對整個焊接流程也應當密切進行關注，尤其需要全面監控氫氣析出以及氫氣溶解的時間，確保氧化膜能夠順利浮出根部的氫氣氣泡。

（三）其他焊接缺陷

鋁合金由于受到硬化作用給其帶來的影響，很有可能將會呈現軟化的狀態。在此狀態下，母材強度將會超出接頭強度。為了消除此種類型的焊接缺陷，操作人員需要關注后期的焊接熱處理，同時也要遵照特定的焊接次序來實現焊接操作。在必要的時候，可以將墊板鋪設于鋁合金的下側，以便于妥善處理其冷卻狀態以及硬化狀態。對于鋁表面附著的水汽應當及時予以清除，避免過多水分滲透在鋁制品的內部。

從目前現狀來看，很多全新焊接方法都在逐漸適用于鋁合金焊接以及鋁焊接，在這其中包含氦弧焊接、氬弧焊接以及攪拌摩擦焊。通過運用上述的焊接操作流程，應當能夠妥善處理某些硬度較大的鋁合金或者其他類型鋁制品。近年來，先進焊接措施已經廣泛適用于當前的航天航空以及動車制造等層面上，相比而言，上述焊接方式體現為更高層次的實效性與安全性。因此在未來實踐中，技術人員針對先進焊接方式還需致力于全面歸納經驗。

參考文獻：

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[2] 楊芙，呂文桂，張文明.鋁及鋁合金先進焊接技術[J].鑄造技術，2012，33（7）：841-843.

[作者簡介]

張力（1971—），男，吉林省長春市人，長春軌道客車股份有限公司。研究方向：鋁合金焊接及培訓。

[作者單位]長春軌道客車股份有限公司高速制造中心

（編輯：王潔雅）