铝及铝合金先进焊接技术探索论文
摘要：铝及铝合金广泛应用于工业生产，近些年来，铝及铝合金焊接技术发展迅速，克服了传统的铝及合金焊接的众多弊端。基于此，本文在概述铝及合金焊接过程中出现问题的基础上，对铝及铝合金先进焊接技术进行了概述，为铝及铝合金工艺的积极开发及高性能铝合金产品的发展提供理论依据。
关键词：铝及铝合金；先进焊接；技术研究
一、前言
铝及铝合金不仅具有良好的耐腐蚀性，而且导热性和导电性俱佳，为此广泛应用于工业生产，包括汽车制造、航空航天等制造业。近些年来，我国的铝及铝合金焊接技术发展迅速，出现了新型焊接技术，包括调制脉冲焊接、穿孔离子焊接、激光焊接及摩擦搅拌焊等，这些新兴的焊接技术，显示出极大的技术优势，为自动化焊接提供了理论基础，基于此，本文在概述铝及合金焊接过程中出现问题的基础上，对铝及铝合金先进焊接技术进行了概述，为铝及铝合金工艺的积极开发及高性能铝合金产品的发展提供理论依据。
二、铝及铝合金焊接概述
铝及铝合金不仅材质轻，而且强度好，具有良好的耐腐蚀性，因此，在各类焊接结构产品中得到了广泛的应用。而在工业焊接的过程中，经常会产生气孔、出现裂纹、接头“等强性”等现象，极大了影响到工业生产制造的质量。首先，焊接过程中产生气孔主要是由氢气导致的，而氢气来源主要来自于各种原因产生的水，避免气孔的主要途径是通过消除熔池吸水来解决的，具体方法包括，焊前的处理，需要焊接材质的干燥，做好焊接前的工件表明杂志的清除工作，确保氩气中含水量低于0.08%；焊接过程中，做好焊接工艺，通过控制熔池高温时间，促进氢的析出，也就是说可采用高温情况下快速焊接，以提高氢的析出。其次，导致焊接裂纹的原因包括以下两方面，第一，熔池存在脆性温度区间，从液态到冷却凝固的时间内，存在某一稳定范围，强度和脆性低，容易出现焊接裂缝；第二，较大的焊接膨胀系数，使得熔池冷却的过程中存在较大的拉伸变形，尤其是在脆性温度区间，增强了冷却凝固过程中裂缝出现的几率，为此，可以通过缩短脆性温度区间，提高焊接工艺及填充其他金属元素等方式，防止焊接过程中出现过多的裂纹。最后，针对非时效强化铝合金焊接过程中，出现等强性问题，退火焊接，接头之间等强，冷却状态下，接头之间非等强；而时效强化铝合金，无论是在退火还是冷却情况下，接头彼此之间都会出现非等强现象。可以通过焊后热处理，加垫板及强调焊接顺序等方式，避免接头非等强的出现。
三、铝及铝合金新兴焊接技术
传统的焊接技术包括TIG焊、MIG焊等，相对来说所需的设备、设施简单，应用时间长，技术纯熟，能够很好的节约成本。但是在实际焊接过程中，经常会出现焊接问题，无法满足高质量、高性能的焊接需求，极大的限制了工业制造的水平。针对传统焊接过程中出现的问题，现代新兴焊接技术将朝着以下方向发展。
（一）焊接技术革新
将微处理、数字化技术等应用于传统的焊接技术，由此产生现代新兴焊接技术，包括双焊枪TIG、调制脉冲焊等，这些新兴的焊接技术，不仅大大提高了焊接效率，而且减少了焊接缝隙。TIG焊，不仅焊接工艺简洁，而且提高了焊缝强度及伸展性，调制脉冲焊，极大的`减少焊接过程中气孔的出现，能够有效降低焊纹的敏感性，极大的提高了焊接工艺的内外质量。
（二）高能密度焊
高能密度焊包括激光焊、离子焊、电子束焊等。其中激光焊最早起于1960年左右，主要通过二氧化碳和YAG激光进行焊接，不仅焊接过程中的能量高，穿透力强，焊接速度快，能够实现自动化、精密化控制，而在实际焊接过程中，也会出现多种缺陷，为了克服激光焊接过程中的不足，有研究提出通过复合焊接方式，如结合TIG焊、MIG焊等途径，消除焊接缺陷，扩大了激光焊的应用范围，提高了激光焊的焊接质量；电子束焊起于1950年左右，其中真空电子焊，具有精准度高、效率高、穿透性强等优势，尤其是高能量密度特点，能够极大的缩短热影响区，提高接头处焊接质量，防止接头处焊接裂纹的出现，适用于铝合板较厚情况下的焊接，如航空航天、汽车制造等多领域。等离子焊接起于1980年左右，不仅能量密度极高，而且射流速度快，使得焊接过程中能量集中，焊接过程中的变形小，接头之间等强。焊接的厚度可到2.5cm，极大的提高了焊接的质量。现阶段，等离子焊接主要应用于航天产品项目中，相比于欧美国家，我国的等离子焊起步较晚，技术发展尚处于摸索阶段，未来还有很长一段时间的路需要走。
（三）搅拌摩擦焊
搅拌摩擦焊接最早起于1991年的英国，历经20多年的发展，搅拌摩擦焊技术发展相对成熟，已被广泛应用于工业生产。焊接搅拌焊技术不仅成本相对较低，而且适应性强，尤其是接头处的综合力学性能，使得焊接质量的自动化程度提高，对人的依赖性下降，其最大的不足时，焊接过程中的机械力大，对焊接工件的刚性要求极高。而作为一项固态焊接技术，尤其适应于现代焊接水平要求，具有显著的经济效率，也会逐步的取代溶焊技术，成为为了铝合金焊接的主要技术手段。
四、小结
铝及其合金焊接技术广泛应用于工业生产，而焊接技术的不断发展，焊接质量、焊接性能不断提高，极大了改善了传统焊接技术的诸多不足，促进了铝合金构建的制造水平。基于此，本文以传统铝及铝合金焊接过程中的出现的问题为出发点，对现代新兴铝及铝合金焊接技术进行了概述，为铝及铝合金工艺的积极开发及高性能铝合金产品的发展提供理论依据。
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