铝合金焊接技术浅析

刘安頔 杨星 张振鹏

摘 要：焊接技术作为一项典型的材料成型技术被广泛应用于机械制造、航空航天等多个领域。铝合金以其结构强、质量轻等优点被重点关注，而铝合金焊接技术也迅速发展，但由于铝合金导热系数大、散热快、热膨胀系数大等特点导致铝合金焊接技术颇具难度。本文针对铝合金材料的特性，研究铝合金焊接技术，着重解决铝合金的严重焊接变形问题。

关键词：铝合金，材料特性，焊接技术

1、研究背景

随着科学技术的快速发展，人们在航空航天、机械制造、高铁生产等多个领域取得了前所未有的进步。例如近些年高速动车组列车的快速发展，使得列车运行速度不断提升。为了满足列车运行的要求，车体材质轻量化研究越来越重要。铝合金材料材料坚固，质量轻，成本效益高，该材料一直应用与航空航天技术，现如今，各行各业包括动车组列车也在尝试或者正在使用着铝合金材料。而铝合金材料的焊接技术水平的提高左右着铝合金材料的应用情况。本文针对铝合金材料的特性提出铝合金焊接技术的关键技术。

2、铝合金材料

为实现轻量化目标，铝合金材料多选用薄板型材料，此类铝合金多属于Al-Mg-Si系列的合金，这种薄板具有良好的挤压成型的性能，且耐腐蚀，适用于电弧焊、激光焊等多种焊接形式，该类铝合金主要化学成分如表1所示。

3、焊接技术

焊接技术指的是通过热量或者压力使两个部件在其接触面连接的过。焊接技术凭借其连接可靠，经济实用的特点被广泛应用。焊接工艺分为熔化焊以及固相焊接，前者被广泛应用，铝合金也多采用熔化焊方式。熔焊部分大致被分为熔化区、融合区、热影响区，如图1所示。

熔化区：已完全燦化的填充金属和母材金属，该区域呈现出高度的同质性。

熔合区：将熔化区与热影响区分开的过渡区域。熔合区金属在与熔化区的金属混合之前，由于熔化金属迅速凝固，使得该界面相对较薄。

热影响区：这一区域内的金属经历的温度低于熔点，但受到的高温能足够改变固体金属内部的微观组织。

4、铝合金焊接

4.1 焊丝及保护气体的选用

目前的铝合金焊接多选用牌号为5087/ AlMg4.5MnZr的焊丝，5087 焊丝不仅抗裂性能好，抗气孔性能与强度性能都十分优越。对于8mm以内的铝合金板材一般使用Ar100%进行焊接，该保护气电弧稳定且引弧方便;对于8mm以上的板材采用Ar70%+He30%的保护气进行焊接。

4.2 坡口处理

为了保证焊接熔合良好，根据板厚不同选择不同的坡口大小。板厚3mm以内的板材焊接不需坡口处理，只需存在0.5～1mm左右的倒角即可满足焊接要求，对于大于3mm的板材，建议增加坡口，单边使用55°坡口，双边选择35°坡口即可。

4.3 焊前清理

焊接铝合金需要清理焊接区域，否则其抗腐蚀能力下降，而且容易产生气孔。使用不锈钢刷或者用丙酮清洗焊缝区域的氧化膜等杂质。

4.4 焊接参数选择

铝合金本身的导热系数大，散热快。因此，在相同焊接速度下，焊接铝合金要提高电流的输入量，保证熔深及熔合情况，特别是在焊缝起头的位置。随着电流的增大，要适当提高送丝速度，保证焊接连续性。对于薄板焊缝，为了避免焊缝过热，一般采用较小的焊接电流和较快的焊接速度;对于厚板焊缝，为使焊缝熔合充分和焊缝气体充分逸出，采用较大的焊接电流和较慢的焊接速度。在焊接方向上，焊枪角度一般控制在90°左右，过大和过小都会造成焊接缺陷。

5 总结

随着人们对轻量化组件需求的增加，铝合金材质成为众多行业的首选，铝合金焊接技术也随之不断发展。本文分析了铝合金的一般材质成分以及焊接技术，针对铝合金焊接提出了一般操作关键点，为铝合金焊接质量提升提供参考。

参考文献

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[2]刘志华，赵兵，赵青.21世纪航天工业铝合金焊接工艺技术展望.《导弹与航天运载技术》，2002;

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