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铝质合金焊接工艺最常用的方法

2017/5/8 11:23:50 访问量:
    先来了解几种最先进的铝和铝合金焊接工艺和方法:

    (1)铝合金的搅拌摩擦焊接工艺:

    其工作原理是用一种特殊形式的搅拌头插进工件待焊部位,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活动,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。铝合金搅拌摩擦焊焊缝是经过塑性变形和动态再结晶而形成,焊缝区晶粒细化,无熔焊的树枝晶,组织细密,热影响区较熔化焊时窄,无合金元素烧损、裂纹和气孔等缺陷,综合性能良好。与传统熔焊方法相比,它无飞溅、烟尘,不需要添加焊丝和保护气体,接头性能良好。由于是固相焊接工艺,加热温度低,焊接热影响区显微组织变化小,如亚稳定相基本保持不变,这对于热处理强化铝合金及沉淀强化铝合金非常有利。焊后的残余应力和变形非常小,对于薄板铝合金焊后基本不变形。

    搅拌摩擦焊铝合金存在的缺点:

    ①铝合金搅拌摩擦焊接时速度低于熔化焊;

    ②焊件夹持要求高,焊接过程中对焊件要求加一定的压力,反面要求有垫板;

    ③焊后端头形成一个搅拌头残留的孔洞,一般需要补焊上或机械切除;

    ④搅拌头适应性差,不同厚度铝合金板材要求不同结构的搅拌头,且搅拌头磨损快;

    ⑤工艺还不成熟,目前限于结构简单的构件,如平直的结构、圆形结构。

    (2)铝合金的激光焊接工艺:

    铝及铝合金激光焊接技术(LaserWelding)是近十几年来发展起来的一项新技术,与传统焊接工艺相比,它具有功能强、可靠性高、无需真空条件及效率高等特点。其功率密度大、热输进总量低、同等热输进量熔深大、热影响区小、焊接变形小、速度高、易于产业自动化等优点。

    激光焊接铝合金存在的缺点:①现在应用的激光器主要是CO2和YAG激光器和光纤激光器,CO2激光器功率大,对于要求大功率的厚板焊接比较适合。但铝合金表面对CO2激光束的吸收率比较小,在焊接过程中造成大量的能量损失。②YAG激光一般功率比较小。③大功率光纤激光器激光焊接机特别昂贵,目前还没有达到大规模产业化生产。

    (3)铝合金的电子束焊接工艺:

    电子束焊是指在真空环境下,利用会聚的高速电子流轰击工件接缝处产生的热能,使被焊金属熔合的一种焊接方法。电子束作为焊接热源的突出特点是功率密度高、穿透能力强、精确、快速、可控、保护效果好。对于铝合金电子束焊接,由于能量密度高可大大减小热影响区,进步焊接接头强度,避免热裂纹等缺陷的产生。由于能量密度高,穿透能力强可对难以焊接的铝合金厚板进行焊接。铝合金电子束焊焊后残余应力小,变形小,对薄板焊后几乎可做到不变形。电子束焊要求在真空条件下完成,真空是最好的保护手段,在这种条件下可以得到纯净的焊缝金属,避免了空气或保护气体的污染。电子束焊接铝合金在真空重熔时,焊缝中杂质含量微乎其微,焊缝气体含量降低接近一半,从而焊缝塑性、韧性大大进步。电子束可控性好,可以方便地进行扫描、偏转、跟踪等,易于焊接过程的自动化,并且通过电子束扫描熔池可以消除缺陷,进步接头质量。

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