都說鋁合金焊接難，有了它，什么問題都解決了

　　鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。工業(yè)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)鋁合金焊接結(jié)構(gòu)件的需求日益增多，使鋁合金的焊接性研究也隨之深入。目前鋁合金是應(yīng)用較多的合金，鋁合金的焊接，也是焊接工作人員非常關(guān)注的內(nèi)容。

 

一、鋁合金的種類

　　純鋁分冶煉品和壓力加工品兩類，前者以化學(xué)成份Al表示，后者用漢語拼音LV（鋁、工業(yè)用的）表示。鋁合金按加工方法可以分為形變鋁合金和鑄造鋁合金兩大類：

　　形變鋁合金能承受壓力加工。可加工成各種形態(tài)、規(guī)格的鋁合金材。主要用于制造航空器材、建筑用門窗等。形變鋁合金又分為不可熱處理強(qiáng)化型鋁合金和可熱處理強(qiáng)化型鋁合金。不可熱處理強(qiáng)化型不能通過熱處理來提高力學(xué)性能，只能通過冷加工變形來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化，它主要包括高純鋁、工業(yè)高純鋁、工業(yè)純鋁以及防銹鋁等。可熱處理強(qiáng)化型鋁合金可以通過淬火和時(shí)效等熱處理手段來提高力學(xué)性能，它可分為硬鋁、鍛鋁、超硬鋁和特殊鋁合金等。

　　鑄造鋁合金按化學(xué)成分可分為鋁硅合金，鋁銅合金，鋁鎂合金，鋁鋅合金和鋁稀土合金，其中鋁硅合金又有過共晶硅鋁合金，共晶硅鋁合金，單共晶硅鋁合金，鑄造鋁合金在鑄態(tài)下使用。

　　變形鋁合金系列：

　　一系：1000系列鋁合金代表1050、1060、1100系列。在所有系列中1000系列屬于含鋁量較多的一個(gè)系列。純度可以達(dá)到99.00%以上。由于不含有其他技術(shù)元素，所以生產(chǎn)過程比較單一，價(jià)格相對(duì)比較便宜，是目前常規(guī)工業(yè)中常用的一個(gè)系列。市場(chǎng)上流通的大部分為1050以及1060系列。1000系列鋁板根據(jù)后兩位阿拉伯?dāng)?shù)字來確定這個(gè)系列的較低含鋁量，比如1050系列后兩位阿拉伯?dāng)?shù)字為50，根據(jù)國際牌號(hào)命名原則，含鋁量須達(dá)到99.5%以上方為合格產(chǎn)品。我國的鋁合金技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(gB/T3880-2006)中也明確規(guī)定1050含鋁量達(dá)到99.5%，同樣的道理1060系列鋁板的含鋁量須達(dá)到99.6%以上。

　　二系：2000系列鋁合金代表2024、2A16（LY16）、2A02（LY6）。2000系列鋁板的特點(diǎn)是硬度較高，其中以銅元素含量較高，大概在3%~5%左右。2000系列鋁棒屬于航空鋁材，在常規(guī)工業(yè)中不常應(yīng)用。

　　三系：3000系列鋁合金代表3003、3A21為主。我國3000系列鋁板生產(chǎn)工藝較為優(yōu)良。3000系列鋁棒是由錳元素為主要成分。含量在1.0%~1.5%之間，是一款防銹功能較好的系列。

　　四系：4000系列鋁棒代表為4A014000系列的鋁板屬于含硅量較高的系列。通常硅含量在4.5-6.0%之間。屬建筑用材料、機(jī)械零件鍛造用材、焊接材料；低熔點(diǎn)、耐蝕性好，產(chǎn)品描述：具有耐熱、耐磨的特性。

　　五系：5000系列鋁合金代表5052、5005、5083、5A05系列。5000系列鋁棒屬于較常用的合金鋁板系列，主要元素為鎂，含鎂量在3%~5%之間。又可以稱為鋁鎂合金。主要特點(diǎn)為密度低，抗拉強(qiáng)度高，延伸率高，疲勞強(qiáng)度好，但不可做熱處理強(qiáng)化。在相同面積下鋁鎂合金的重量低于其他系列.在常規(guī)工業(yè)中應(yīng)用也較為廣泛。在我國5000系列鋁板屬于較為成熟的鋁板系列之一。

　　六系：6000系列鋁合金代表6061，主要含有鎂和硅兩種元素，故集中了4000系列和5000系列的優(yōu)點(diǎn)，6061是一種冷處理鋁鍛造產(chǎn)品，適用于對(duì)抗腐蝕性、氧化性要求高的應(yīng)用。可使用性好，容易涂層，加工性好。

　　七系：7000系列鋁合金代表7075，主要含有鋅元素。也屬于航空系列，是鋁鎂鋅銅合金，是可熱處理合金，屬于超硬鋁合金，有良好的耐磨性，也有良好的焊接性，但耐腐蝕性較差。

　　八系：8000系列鋁合金較為常用的為8011屬于其他系列，大部分應(yīng)用為鋁箔，生產(chǎn)鋁棒方面不太常用。

　　九系：9000系列鋁合金是備用合金。

　　鑄造鋁合金系列：

　　鑄造鋁合金（ZL）按成分中鋁以外的主要元素硅、銅、鎂、鋅分為四類，代號(hào)編碼分別為100、200、300、400。

　　高強(qiáng)度鋁合金：

　　高強(qiáng)度鋁合金指其抗拉強(qiáng)度大于480MPa的鋁合金，主要是壓力加工鋁合金中防銹鋁合金類、硬鋁合金類、超硬鋁合金類、鍛鋁合金類、鋁鋰合金類。

　　二、鋁合金的焊接

　　鋁合金材料主要焊接工藝為鎢極氬弧焊TIG、氣體保護(hù)焊MIG、攪拌摩擦焊FSW、電阻點(diǎn)焊等。

　　鋁合金焊接保護(hù)措施

　?。?）焊前用化學(xué)+機(jī)械的方法清除工件坡口及周圍部分和焊絲表面的氧化物，順序是先化學(xué)清洗，后機(jī)械打磨。

　?。?）焊接過程中要采用合格的保護(hù)氣體進(jìn)行保護(hù)。

　?。?）在氣焊時(shí)，采用熔劑，在焊接過程中不斷用焊絲挑破熔池表面的氧化膜。

　　焊接難點(diǎn)

　?。?）易氧化。在空氣中，鋁容易同氧化合，生成致密的三氧化二鋁薄膜（厚度約0.1~0.2μm），熔點(diǎn)高（約2050℃），遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鋁及鋁合金的熔點(diǎn)（約600℃左右）。氧化鋁的密度3.95－4.10g/cm3，約為鋁的1.4倍，氧化鋁薄膜的表面易吸附水分，焊接時(shí)，它阻礙基本金屬的熔合，易形成氣孔、夾渣、未熔合等缺陷，引起焊縫性能下降。

　?。?）易產(chǎn)生氣孔。鋁和鋁合金焊接時(shí)產(chǎn)生氣孔的主要原因是氫，由于液態(tài)鋁可溶解大量的氫，而固態(tài)鋁幾乎不溶解氫，因此當(dāng)熔池溫度快速冷卻與凝固時(shí)，氫來不及逸出，容易在焊縫中聚集形成氣孔。氫氣孔難于完全避免，氫的來源很多，有電弧焊氣氛中的氫，鋁板、焊絲表面氧化膜吸附空氣中的水分等。實(shí)踐證明，即使氬氣按GB/T4842標(biāo)準(zhǔn)要求，純度達(dá)到99．99%以上，但當(dāng)水分含量達(dá)到20ppm時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)大量的致密氣孔，當(dāng)空氣相對(duì)濕度超過80%時(shí)，如果不采取加熱等措施，焊縫就會(huì)明顯出現(xiàn)氣孔。同時(shí)，采用小電流慢速焊，加大焊縫冷卻時(shí)間，并利用焊絲電弧進(jìn)行熔池?cái)噭?dòng)，可以較好的幫助氣體排出熔池。

　?。?）焊縫變形和形成裂紋傾向大。鋁的線膨脹系數(shù)和結(jié)晶收縮率約比鋼大兩倍，易產(chǎn)生較大的焊接變形的內(nèi)應(yīng)力，對(duì)剛性較大的結(jié)構(gòu)將促使熱裂紋的產(chǎn)生。

　　（4）鋁的導(dǎo)熱系數(shù)大（純鋁0.538卡/Cm.s.℃）。約為鋼的4倍，因此，焊接鋁和鋁合金時(shí)，比焊鋼要消耗更多的熱量。

　　（5）合金元素的蒸發(fā)的燒損。鋁合金中含有低沸點(diǎn)的元素（如鎂、鋅、錳等），在高溫電弧作用下，易蒸發(fā)燒損，從而改變焊縫金屬的化學(xué)成分，使焊縫性能下降。

　?。?）高溫強(qiáng)度和塑性低。高溫時(shí)鋁的強(qiáng)度和塑性很低，破壞了焊縫金屬的成形，有時(shí)還容易造成焊縫金屬塌落和焊穿現(xiàn)象。

　?。?）無色彩變化。鋁及鋁合金從固態(tài)轉(zhuǎn)為液態(tài)時(shí)，無明顯的顏色變化，使操作者難以掌握加熱溫度。

　　三、缺陷修復(fù)

　　鋁合金在生產(chǎn)過程中，容易出現(xiàn)縮孔、砂眼、氣孔和夾渣等鑄造缺陷。如何修復(fù)鋁合金鑄件氣孔等缺陷呢？如果用電焊、氬焊等設(shè)備來修補(bǔ)，由于放熱量大，容易產(chǎn)生熱變形等副作用，無法滿足補(bǔ)焊要求。

　　冷焊修復(fù)機(jī)是利用高頻電火花瞬間放電、無熱堆焊原理來修復(fù)鑄件缺陷。由于冷焊熱影響區(qū)域小，不會(huì)造成基材退火變形，不產(chǎn)生裂紋、沒有硬點(diǎn)、硬化現(xiàn)象。而且熔接強(qiáng)度高，補(bǔ)材與基體同時(shí)熔化后的再凝固，結(jié)合牢固，可進(jìn)行磨、銑、銼等加工，致密不脫落。冷焊修復(fù)機(jī)是修補(bǔ)鋁合金氣孔、砂眼等細(xì)小缺陷的理想方法。

　　四、焊接工藝詳解