鋁合金產(chǎn)品應(yīng)具有質(zhì)量輕、拉伸性能好、可實(shí)現(xiàn)其型材的大型寬體化,因此就成為各國(guó)研究的熱點(diǎn)。由于鋁合金的熱膨脹系數(shù)大,而彈性模量小,焊接變形問題特別嚴(yán)重,較大地影響結(jié)構(gòu)的制造精度和使用性能。用于結(jié)構(gòu)的鋁合金薄板自身拘束度小,而鋁合金的膨脹系數(shù)大,傳統(tǒng)熱輸入量容易出現(xiàn)下榻和燒穿,產(chǎn)生難以校正的波浪變形。因此,對(duì)鋁合金薄板焊接技術(shù)的研究顯得很重要。
鋁合金薄板焊接結(jié)構(gòu)重量輕、耐腐蝕、加工性能優(yōu)異、易于連接等,在箱體、車體中得到廣泛應(yīng)用。在某些航空設(shè)備和高速列車中,鋁合金薄板主要應(yīng)用在蒙皮、地板、端墻等部位,使用的主要鋁合金牌號(hào)有:5754和5083兩種非熱處理強(qiáng)化鋁合金。焊接鋁合金薄板的主要方法有:
鎢極氬弧焊(TIG)
在鋁合金焊接方面應(yīng)用較多的是鎢極氬弧焊,它是一種較為成熟的焊接方法。對(duì)比手工TIG、自動(dòng)TIG、脈沖TIG自動(dòng)焊三種焊接方法,鋁合金薄板的長(zhǎng)縫采用脈沖TIG自動(dòng)焊焊接較為理想,焊后焊縫街頭性能良好,生產(chǎn)效率比手工TIG提高了三倍多。
在鋁合金TIG焊時(shí),為了有效地清除鋁合金表面的氧化膜,減少鎢極的燒損,最好采用交流TIG焊的方法。因?yàn)槭褂妹}沖方波交流TIG焊焊接鋁合金薄板時(shí)，脈沖電流幅值和ER半波時(shí)間決定了陰極清理氧化膜的能力。
熔化極氬弧焊（MIG）
由于使用TIG焊焊接鋁合金薄板易產(chǎn)生焊接缺陷，不能滿足高效高質(zhì)量的要求，在大批量生產(chǎn)中，TIG焊難以滿足大范圍使用的需要。目前，國(guó)內(nèi)鋁合金薄板焊接大量采用熔化極氬弧焊。已經(jīng)成功解決了1～3mm鋁合金薄板焊接過程中出現(xiàn)的氣孔和成形不良等缺陷的難題。通過優(yōu)化焊接工藝參數(shù)，用MIG焊焊接2mm的鋁合金薄板，生產(chǎn)率是TIG的兩倍多，質(zhì)量也能達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)2.5mm的1060鋁合金薄板采用雙脈沖MIG焊時(shí)，應(yīng)使低能脈沖階段弧長(zhǎng)修正值高于高能脈沖階段值，才能獲得良好的焊縫。但是，使用脈沖MIG焊焊接鋁合金薄板，焊件容易被燒穿，焊接過程難以控制。因此，需要操作者熟練掌握操作技能。否則，焊接產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性將難以保證。為此，現(xiàn)代焊機(jī)都采用置入專家系統(tǒng)，確保焊接工藝參數(shù)最優(yōu)化，進(jìn)而出現(xiàn)了傻瓜焊機(jī)，可適當(dāng)降低操作者的技能水平。
激光焊（LBW）
激光焊是屬于高大上的焊接方法，具有先進(jìn)性、能量集中、焊接變形小、焊縫質(zhì)量?jī)?yōu)良、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，是一種焊接鋁合金比較理想的的焊接方法。對(duì)于激光填絲焊來說，送絲方式、光絲間距、焊接熱輸入是影響焊縫成形的主要因素。與，激光單光點(diǎn)焊接相比，激光雙光點(diǎn)焊接鋁合金可以明顯改善焊縫質(zhì)量。增加焊絲可以改善激光單光點(diǎn)焊接鋁合金焊縫的表面質(zhì)量，但將增大焊縫產(chǎn)生大氣孔的傾向。在激光焊中，可以利用多光路系統(tǒng)對(duì)鋁合金薄板進(jìn)行焊接，可以提高激光焊接質(zhì)量，得到優(yōu)質(zhì)的焊縫。但是，總的來說激光焊接鋁合金薄板的接頭力學(xué)性能不夠理想，焊縫力學(xué)性能通常只達(dá)到母材的60%左右，并且激光焊接對(duì)接頭間隙要求嚴(yán)格，焊接過程不很穩(wěn)定，容易造成焊接缺陷。因此，激光焊接鋁合金薄板只能應(yīng)用在不是非常重要的場(chǎng)合。
攪拌摩擦焊（FSW）
英國(guó)人1991年發(fā)明了攪拌摩擦焊，很快被波音公司應(yīng)用于飛機(jī)和火箭的焊接，這足以說明該焊接方法的優(yōu)越性。這種焊接方式的最大特點(diǎn)就是焊接的過程持續(xù)時(shí)間短、焊接接頭的可靠性更高、操作技能要求低。攪拌摩擦焊是一種新型固相焊接技術(shù)，它可以避免產(chǎn)生氣孔和凝固裂紋等熔化焊中的常見缺陷，焊接變形小，接頭強(qiáng)度高。厚1.4mm的LF2鋁合金薄板進(jìn)行攪拌摩擦焊，接頭強(qiáng)度達(dá)到母材的80～85%。厚度1mm的6061-T6鋁合金采用攪拌摩擦焊，經(jīng)過焊接參數(shù)的優(yōu)化，接頭的抗拉強(qiáng)度達(dá)到母材的105%。攪拌摩擦焊在鋁合金薄板焊接中要比其他傳統(tǒng)焊接方法好。
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