铝合金先进焊接工艺

铝合金先进焊接工艺

王 涛

聊城市三优装饰工程有限公司，山东 聊城 252000

摘要：随着焊接技术不断发展，有效推进我国的工业化生产进入一个新的阶段。其中在汽车产业当中，焊接自动化技术发挥着重要作用。在当前我国社会发展下，焊接技术逐渐走向自动化的发展方向，以此为根据，探讨焊接自动化技术在汽车焊接过程中的应用，旨在为相关领域发展研究提出更多的意见。

关键词：铝合金；焊接技术；先进工艺

1 铝合金的物质特性

铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。铝合金按加工方法可以分为形变铝合金和铸造铝合金两大类：变形铝合金能承受压力加工。可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、建筑用门窗等。 形变铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能，只能通过冷加工变形来实现强化，它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能，它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。

2 焊接工艺的重要性

现代工业离不开焊接，而焊接工艺只是在焊接过程中随着焊接的结束也结束，是留不下痕迹的过程，如果焊接作业人员责任心不强焊接工艺不到位，会使产品的内在质量和后期的使用寿命大打折扣。以市政热力管道为例，来探讨焊接工艺的重要性。在市政建设过程中，各种地下管道发挥着十分重要的作用，而管道焊接工艺又是管道工程中的重点内容，焊接质量出现质量问题，则会导致十分严重的后果。

2.1 保障焊接工艺前期的要求

焊接项目作业人员在管道焊接工艺开始前，对应采购到位的管道与工程设计的规格、型号、材质及生产厂家进行细致的核对，必要时采用光谱检验仪进行化学成分的检验，管道质量完全相符设计的管道材质要求，以确保所使用的材料不存在质量问题或安全隐患等。焊材在焊接中起着及其重要的作用，它的质量好与坏直接关系到管道工程的整体质量，因此焊材的选择与质量必须进行严格把关，尽可能选择国内知名品牌与知名厂家的产品。

2.2 焊接的质量控制原则

一是焊接的质量控制，一定要设定明確的技术控制指标，对于不同的数据和信息开展良好的把控，从而在焊接的体系上不断完善，为的质量提升、性质稳定等，都做出良好的提升。二是焊接的质量控制手段，一定要按照多元化的模式来进行，单一的控制指标，或者是传统的控制手段，都没有办法创造出较高的价值，各项工作的部署和进行，都没有办法取得良好的成绩。

3 焊接现状及常见问题

1、不连续操作引发质量缺陷问题，包括气孔、夹渣、咬边等，这些缺陷一般是焊工加强技巧可避免的质量问题。如果上述缺陷控制在一定范围内，是可以被允许的，但氢致开裂是不可容忍的问题。

2、烧穿、不定分解。焊接熔池底端未融化金属低于其实际所受外力作用状况下，可能会出现烧穿、泄露状况，壁厚增加、熔深降低会降低风险等级。

3、氢致开裂，在线焊接环节中，内部输送物质的连续流动可能引发焊后快冷问题，容易形成氢致裂纹敏感的淬硬组织。长输管线的加工、现场环焊等处理中，易产生部分缺陷问题。当下工艺条件下，断裂、塑性失稳状况是常见两种问题。焊接缺陷处深度和长度会降低管子的极限承载能力，尤其是深度危害更加突出。

4 铝合金的先进焊接工艺

针对铝合金焊接的难点，近些年来提出了几种新工艺，在交通、航天、航空等行业得到了一定应用，几种新工艺可以很好地解决铝合金焊接的难点，焊后接头性能良好，并可以对以前焊接性不好或不可焊的铝合金进行焊接。

4.1 铝合金的搅拌摩擦焊接

搅拌摩擦焊FSW（ Friction Stir Welding） 是由英国焊接研究所TWI （ The Welding Institute） 1991 年提出的新的固态塑性连接工艺[1～2 ] 。图1 为搅拌摩擦焊接示意图[3 ] 。其工作原理是用一种特殊形式的搅拌头插入工件待焊部位，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流动，从而使焊件压焊在一起。图2 为搅拌摩擦焊接过程[4 ] 。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。目前搅拌摩擦焊在铝合金的焊接方面研究应用较多。已经成功地进行了搅拌摩擦焊接的铝合金包括2000 系列（Al- Cu） 、5000 系列（Al - Mg） 、6000 系列（Al - Mg - Si） 、7000 系列（Al - Zn） 、8000 系列（Al - Li） 等。

4.2 铝合金的激光焊接

激光焊接技术是将传统焊接工艺与现代科学技术紧密结合形成的产物，激光焊接技术的发展经历了由脉冲波形相连续波形小功率到大功率之间的转化，在发展过程当中，激发的物质也有单一的物质转变为多种物体。这一新型焊接技术相比于传统的焊接技术，应用范围更广泛，不仅能够极大地提高工作效率，而且凭借着优势，不会对材料造成损伤和变形。

激光焊接铝合金有以下优点： ①能量密度高，热输入低，热变形量小，熔化区和热影响区窄而熔深大； ②冷却速度高而得到微细焊缝组织，接头性能良好； ③与接触焊相比，激光焊不用电极，所以减少了工时和成本； ④不需要电子束焊时的真空气氛，且保护气和压力可选择，被焊工件的形状不受电磁影响，不产生X 射线； ⑤可对密闭透明物体内部金属材料进行焊接； ⑥激光可用光导纤维进行远距离的传输，从而使工艺适应性好，配合计算机和机械手，可实现焊接过程的自动化与精密控制。

4.3 智能化焊接

机械焊接过程智能化是评估机械工程焊接自动化的重要指标，而灵活运用现代化智能控制技术、网络控制技术及计算机技术等手段，能大幅度提高焊接智能化水平。高智能化焊接水平不止极大程度上节约人力成本投入，更能保证焊接总体质量，大大提高焊接作业效率，符合产品制造要求。同时，即便高智能化焊接技术对于生产环境及条件的局限较小，基本实现持续焊接作业的目标，但是现有的技术手段尚未得到预先设想，无法完全脱离工作人员进行生产及后续操作。由此可见，机械运转期间往往需要技术人员及工作人员肩负起监管职责，交由研究人员采集及分析数据，方可促进自动化焊接技术进步。

4.4 网络操作系统的集成性

由于机械工程焊接对于操作人员损害较大，客观上要求相关企业以保护操作人员生命健康安全为前提条件，着重强调规避焊接风险，搭建兼顾集成性的互联网操作系统，促使操作系统与自动化焊接技术相结合，充分发挥互联网操作系统集成性的作用，即于远程控制中心开展远程控制，不需要再次进入作业现场。同时，使用操作系统期间可直接设计规划焊接流程，明确焊接样式，便于及时发现各种问题，了解问题产生原因，以达到快速解决问题的目标，进一步提高工程机械制造生产效率。

5 结束语

自动化技术的精密高效化技术是应用的重要趋势，考虑到技术的实际应用要求可知，在行業管理和调整过程中，要具备政策支持。产品制造以及生产等是个重要的过程，在产品关系数和要求等方面，生产设备需要不断进行处理。此外以高效化管理作为前提，在各个周期如何做好效益的提升是重点。自动化技术要适应市场发展的需求，努力实现精密化。

参考文献：

[1]王斌，王雨轩.焊接工艺对焊接变形的影响[J].科技创新导报，2017，14（24）：28-29.

[2]郭洪舰.焊接工艺对焊接变形的影响分析[J].科技创新与应用，2017（13）：113.

[3]胡云.浅谈焊接工艺对焊接变形的影响[J].中国高新技术企业，2016（30）：79-80.

[4]林宁.焊接工艺对焊接变形的影响分析[J].河北农机，2016（07）：26-27.

[5]于金卓.焊接工艺对焊接变形的影响分析[J].科技经济导刊，2016（06）：93.

[6]白涛.焊接工艺对变形的影响[J].科技传播，2016，8（02）：112-113.