铝合金焊接性能及焊接接头性能

铝合金焊接性能及焊接接头性能

张力强

 （中车株洲电力机车有限公司，湖南，株洲  412001） 

  摘要：在新科学技术的影响下，高速动车组也在进行全面提升发展，高速动车的车体结构的材料也进行更新换代，传统的钢材质的车体结构已经开 始逐渐被铝合金材质的车体进行淘汰，铝合金材质的车体结构比钢材质的车体更加轻盈，采用新材料能够使高速动车组的车体实现轻量化，但同时还能保 障高速动车的行程安全，新材料就需要新的焊接技术，基于此对铝合金焊接技术和性能以及焊接接头的性能成为本文探究的内容。

关键词：铝合金焊接；焊接技术；性能分析

引言：随着矿产资源开采和冶炼技术的进步，铝合金材质的使用量和使用范围也得到很大的提升，关乎我们生活的方方面面，比如：铝合金材质的阳台门窗门框、自行车的铝合金车架和铝合金材质的高速动车组车体。铝合金材料也需要进行切割和焊接，才能达到使用要求，铝合金的焊接不同于传统铁质材料的焊接，铝合金焊接技术需要面对很多新的焊接问题，针对不同的焊件需要运用不同的焊接技术，不同的焊接技术焊接出来的产品具有不同的焊接性能

一、铝合金材料的特点

铝合金材料有很多有优良的性能，大体可以归结为以下几点：

第一点：铝合金材质很多都具有质地轻盈而且材质较软。这是因为同等体积铝的重量大约是同等体积钢重量的三分之一。

第二点：铝合金材料也具有很好的强度。虽然，低碳钢的抗拉强度是纯铝的五倍。但纯铝经过合金化强化以及热处理强化后形成的铝合金，其强度 能达到刚才所具有的强度值。

第三点：主要是因为铝合金材料与空气后在其表面会形成一层致密的化学性质稳定的三氧化二铝薄膜，若是对铝合金材料进行氧化铝膜处理法，就能使其具有全面防止腐蚀的特点。

第四点：因为铝材具有良好的柔软和可塑性，铝合金材料具有良好的加工性。比如：高速动车的车体就是运用型材具有良好挤压性的特点，而且这种材质进行二次加工和进行弯曲化加工时也都比较容易实现。

第五点：铝合金材料易于循环利用。冶炼时纯铝的熔点比钢材低很多，所以废弃的铝材料更易于实现回收和再利用。同时还满足进行废弃处理过程中无公害化，有利于对环境的保护和可持续发展战略的实施。

二、铝合金焊接时采用的焊接技术及其性能

铝合金材料的自身材料性能、使用用途和成材的技术要求决定了铝合金焊接会有不同的焊接技术，技术人员根据不同的要求就结合不同的焊接技术性能就可以选择科学合理的焊接技术进行焊接操作。这些焊接技术大体分为来两大类：气焊、钨极氩弧焊和惰性气体保护焊，但是每一大类下又根据采用的焊接材料或者焊接能源的不同分为很多种小类别。

1、铝合金材料焊接的气焊

普通铝材使用的气焊就是指氧—乙炔气焊，这种焊接技术的熔融时火焰的热功率不高、热量不够集中的特点。焊接完成后成型的焊件会产生较大变

形、成品合格率低。同时气焊焊接技术在对较厚的铝材进行焊接时需要进行预热，焊接完成后的焊缝金属晶粒粗大、紧密度不高，还容易与空气反应产生

三氧化二铝夹杂、大小不一的气孔及微小裂缝等缺陷。这种焊接技术只局限用于对厚度一般而且作用不是很重要铝材质结构件和铸件进行焊补时使用。

2、铝合金材料焊接的钨极氩弧焊

这种铝合金的焊接方法是一种惰性气体保护焊接方法，它采用氩气作为保护气的情况下实施焊接工作，它的优点就是较集中的热量、稳定的电弧燃

烧、致密的焊缝金属，高强度和高塑性的焊接接头，基于这些性能工业中对其应用的比较广泛。钨极氩弧焊已经是一种比较完善的铝合金焊接方法，同时

钨极氩弧焊的劣势在于运用的设备比较繁杂和不适合在露天场所进行施工操作。

3、铝合金材料焊接的熔化极氩弧焊

熔化极氩弧焊方式又是一种新的焊接方式，它的优势在于采用功率大的电弧进行工作，这样产生集中的热量，受热量影响的区域小，同时成品的合

格率是手工钨极氩弧焊接方式的两倍多。而且这种焊接方式能对比较厚的纯铝及铝合金板进行焊接。例如：在对高速动车的车体上厚度在3厘米左右的构架进行焊接时不必进行预热操作，而且这种焊接方式得到的焊缝不仅表面光滑而且质量优良。根据这种焊接技术的优势工业生产中重要将其用于焊接一些断续的短焊缝、定位焊缝以及结构形状不规则的焊件。在生产制造车间实际操作中半自动氩弧焊的焊炬虽然具有灵活方便易操作等优势，但是这种焊接方式所采用的是直径较细焊丝，同时这种方式的焊缝也具有的较大气孔敏感性。

4、铝合金焊接的脉冲氩弧焊

在实际生产中铝合金材料焊接的脉冲氩弧焊的焊接方式有两种

第一种：钨极脉冲氩弧焊，这种焊接方法在操作原理上将小电流焊接过程中稳定性差的情况进行改良和优化，通过这些改进使操作中便于对各种工艺参数的调节以此来控制电弧的功率和焊缝的成形。脉冲氩弧焊的优势在于使焊件发生的形变小、受热影响的区域小。基于这些优势，工业中普遍将这种方式用来对薄板、全位置的焊接等场合以及对锻铝、硬铝、超硬铝等对热敏感性强的进行焊接。

第二种：熔化极脉冲氩弧焊这种焊接方式在进行操作时优势在于较小的平均焊接电流、较大的参数调节范围、较小的焊件形变以及受热影响区、同时还满足焊件成品合格率高，焊缝接头的抗气孔盒抗裂性能好，基于这些优势，工业中将此方式普遍用于对厚度在2毫米到10毫米之间的铝合金薄板进行全位置的焊接。

5、铝合金材料焊接的电阻点焊、缝焊

这种焊接方式在进行操作时优势在于焊接时采用的电流大、产品合格率较高、焊接速度快，这种焊接方式主要用来对4毫米厚度以下的铝合金薄板进行焊接。基于这些优势，这种焊接方式特别适用于大批量零、部件的生产，同时对质量要求较高的产品进行焊接时可以采用直流冲击波点焊和缝焊机进行焊接操作。这种个焊接方式的劣势在于焊接时需要用到的设备比较复杂。

结束语

目前，铝合金材料的焊接技术已经相当成熟，这就对工程技术人员提出很高的专业素质要求，在工作中要对各种焊接技术都要进行掌握，还要根据焊接产品的具体用途选择正确的焊接方式，只有这样才能确保焊接的性能强度和焊材焊接接头的性能强度达到安全技术要求，才能确保焊件的整体质量。

参考文献

[1]徐兵.探析在动车组铝合金车体焊接中焊接技术的应用及发展趋势[J].世界有色金属,2019(20):274-275.

[2]俞尚知. 焊接工艺人员手册[M]. 上海：上海科学技术出版社，1992.