[产品库]主题: 铝合金材料常用的焊接加工方法 ... 发布者: 崔经理
11/15/2016
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铝合金材料常用的焊接加工方法
铝合金的焊接方法很多,几乎各种焊接方法都可以用于焊接铝及铝合金,但是铝及铝合金对各种焊接方法的适应性不同,各种焊接加工方法有其各自的应用场合。须根据铝合金的牌号,焊件的用途和工作环境,产品结构,生产条件以及焊接接头质量要求等因素加以选择。常用的焊接方法有:气焊、焊条电弧焊、脉冲氩弧焊、等离子弧焊和激光焊等。近年来,针对铝合金焊接的难点,一些新的焊接工艺得到发展,如搅拌摩擦焊,激光-电弧复合焊,电子束焊等。
气焊和焊条电弧焊方法,设备简单、操作方便。气保焊加工可用于对焊接质量要求不高的铝薄板及铸件的补焊。焊条电弧焊可用于铝合金铸件的补焊。惰性气体保护焊(TIG或MIG)方法是应用至广泛的铝及铝合金焊接方法。铝及铝合金薄板可采用钨极交流氩弧焊或钨极脉冲氩弧焊。铝及铝合金厚板可采用钨极氦弧焊、氩氦混合钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊。熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊应用越来越广泛(氩气或氩/氦混合气)。一般多为氩弧焊,包括钨极氩弧焊(TIG)、熔化极氩弧焊(MIG)和脉冲氩弧焊等。MIG焊、TIG焊是目前生产中常用的铝合金焊接方法。
在汽车制造中,MIG 焊主要用于骨架之间的组装以及外板之间的接缝,大型型材结构的车辆,车顶、地板、侧墙等部件均与车体同长,并且均为纵向焊缝,全自动焊占大约50%,由普通的MIG 焊开发出的焊接新工艺有:大电流MIG 焊、等离子MIG 焊、细焊丝MIG焊及脉冲MIG 焊。 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。与普通摩擦焊相比,它可不受轴类零件的限制,可焊接直焊缝、角焊缝。传统焊接工艺焊接铝合金要求对表面进行去除氧化膜,并在48h内进行加工,而搅拌摩擦焊工艺只要在焊前去除油污即可,并对装配要求不高。并且搅拌摩擦焊比熔化焊节省能源、污染小。搅拌摩擦焊铝合金也存在一定的缺点:焊接时速度低于熔化焊;焊件夹持要求高,焊接过程中对异形加工焊件要求加一定的压力,反面要求有垫板;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;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;搅拌摩擦焊工艺参数简单,主要有搅拌头的旋转速度、搅拌头的移动速度、对焊件的压力及搅拌头的尺寸等。
近年来,随着大功率、高性能激光加工设备的不断研制开发,在日美英等发达国家,铝激光焊接技术发展很快,这表明激光焊接技术是未来铝焊接技术的主要发展方向之一。目前,铝合金激光焊接已经被使用在车体部件的连接上。在Audi A2全铝结构上,就有30m激光焊缝,为了更有效的焊接铝合金,人们发展了激光-电弧复合焊接工艺。
激光-电弧复合焊接工艺至早是上个世纪70年代末由伦敦皇家学院提出,激光-电弧复合主要是激光与TIG电弧、MIG电弧及等离子体。为有效地清除铝合金表面的氧化膜,减少钨极的烧损,焊接薄板铝合金常采用交流TIG 焊的方法。但传统的交流TIG焊一般为50Hz的固定频率。电流过零时间相对较长,尤其是焊接过程中铝合金由正极性过渡到负极性时,铝阴极发射电子困难,电弧非常不稳定。脉冲TIG焊是在普通固定电流的TIG焊基础上发展一种新工艺。利用脉冲TIG焊能焊接薄板或超薄板构件,便于精确控制电弧能量及其分布,通过脉冲规范参数的调节,可精确控制电弧能量及其分布,易获得均匀的熔深和焊缝根部均匀熔透,易于焊接难焊金属材料。
脉冲TIG焊的焊缝是由焊点相互重叠而成,由于脉冲电流对点状熔池有较强的搅拌作用,且熔池金属冷凝速度快,高温停留时间短,所以焊缝金属组织细密,树枝状结晶不明显,可减小热敏感金属材料焊接时产生裂纹的影响。由于脉冲MIG焊的峰值电流及熔滴过渡是间歇而又可控的,因而与普通的MIG焊相比,具有较宽的电流调节范围,普通的射流过渡和短路过渡焊接,因受熔滴过渡型式的限制所采用的焊接电源范围都是有限的,采用脉冲电流后,由于可在平均电流小于临界值的条件下获得射滴过渡,所以适合焊接铝合金薄板。采用脉冲电流后,可用较小的平均电流进行焊接,因而熔池体积小,加上熔滴过渡和熔池金属的加热是间歇性的,所以不易发生流淌。此外,由于熔滴的过渡力与电流的平方成正比,在脉冲峰值电流作用下,熔滴的轴向性好,能迫使金属熔滴沿着电弧轴线向熔池过渡,焊缝成形好。可有效地控制输入热量,改善接头性能。
电子束焊是另一种高能密度的焊接工艺,焊接铝合金可以得到优质的焊接接头,同时电子束焊的穿透性能好,可以对铝合金厚板进行焊接,但电子束焊要求在真空环境下进行,所以应用受到一定的限制。近年来发展的局部真空电子束焊在一定程度上可以解决这个问题。
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最后更新: 2016-11-15 10:33:54