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)中應用廣泛的一類有色金屬結構材料，在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學工業(yè)中已大量應用。工業(yè)經(jīng)濟的飛速發(fā)展，對鋁合金焊接結構件的需求日益增多，使鋁合金的焊接性研究也隨之深入。目前鋁合金是應用較多的合金，鋁合金的焊接，也是焊接工作人員非常關注的內容。

 

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?？杉庸こ筛鞣N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化型鋁合金和可熱處理強化型鋁合金。不可熱處理強化型不能通過熱處理來提高力學性能，只能通過冷加工變形來實現(xiàn)強化，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?？蔁崽幚韽娀弯X合金可以通過淬火和時效等熱處理手段來提高力學性能，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系列。純度可以達到99.00%以上。由于不含有其他技術元素，所以生產(chǎn)過程比較單一，價格相對比較便宜，是目前常規(guī)工業(yè)中常用的一個系列。市場上流通的大部分為1050以及1060系列。1000系列鋁板根據(jù)后兩位阿拉伯數(shù)字來確定這個系列的較低含鋁量，比如1050系列后兩位阿拉伯數(shù)字為50，根據(jù)國際牌號命名原則，含鋁量須達到99.5%以上方為合格產(chǎn)品。我國的鋁合金技術標準(gB/T3880-2006)中也明確規(guī)定1050含鋁量達到99.5%，同樣的道理1060系列鋁板的含鋁量須達到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、機械零件鍛造用材、焊接材料；低熔點、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。主要特點為密度低，抗拉強度高，延伸率高，疲勞強度好，但不可做熱處理強化。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，6061是一種冷處理鋁鍛造產(chǎn)品，適用于對抗腐蝕性、氧化性要求高的應用?？墒褂眯院?，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，代號編碼分別為100、200、300、400。

　　高強度鋁合金：

　　高強度鋁合金指其抗拉強度大于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、氣體保護焊MIG、攪拌摩擦焊FSW、電阻點焊等。

　　鋁合金焊接保護措施

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

　?。?）焊接過程中要采用合格的保護氣體進行保護。

　?。?）在氣焊時，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

　　（1）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），熔點高（約2050℃），遠遠超過鋁及鋁合金的熔點（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，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，因此當熔池溫度快速冷卻與凝固時，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。實踐證明，即使氬氣按GB/T4842標準要求，純度達到99．99%以上，但當水分含量達到20ppm時，也會出現(xiàn)大量的致密氣孔，當空氣相對濕度超過80%時，如果不采取加熱等措施，焊縫就會明顯出現(xiàn)氣孔。同時，采用小電流慢速焊，加大焊縫冷卻時間，并利用焊絲電弧進行熔池攪動，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)和結晶收縮率約比鋼大兩倍，易產(chǎn)生較大的焊接變形的內應力，對剛性較大的結構將促使熱裂紋的產(chǎn)生。

　　（4）鋁的導熱系數(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，比焊鋼要消耗更多的熱量。

　?。?）合金元素的蒸發(fā)的燒損。鋁合金中含有低沸點的元素（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成分，使焊縫性能下降。

　　（6）高溫強度和塑性低。高溫時鋁的強度和塑性很低，破壞了焊縫金屬的成形，有時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)轉為液態(tài)時，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

　　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。如何修復鋁合金鑄件氣孔等缺陷呢？如果用電焊、氬焊等設備來修補，由于放熱量大，容易產(chǎn)生熱變形等副作用，無法滿足補焊要求。

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

　　四、焊接工藝詳解