1.崔明好，2张波
2.中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东省青岛市，266000
摘要：近年来，我国的各行各业建设迅速，铝合金在汽车制造业上具有其他材料不可替代的功能，因此铝合金车体发展速度非常快。尤其是近些年来，我国的铝合金材料焊接技术更是发展迅速，出现了很多新兴的焊接技术，比如:TIG焊接技术、CMT焊接技术、激光焊接以及摩擦搅拌焊等。这些新兴的焊接技术，显示出极大的技术优势，为自动化焊接提供了理论基础。基于此，本文通过概述铝合金CMT焊、TIG焊、高能密度焊、等离子弧焊、MIG焊、摩擦塞补焊及搅拌摩擦焊等几种焊接技术，对铝合金材料焊接工艺的前景进行了展望，并就铝合金材料焊接工艺，分析了各种焊接工艺特点。
关键词：新形势；铝合金焊接；质量体系；建立
引言
激光焊接具有能量高、热源集中、热损小、变形小、焊缝深宽比大等优点，并且在焊接过程中便于形成集成化、自动化、柔性化的生产优势，满足高速、高精度的焊接，焊接时无需真空作业环境，非常适合在恶劣的环境下对复杂的结构件实施高精度的焊接。因此，研究铝合金激光焊接工艺及其应用具有非常重要的意义。
1铝合金材料的应用
铝可加工成各种型材，具有优良的导电性、抗蚀性和导热性，其产品已广泛应用于印刷业、汽车制造业、建筑业、电子通讯业、石油化工业、能源动力、包装容器、机械电器等行业。铝及其合金材料的加工工艺有铸造、冲压、锻造、挤压以及深加工等。铝的耐蚀性能很好，而且强度好。纯铝的抗拉强度是低碳钢的五分之一，如果经过热处理强化和合金化强化，其强度会大大增加。另外，铝的加工性能好、上色容易且由于本身很轻，安装就轻便很多。铝的熔点低，易于再生。所以，从节能、环保、安全要求的等多方面考虑，铝及铝合金材料是很有锻造价值的金属材料。基于铝合金焊接技术的竞争形势研究分析，现全球铝合金焊接技术已经步入技术成熟期，当前铝合金焊接技术的研究热点集中于TIG焊接系统、激光焊接自动控制、搅拌摩擦焊接系统、多种材料的复合焊技术等焊接技术。
2激光焊接铝合金的特点
（1）功率大的激光头能够稳定焊接质量，随着激光加工的深入开发，功能越来越强大的激光头得到快速的应用。由Scansonic和HighYAG所研制的激光头，能够在一定范围内上下左右浮动而不改变光斑大小，也不影响光丝配合，非常利于大批量的生产应用，能改善材料由于加工产生的少量尺寸偏差而引起的焊接缺陷。（2）合适的焊接参数合理的焊接参数能够很好地保证焊接质量。要获得稳定的焊缝成形，需要匹配合适的焊接参数。1）当给定的每一个激光功率数值时，都会有一个合理的焊接速度相匹配，焊接速度可以在设定的范围内进行调整，同样可以实现成形质量很好的焊缝，此区域定义为焊接稳定区。2）当在一个功率数值时，焊接速度过快，输入的热量变小，导致铝合金材料不能熔透，这时已超过稳定区的范围，此区域定义为未熔透区。3）当在一个功率数值时，焊接速度过慢，输入的热量过大，熔池下塌严重，此区域定义为熔池坍塌区。（3）高要求的装配精度因为铝合金激光焊接加热集中、焊缝深宽比大、焊接结构变形小、激光聚焦光斑直径细小等特点，所以导致工件的组对精度要求较高，一般组对间隙和错边量都必须小于0.1mm或板厚的0.1t，这样大大增加了焊接的操作难度。（4）易产生焊接缺陷由于铝合金熔点低，金属液流动性好，因此在大功率激光的作用下会使金属气化。焊接过程中伴随小孔效应所形成的金属蒸
3铝合金焊接裂纹防治措施
3.1增强冶金环节的防裂纹意识
在冶金环节，工作要人员要充分认识到防控裂缝的重要性，在焊缝合金系统中可以适当的加入一些变质剂，通过这些变质剂来控制结晶的温度。
铝合金是一种共金型的合金，而裂纹产生主要是由于凝固温度区易熔共晶存在量过大，埋下了裂纹隐患。但是通过一些合金元素，可以对易熔共晶进行制约，从而达到愈合裂缝的效果，尤其是变质剂中的V、B这些微量元素，可以不断增加焊接过程中铝合金的韧性以及可塑造型。
3.2提高焊接工作的质量和效率
在工艺环节，要防止裂缝就必须规划施工流程，要求工作人员按照焊接的工作要求有序开展施工活动，依次做好预热、接头形式以及焊接方面的工作。焊接工艺的参数将会直接影响到铝合金凝固时的组织形式，以及内部应变的增长速度，是裂纹产生与否的关键环节。通过采取热能集中这种焊接方法，可以提高焊接的效率，从而有效防止在焊接活动中出现方向性比较强的粗大壮晶体，从而提高铝合金材料的韧性。另外还可以通过减小焊接的电流，对焊接的速度进行调节，通过减缓速度来降低熔池的温度，减少焊接过程中合金材料的内外温差，防止裂缝的产生。因为在焊接的时候，如果焊接的速度过快，那么焊接接头的应变速度也会呈现同方向发展，从而产生热裂倾向。另外，在焊接的时候，还可以采取分段焊接的手段，或者是通过焊接前的预热工作，最大限度地降低试件的相对膨胀系数，降低脆性温度区间的应力。如果在焊接过程中出现焊接中断，那么工作人员需要及时做好弧坑的填满工作，同时去除相关的热源，防止弧坑产生裂缝。
3.3降低铝合金材料的纯净度
如果铝合金焊材中其母材材料不合格，那么在焊接的过程中，就会产生比较多的结晶裂纹，这也是裂纹所产生的一个重要原因。基于此，在选择焊接材料的过程中，就可以存在不纯物相对比较低、而且成分比较均匀，焊接起来较为稳定的焊接材料，这样可以大幅度降低裂纹的发生率。同时，也要检验其焊接材料中碳物质以及硫物质的标准用量，以此来衡定铝合金材料中的不纯物质的含量，对其采取相应措施，提高焊材的纯净度。
3.4激光焊
激光在很多领域得到了非常广泛的应用，尤其是在铝合金焊接领域中。对35mm厚的5A06铝合金在不同环境压力下进行了一系列的圆盘激光焊接实验，得出了激光焊接过程中环境压力应限制在小于102Pa，使获得高的焊接质量。激光焊焊接铝及其合金时，特别是在热处理过程，必须考虑缺陷存在的可能性，研究并探讨了克服这些缺陷的可能性。激光焊与传统焊接技术相比，具有很显著的优势，如变形小、热影响范围小、生产效率高、接头损伤轻、热输入低等。激光焊焊缝深宽比相对于传统的方式比较大、热影响区变得比较窄、焊接速度快、焊接变形非常小、能量密度也非常大。但是想要获得良好的成型效果和优质的焊缝，适合的焊接参数尤为重要。针对5052铝合金薄板的脉冲激光焊焊接参数进行了正交实验，实验结果显示，离焦量为－2．5mm、焊接速度270mm/min、脉冲频率18Hz的焊接参数下能获得表面成型良好，并有一定熔深的优质焊缝。
结语
铝合金是发展过程中应用范围越来越广的材料，如何不断提高铝合金材料的应用范围及利用率，是目前各行各业研究的重心。激光焊接作为一种新兴的焊接技术，能够有效地解决焊接气孔的缺陷，通过不断拓宽激光焊接在铝合金材料中的应用，会发挥更大的作用。
参考文献
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