铝合金构件焊接变形研究及焊接工艺优化

殷圆淋

摘 要：铝合金构件在现代工业制造中具有广泛的应用价值，但是铝合金材料存在导热系数大、分散速度快的缺陷，因此加强对铝合金构件焊接变形的研究并且提出优化焊接工艺对提高我国焊接技术，实现我国机械制造强国具有重要的意义。

关键词：铝合金；焊接；变形；工艺

在我国大力发展现代装备业背景下，铝合金构件在机械制造行业发挥了巨大的作用，尤其铝合金应用到现代高端设备中实现了机械设备性能的进一步完善，但是铝合金材料由于具有传热性强、膨胀系数大一级散热速度快的特点，因此其在焊接的过程中容易出现变形量超过允许值的问题，因此需要我们在进行铝合金焊接时注重其变形研究，通过合理的控制措施，提高铝合金构件焊接工艺，以此提升我国装备制造技术水平。

一、铝合金构件焊接变形的表现形式及原因

铝合金构件焊接是铝合金应用到装备制造业中的重要形式，由于铝合金材料导热性强、散热快的特点使得在焊接过程中极容易出现铝合金构件变形的现象，影响产品的外观及性能的应用。结合实际铝合金构件焊接变形主要分为：瞬间变形和残余变形。瞬间变形就是在铝合金构件焊接过程中由于铝合金焊接温度超过铝合金自身的结构极限而出现的变形。残余变形则是在经过焊接之后，余热导致铝合金构件出现变形，因此导致焊接变形的主要根源是残余应力和塑性应变，影响铝合金构件变形的因素包括：（1）焊接热过程的参数会影响焊池的相变过程，从而对热区金属的组织结构形成一定的影响；（2）焊接过程热不均匀导致铝合金构件产生的热响应不同，从而产生应力变形；（3）熔池大小与尺寸影响焊接件的焊接质量。

导致焊接变形的原因是多方面的，根据焊接变形类型的不同导致其变形的原因也是不同。实践中由于焊缝区域的温度高于焊接周围的温度，因此也会造成焊接缝变形量比较大，以此产生偏心拉应力，该力会造成出现纵向绕曲。而错边变形主要发生在焊接的初期阶段，一旦出现焊接错边问题就会导致焊接无法继续的问题。

二、铝合金焊接焊接变形的诱发机制

根据铝合金焊接变形的产生原因，导致焊接变形出现的诱发机制主要是：一是接头中间与周围产生的温度差导致出现残余应力；二是接头两边的温度不同而导致变形；三是焊接力导致弹塑性形变；四是金属流变阻力和焊接牵引力同时作用导致变形。

三、铝合金构件焊接工艺优化的举措

（一）做好焊接准备工作。一是要选择与焊接质量要求相适应的电源，电源作为提供焊接的能量来源，合理选择电源，一般直流电源的电弧具有良好的稳定性以及能够避免出现焊接过程中的飞溅问题，因此一般选择直流电弧作为焊接电源的首选。而直流反接电源能够避免在焊接张出现大量焊渣以及污染气体的现象，这样便于对焊接过程进行观察，根据焊池及时调整焊接速度与角度；二是清理铝合金构件的表面，保证其干净；三是选择合理的焊丝直径。焊丝直径、成分等都会影响到焊接缝金属的力学性能，因此要选择合理的焊丝，选择表明质量与化学成分达标的焊丝。

（二）做好焊接设计。对于铝合金构件焊接变形问题主要举措就是做好设计，降低焊接变形量。为此我们从两个方面入手：一是做好焊接设计。在进行焊接工艺设计时需要采取比较成熟的方案，并且合理布局焊接的位置，尤其是要对铝合金构件与主体装备结构之间的焊接缝隙的大小、形状等进行优化设计，降低焊接缝的数量，以此实现对焊接结束后可能出现的残余变形问题；二是做好产品制造阶段的设计。对制造产品焊接的设计主要是对焊接工艺的参数等进行熟记，并对相关的理论知识做到熟记于心。并且做好焊接的检查工作，如果发现出现残余变形之后，要及时的采取相应的措施给予矫正，达到对变形量的控制，达到焊接要求。

（三）加强对焊接过程的工艺控制。在焊接过程中，采取一定的反变形或者是刚性固定组装的方法在焊前进行预防；焊接结束之后，为了减小已经出现的残余变形，可以采取加热矫正或者是利用机械外力进行矫正的方法。另外在焊接过程中，除了要严格按照设计的焊接工艺进行焊接之外，还应按照优秀的焊接工艺实现对瞬时变形的控制，例如，采取那些能量密度高的热源，对焊接过程中的焊接受热面积进行技术控制。

（四）优化焊后检查工作。首先工件焊接完毕之后，在进行焊缝无损检查之前，应及时清除焊缝及焊缝两侧的焊渣、残存焊剂，预防因焊渣、残存焊剂腐蚀工件表面而出现不良影响；其次焊接完毕后，若出现焊瘤或焊接接头余高过高等问题，必须及时去除缺陷。应通过射线探伤或超声波确定返修范围，具体返修范围应超过缺陷部位面积，通常可向缺陷两头分别扩展

80-100mm。如果探测结果明确指出缺陷靠近外侧或内侧，可先返修该侧。另外由于电弧长短对焊接质量也有显著影响，而电弧电压决定电弧长短，因此，在焊接时，依据焊接试验，需要控制好电弧电压，产生适宜长度的电弧长度进行焊接。

参考文献：

[1] 李怀珠.大型铝合金构件的焊接工艺设计.电子工艺技术 2015（11）

[2] 常小芳.铝合金构件焊接变形与焊接工艺优化途径，生物技术世界.2015（05）