铝件焊接技术的应用及发展研究

周刚

摘要：随着航空船舶，高速轨道交通，汽车制造等方面飞速发展，铝及其合金材料正在被广泛关注与使用。铝件焊接工艺作为连接工艺尤为重要。文中详细介绍了铝件焊接技术的应用及发展，同时联系应用实例，将奥迪车为例进行了应用介绍。最后对其未来的发展方向和趋势进行了展望。

关键词：铝件 焊接技术 铝合金 新焊接工艺

1.引言

随着野中国制造 2025冶战略的实施 中国制造业正在面临着升级发展的局面。 其中在航空船舶 ，高速轨道交通 ，化学工业 ，汽车制造等方面亟待升级。 铝件焊接技术作为制造业的其中一环 其应用与发展至关重要。 铝件作为制造业的耗材需求日益增多，促进了铝件焊接技术的研究日益深入。 从而铝件的焊接问题已成为焊接技术研究的重要组成部分。 一些新型的焊接技术也正在逐步应用于铝件的焊接。

2.铝件的焊前准备

2.1 清洗

铝件的焊接质量决定了产品的质量 焊前清理工作是保证焊接工作质量的前提条件。 被焊接物往往被表面的氧化膜或有机杂质所沾污 这些污染会带来气孔等危害。 常用办法院采用化学清洗和机械清理。 利用化学作用进行清洗时 首先使用浓度为 10%的NaOH 溶液与氧化铝反应 反应式：Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 +H2O而且产物易溶于水。 从而去除铝件的氧化物。 机械清洗利用相似相溶的原理 使用有机溶剂如汽油 ，丙酮等对表面进行擦拭。 接着用不锈钢丝刷打磨氧化膜达到去除目的。

2.2 垫板与预热

在焊接过程中为防止铝件等焊接材料焊穿和塌陷在接缝处需安放垫板，如碳钢板 ，石墨板等。同时垫板表面需开圆弧型槽。预热同样作为准备工作主要是用来避免气孔 ， 焊件变形问题的发生。在焊件小 ，薄的材料时则无需预热。当焊接厚度超过 5mm，往往需要对其预热 温度控制下 100℃-300℃

3.铝件的焊接工艺

3.1 铝件的气焊工艺

铝件的气焊之前需进行焊前准备：首先进行接头形式与坡口的制备 ，接头清洗 ，焊缝背面加垫板 ，焊前预热。气焊的参数如火焰种类 ，焊嘴大小 ，焊嘴倾角都需要合理选择与调整。焊丝的化学成分决定了焊接后焊接处的组成 并影响到其性能的不同。 不同的材料会有不同的强度 ，抗裂性 ，耐蚀性以及塑性等性能上的差异。 一般选材原则是选择与基体金属成分相同的焊丝，同时也可以直接从焊接材料上截取一个狭条使用。

气焊铝件时必须使用气焊剂 CJ401 可以优化焊缝的成形以及调高湿润性能等。 具体操作时 火焰要正对溶池 在火焰保护范围内焊丝上下晃动。 下送时 将带着溶滴的焊丝插入溶池 待焊接过程结束后 立即将焊丝从溶池中拉出。 焊丝的这种运动往往可以破坏氧化膜 以得到较好的焊缝。 最后进行焊后清理。 通过以上多道工序，能够得到较好的焊缝质量，在实际生产应用中解决焊接问题。

3.2 铝件的焊条电弧焊

铝条的焊条电弧焊可用于铝合金铸件的补焊。 由于单丝电弧焊存在焊接速度可调性低 依靠增加焊接电流的方法难以达到要求。 目前多采用双丝或多丝电焊弧 它可以将瞬时输入功率多用于熔化焊丝 将焊丝熔化速率大大加快 从而实现高速焊接。

双丝 MAG 焊工艺不同于传统单丝焊接工艺 它是将熔池中的多余热量去熔化焊丝 在此基础上加大电流 使得焊接速度加快。

这种方法使得填充丝吸收了热量 减少了对母材热影响区的热量输入，改善了焊接的性能和形状。

3.3 新型的铝件焊接工艺

传统的铝件焊接工艺缺陷率高且穿透力差。 随着新型电子设备的技术进步 焊接电流 ，激光发生器等设备的进步 一些铝件焊接工艺得到改良并且发展迅速。 其中包括串联 MAG 焊接 ，磁脉冲焊接 ，利用混合激光的 MIG/MAG 焊接 ，摩擦搅拌焊接等。在随着异种金属如铝钢 ，鋁铜等结合的需求增加。 异种焊接技术也得到迅猛发展例如电子束焊接和摩擦搅拌焊接等焊接技术就应用于此。 这些新焊接技术的开发大大提高了产品的质量 节约资源以及改善作业环境。

4.铝件焊接的应用实例

铝材具有诸多方面优点 它获取方便同时利于回收 材料性能延展性好 ，使用寿命长等。 这使得铝质铸件成为汽车工业中必不可少的结构组成部分 因此铝件的焊接在汽车制造中应用十分重要。

在实际生产中焊装奥迪 T99 项目：铝件焊接的具体操作， 首先对于冲压铝件要采取钝化处理 然后使用专用工位器具对要焊装的铝件运送到焊装车间焊装。 具体连接工艺包括院电阻点焊 ，等离子钎焊 ，MIG 焊/钎焊 ，MAG 焊 ，激光焊 ，机器人伺服器焊钳焊接 此外还有其他类连接工艺铆接 ，冲连 ，涂胶 ，压合/翻边等。这些连接技术将钢铝材料组装成一体。在具体主要应用中 铝件激光钎焊技术应用在奥迪 T99 车门内与外板的连接。 同时也包括奥迪 Q5 车系中后盖外板上部和后盖外板下部的结合。 技术中所使用的激光发生器是由 Laserline 公司所提供 该设备转换效率高 ，尺寸小。 同时对环境有较低的要求 提高了生效率 降低了生产成本。

5.结束语

在新型产品的制造与其质量升级的过程中 铝件的焊接技术作为有力保障的一环 也在继续发展。 未来 随着焊接的要求将越来越高。 新型焊接工艺在对接一些小型铝质零部件时 将会做到越来越精细化。例如磁脉冲焊 ，摩擦搅拌焊等技术的开发。此外，铝件与异种金属之间的焊接技术的发展也越来越重要。 同时，自动化的程度也在同步升级 应用移动式焊接机器人就是其中重要手段之一。 随着智能制造的提出 针对不同的生产阶段 整个焊接总生产过程都可以纳入智能控制 无论焊前准备 ，焊接过程 ，焊后清理及检测 从而都可以朝着智能化控制方向发展 提高焊接的效率和质量。 但同时未来铝件焊接技术不可避免受到焊接成本以及复杂程度的制约。 因此 降低成本和工艺复杂程度也是发展方向之一。