铝合金先进焊接工艺1

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1、焊接　2003(7)·5·专题综述铝合金先进焊接工艺钢铁研究总院(北京市　100081)张志勇　田志凌　彭　云摘要　介绍了铝合金焊接的几种先进工艺:搅拌摩擦焊、激光焊、激光-电弧复合焊、电子束焊。针对于焊接性不好和曾认为不可焊接的合金提出了有效的解决方法,几种工艺均具有优越性,并可对厚板铝合金进行焊接。关键词:　铝合金　搅拌摩擦焊　激光焊　激光-电弧复合焊　电子束焊ADVANCEDWELDINGTECHNOLOGYOFALUMINUMALLOYCentralIronandSteelResearchInstituteZhangZhiyong,TianZhili

2、ng,PengYunAbstractThispaperintroducesseveraladvancedaluminumalloyweldingtechniques:frictionstirwelding,laserwelding,laser-archybridweldingandelectronbeamwelding.Comparedtothetraditionalarcweldingtechnique,theyaresuperiorintheweldingofaluminumalloy.Theeffectivemethodstoovercomethedi

3、fficultiesintheweldingofalu2minumalloyareintroduced,andthickplateofaluminumalloycanbeweldedbythesemethods.Keywords:aluminumalloys,frictionstirwelding,laserwelding,laser-archybridwelding,electronbeamwelding工艺可以很好地解决铝合金焊接的难点,焊后接头性能1　铝合金焊接的特点良好,并可以对以前焊接性不好或不可焊的铝合金进行铝合金由于重量轻、比强度高、耐腐蚀性能

4、好、无磁焊接。性、成形性好及低温性能好等特点而被广泛地应用于各2.1铝合金的搅拌摩擦焊接种焊接结构产品中,采用铝合金代替钢板材料焊接,结搅拌摩擦焊FSW(FrictionStirWelding)是由英国构重量可减轻50%以上。焊接研究所TWI(TheWeldingInstitute)1991年提出的[1～2]铝合金焊接有几大难点:①铝合金焊接接头软化严新的固态塑性连接工艺。图1为搅拌摩擦焊接示[3]重,强度系数低,这也是阻碍铝合金应用的最大障碍;②意图。其工作原理是用一种特殊形式的搅拌头插入铝合金表面易产生难熔的氧化膜(Al2O3其熔点为2工件待焊部位,通过

5、搅拌头高速旋转与工件间的搅拌摩060℃),这就需要采用大功率密度的焊接工艺;③铝合擦,摩擦产生热使该部位金属处于热塑性状态,并在搅金焊接容易产生气孔;④铝合金焊接易产生热裂纹;⑤拌头的压力作用下从其前端向后部塑性流动,从而使焊[4]线膨胀系数大,易产生焊接变形;⑥铝合金热导率大(约件压焊在一起。图2为搅拌摩擦焊接过程。由于搅为钢的4倍),相同焊接速度下,热输入要比焊接钢材大拌摩擦焊过程中不存在金属的熔化,是一种固态连接过2～4倍。程,故焊接时不存在熔焊的各种缺陷,可以焊接用熔焊因此,铝合金的焊接要求采用能量密度大、焊接热方法难以焊接的有色金属材料,如铝及高强

6、铝合金、铜输入小、焊接速度高的高效焊接方法。合金、钛合金以及异种材料、复合材料焊接等。目前搅拌摩擦焊在铝合金的焊接方面研究应用较多。已经成2　铝合金的先进焊接工艺功地进行了搅拌摩擦焊接的铝合金包括2000系列(Al针对铝合金焊接的难点,近些年来提出了几种新工-Cu)、5000系列(Al-Mg)、6000系列(Al-Mg-Si)、艺,在交通、航天、航空等行业得到了一定应用,几种新7000系列(Al-Zn)、8000系列(Al-Li)等。国外已经©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreser

7、ved.·6·焊接　2003(7)进入工业化生产阶段,在挪威已经应用此技术焊接快艇上或机械切除;④搅拌头适应性差,不同厚度铝合金板上长为20m的结构件,美国洛克希德·马丁航空航天公材要求不同结构的搅拌头,且搅拌头磨损快;⑤工艺还司用该项技术焊接了铝合金储存液氧的低温容器火箭不成熟,目前限于结构简单的构件,如平直的结构、圆形结构件。结构。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。2.2　铝合金的激光焊接铝及铝合金激光焊接技术(LaserWelding)是近十几年来发展起来的一项新技术,与传统焊接工艺相比,它

8、具有功能强、可靠性高、无需真空条件及效率高等特点。其