本试验主要使用市场上销售的 6mm 厚的 3A21 铝合金板进行对接工艺试验研究。使用的 设备是法国 SAF 公司生产的 R450 自动双丝焊设备，为节省材料，避免不必要的浪费，首先 在铝板上进行焊缝，并通过对焊接过程的实时电压电流监控，得到焊接过程中的电压电流大 小数据及其焊接稳定性的情况。焊接中灵活应用正交试验法，以便以最少的实验得到对接试 验的最佳参数，获得优质焊缝。

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1。2     铝合金焊接技术的发展现状

1。2。1   铝合金焊接特点

如上所述，铝合金具有许多能适应现代科技及高新工程发展需要的物理化学特性和焊接 特性，从而被广泛地应用于各种焊接结构产品中。焊接时使用铝合金来代替钢板材料能使设 备的结构重量减轻一半以上，符合工业对材料的要求，符合社会发展的理念。因此，铝合金 的开始渐渐替代钢铁的使用，到目前为止，铝合金的产量已经仅次于钢铁［7］。但是铝合金焊 接并不是完美的，焊接时存在以下几个缺陷：

⑴强氧化性 铝合金在空气中及焊接时很容易发生氧化现象，生成一层致密的氧化膜，熔点高（熔点

约为 2050℃），且稳定性非常好，不容易从金属表面除掉。焊接时难熔的氧化膜由于比重大

（是纯铝的 1。4 倍），不易浮出表面，会妨碍填充金属和母材的熔合，导致夹渣、未熔合、未 焊透等缺陷。同时表面的氧化膜还容易吸附空气中的水蒸气，未经处理直接焊接会使焊缝产 生气孔［8］。因此，焊前要对铝合金表面进行严格的处理，同时加强焊缝处的保护；

(2)铝合金焊接接头很容易发生软化，降低强度 焊接时铝合金热近影响区受热发生软化，强度下降，使焊接接头和母材不能达到相同强

度，成为阻碍铝合金扩大使用范围的最大障碍；

(3)较大的热导率和比热容。

铝及铝合金的热导率和比热容约比低合金的大 1 倍，焊接时热量容易被传导到金属的其 余部分，导致大量热量被熔池以外的地方消耗，造成的浪费比钢大得多。焊接时热量不集中， 为提高焊接质量，使用的焊接能源功率必须够大，且能量集中，同时对工件尽量采取预热处 理［9］；

(4)热裂倾向大。 铝及铝合金变形程度高，线膨胀系数是钢的两倍左右。凝固时体积变化比较大，收缩率

可达到 6。5％左右。由于变形大，焊件焊接时容易形成热裂纹，为防止这一现象，焊接时要采 取一定的预防措施。在实际焊接工艺中常通过设计焊丝成分组合来达到止裂目的。

(5)易形成气孔。

氢在液态铝中的溶解度比较大，100g 的铝中可以溶解约为 0。7mL 的氢气。而当铝发生凝 固时，氢的溶解度大幅下降，100g 的铝中只能溶解约为 0。04mL 的氢气，原来溶解的氢不能 全部继续留在液态铝中，开始大量从铝中析出，从铝中形成许多大大小小的气泡。同时，由 于铝和铝合金本身的密度小，导热性好，冷却快，所以形成的气泡不能全部地从液态铝中及

本科毕业设计说明书 第 3 页 时逸出，而是在熔池中移动缓慢，最终滞留在金属中，形成气孔。水蒸气和氧化膜是氢的主 要来源，所以焊前一定要进行严格的表面处理［10］。

1。2。2 铝合金焊接方法

铝合金由于应用广泛，焊接方法很多，如上所述的传统焊接技术如 TIG 焊等。传统的焊 接技术经过众多焊接工作者多年的研究，技术已经趋于成熟，现在的研究重点在于不断地针 对新要求进行改进和创新。但是除此以外，也出现了几种新的焊接方法，如下所述：