1 引言

1。1 选题背景

铝是自然界储量最大的金属元素[1]。在自然状态下，铝主要存在于如长石、云母、铝土 矿、明矾石等岩石和矿石中，表现为化合态。铝合金是通过在金属铝中添加几种或者多种金 属以及非金属元素制造而出的一种合金金属[2]。铝及其合金的物理性能、化学性能及力学性 能，都表现出独特于其他金属材料的性质：密度小而强度大，具有优异的塑性等，因此而普 遍应用于航天航空、交通运输以及容器制造等工业领域[3]。铝合金在工业领域的加工方法以 焊接为主，所以铝合金焊件的焊接质量控制成为限制其在工业领域应用的重点因素。论文网

随着铝合金在制造行业的应用范围愈来愈宽，铝合金焊接技术也持续发展，不断改进， 主要表现如：（1）在传统焊接技术的基础上，发展新的焊接方法，如低频调制型脉冲 MIG 焊、 交流脉冲 MIG 焊等；（2）利用高能密度束流进行焊接，如电子束焊、YAG 激光焊等；（3） 搅拌摩擦焊得到推广与应[4]。新的焊接工艺或尚未成熟，或操作复杂成本高，在实际应用中， MIG 焊仍是铝合金焊接的常用方法。

1。2 研究现状

1。2。1 铝合金的焊接新技术

1。2。2 铝合金焊接焊缝组织和力学性能研究

1。2。3 铝合金的焊接缺陷控制

2 焊接材料及试验方法

2。1 焊接材料

在前期工作中，主要在铝板上堆焊，进行正交试验，观察焊缝形貌，寻找合适的工艺参 数。确定好焊接工艺参数之后，对 3A21 铝合金板实施对焊，焊接出焊缝外观优良的试件。 在此基础上，观察焊缝的组织以及开展力学性能试验。

2。1。1 铝合金的焊接性

由于铝具有不同于其他金属的物化特性，其在焊接时的特点及难点如下[20]：

(1) 铝的强氧化能力。铝及铝合金在大气中，表层会与氧反应，形成密度很大的 A1203 薄膜，熔点约为 2050℃，会产生两方面不利于焊接的影响。第一个影响就是会妨碍金属的熔 化结合，产生夹渣；第二个影响就是氧化膜吸收了一定量的水气，容易在焊缝中产生气孔。 (2) 热物理性能特殊。铝及其合金的热导率和比热较大，焊接进程输入的热量有很高的 比例被快速向其他部位扩散。产生的结果就是能耗增加，同时由于焊接热量扩散快且多，容

易在焊缝周围形成范围较大的热影响区。

(3) 铝的线膨胀系数大，冷却结晶时体积收缩率约为 7%，相比其他金属大，焊缝常常会 出现缩松、缩孔、热裂纹。

(4) 焊接气孔。氢气孔是铝合金焊接中最主要的缺陷，氢的来源很广泛，金属清洁不到 位、电弧气氛、A1203 吸收的水分，等，都会因来不及溢出熔化金属而形成气孔。

(5) 焊缝成形。铝合金在焊接过程中，母材金属的颜色与熔池颜色几乎相同，很难判断。 热积累作用还会在焊接一定时间后造成塌陷。

(6)  合金元素发生蒸发、烧损，导致焊缝性能的减弱。文献综述

2。2。2 3A21 铝合金

试验所用材料为 3A21 铝合金板材，试件尺寸为 300mm150mm6mm。另外，在前期工 作中采用的是纯铝板材。

3A21 铝合金是一种强度不高的防锈铝，被广泛应用于生产制造领域。3A21 铝合金具有 抗腐蚀能力强、焊接特性好的特点，退火态的 3A21 铝合金具有较高的塑性[21]。