1。2 铝合金焊接技术

近年来，随着铝合金在航空航天、汽车制造、造船业以及其他领域方面的大量使用， 铝合金的焊接技术也在迅速发展[9]，同时，铝合金焊接技术及其焊接接头的特点成为人 们关注和研究的热点。

1。2。1 铝合金焊接的特点论文网

铝合金的连接方式从最初的螺栓连接发展到现在，已经普遍采用焊接连接技术，但 是由于铝合金自身的某些特性，使其在焊接过程中存在一些困难[10-12]：

（1）铝合金表面极易生成熔点高达 2060℃的 Al2O3 氧化膜，会妨碍填料的润湿， 这就要求在焊接过程中需要除去氧化膜或采用大功率密度的焊接工艺；

（2）铝合金的熔体极易吸收周围的气体，并且冷却过程中很难析出，因此焊接过 程中极易产生气孔；

（3）铝合金中常常含有 Mg、Zn 等低沸点的元素，在焊接时容易蒸发、烧损，引 起焊接接头严重软化，强度系数低，降低力学性能；

（4）铝合金热敏感性高，焊接时极易产生裂纹。尤其是 6xxx 系列铝合金，因为熔 池中形成 Al-Si 共晶，增大其热裂纹敏感性；

（5）铝合金线膨胀系数大，容易产生焊接变形进而产生裂纹；

（6）铝合金热导率大，相同焊接速度下，热输入要求较高，针对厚载面则需先预 热，来降低焊接能耗。

由于传统的焊接方法（如火焰焊、电弧焊、等离子体弧焊等）热源发散、功率密度 不高、焊接速率过低、热输入量大，引起焊接接头热影响区过宽、焊缝处晶粒粗化、接 头性能差、焊后工件形变量较大[13]。因此，针对铝合金焊接的特性，必须采用相匹配的 焊接工艺。常用的铝合金焊接方法如下[14]：

（一）惰性气体保护电弧焊

钨极惰性气体保护焊（Tungsten inert gas arc welding，简称 TIG 焊）和熔化极惰性 气体保护焊（Metal inert gas welding，简称 MIG 焊）是铝合金常用的两种焊接方式[15]。 TIG 焊出现在上世纪 30 年代，是为了解决铝、钛、锰等活泼金属而产生的气体保护电 弧焊，其以难熔金属钨和焊件作为电极，电弧燃烧时电极不熔，故弧长稳定，焊接过程 稳定。电极、电弧区和熔融金属在焊接过程中始终在惰性气体—氩气的保护中。铝合金 的 TIG 焊常采用交流电源，铝合金表面的氧化膜在交流电负半波的阴极雾化作用下会逐 渐被清除，提高熔合性。TIG 焊还具有无需清理焊渣，易于自动焊接的优势，但是钨极 低的承载电流能力和焊接熔深的限制制约了其广泛应用。

MIG 焊则是同时将焊丝作为电极和填充金属，并且也是在惰性气体保护下进行焊接 的方式。因为焊丝充当电极，因此焊接时可使用高密度电流，并使得母材熔深大，焊丝 熔敷速度大，相比于 TIG 焊，工件的变形较小，焊接效率高。同时，对于铝合金熔化极 氩弧焊采用直流反接，利用阴极雾化效应保证焊缝质量。MIG 可焊接的铝材范围广，并 且对薄板和厚板均可以进行焊接。美国在上世纪 90 年代就已经成功使用 MIG 自动焊焊 接厚度达 25~32mm 的 5083 和 6061 等材料[16]。

铝合金在进行传统的 TIG 焊时，焊接热输入大，焊速慢，焊缝及其附近的峰值温度 较高，同时产生较宽的热影响区，使整个焊接接头产生过时效，引起焊接接头的力学性 能严重下降。铝合金进行 MIG 焊时，焊接线能量低，速度快，针对热处理强化铝合金

（6xxx 系列、7xxx 系列）有很好的改善焊缝金属和热影响区组织的作用，降低对焊接 接头力学性能的影响。国内外学者的研究也表明，铝合金 MIG 焊接接头相对于 TIG 焊 接接头具有较高的抗疲劳性能，同时，焊接线能量小的 MIG 焊对工件产生的焊后变形 也小，保证了产品的质量[14,16]。