铝合金焊接方法的研究现状 投稿：田溯溰

铝合金焊接方法的研究现状 投稿：田溯溰 铝合金焊接方法的研究现状 投稿:田溯 溰 第9卷第6期(总第48期) 安阳工学院学报 JournalofAnyangInstituteofTechnology Dec.2010 Vol.9No.6(Gen.No.48) 铝合金焊接方法的研究现状 郝安林，赵亚东 (安阳工学院机械工程学院，河南安阳455000) 摘入研究。 关键词:铝合金;焊接;搅拌摩擦焊中图分类号:TG457.1 文献标识码:A 文章编号:1673-2928(2010)06-0008-03 要:概述了铝合金几种先进的焊接方法:钨极氩弧焊、电子束焊、激光焊及搅拌摩擦焊。重点介绍了铝合金最有前途 的固相连接方法———搅拌摩擦焊，并展望了铝合金搅拌摩擦焊的应用前景。指出搅拌摩擦焊是铝合金最好的连接工艺，应深 铝合金材料具有比重小、比强度高、在许多条件下具有较好的耐腐蚀性能、其属于非磁性材料、并且成形性能良好及具有良好的低温性能，在航空航天、高速舰船、高速列车、汽车等领域得到了越来越广泛的应用，这也极大地推动了铝合金焊接技术的发展。因此，提高铝合金焊接的生产率和焊接质量，减少焊接缺陷存在的高效焊接方法已成为实际生产的迫切要求。 铝合金中其主要成分是铝，而铝的密度较低，熔点低，热传导性能好，热膨胀系数大，同时其具有很强的化学活泼性，易氧化，且氧化物的熔点很高，与其他组元形成合金后依然保持这些特性，因此铝合金在焊接过程存在着一系列的困难，如热裂纹、气孔、合金元素烧损、热影响区变宽等。为了提高铝合金焊接接头的质量，近年来涌现出来许多新的铝合金焊接方法，如钨极氩弧焊(TIG)、熔化极气体保护焊(MIG)、电子束焊(EBW)、激光焊接(LBW)、搅拌摩擦焊(FSW)等。 1铝合金的先进焊接方法1.1钨极氩弧焊(TIG) 钨极氩弧焊是目前广泛采用的焊接铝合金的方法。它是一种以钨棒为一个电极，以焊件为另一个电极，用惰性气体保护两电极之间的电弧、熔池及母材热影响区而实现电弧焊接作业的一种方法，根据电流性质分为直流氩弧焊和交流氩弧焊。其优点是焊缝成型良好、钨极电弧稳定、设备简单、价格便宜等。但存在如单道熔深较浅、生产效率低;氩气和氦气价格较高，不利于降低生产成本等一些问题。汤小红[1]等研究了Al-Mg-Si6082铝合金钨极氩弧焊焊接接头的力学性能与微观组织，结果表明焊缝中心为细小的等轴晶，靠近熔合 , 线的焊缝区位柱状晶，接头的抗拉强度为母材的67%，伸长率为母材的33%。1.2电子束焊接(EBW) 电子束焊接是指在真空环境中，使用会聚的高速电子流轰击焊件连接部位，使需焊接部位产生热能，从而使被焊金属融合的一种焊接方法。其突出特点是功率密度高、穿透力强、精确、快速、可控、保护效果好。对于铝合金使用电子束焊接方法，可大大减小热影响区，提高焊接接头强度，避免热裂纹等缺陷的产生。杜文华等[2]研究了2A12铝合金真空电子束焊工艺研究及气孔缺陷的防止，研究结果表明:在采取合理的焊接工艺措施后，接头中的气孔缺陷可得到很好的控制，保证了焊缝应具有的力学性能，满足设计使用要求。但其存在成本较高、工件尺寸受真空室限制等问题，其在铝合金的焊接中的应用受到限制。1.3激光焊接(LBW) 铝及铝合金激光焊接技术(LaserWelding)是近年来发展起来的一项新技术。它是以高能量密度的激光作为加热热源，对金属需焊接部位进行加热使其熔化形成焊接接头。其优点是:能量密度高，热输入量小，焊接变形小，能得到窄的熔 化区和热影响区以及熔深大的焊缝;冷却速度快，焊缝组织微细，故焊接接头性能良好;焊接速度快、功能多、适应性强、可靠性高，且不需要真空装置[3]。虽然用激光焊接铝合金具有很多优点，但是由于这种工艺还不成熟，焊接时存在着一些问题:铝合金对激光能的吸收很低;合金元素烧损严重;易产生气孔;热裂纹敏感性大[4]。可以从增大激光功率密度和提高铝合金对激光能的吸收率这两个方面采取措施解决这些问题。 收稿日期:2008-12-20 作者简介:郝安林(1961-)，男，河南林州人，安阳工学院副教授，硕士，研究方向:材料工程。 第六期 郝安林赵亚东铝合金焊接方法的研究现状 9 1.4 搅拌摩擦焊(FSW) 搅拌摩擦焊技术(FSW)是自激光焊接技术以后的又一项革命性的连接技术。与传统的熔焊相比，搅拌摩擦焊拥有无需填丝、无弧光、无飞溅、无需焊前热处理、无需气体保护等优点，因而应用前景广泛[5-7]。迄今为止，搅拌摩擦焊可以实现所有牌号的铝合金焊接，甚至以前所谓的不可焊铝合金材料都能焊接，如应用于航空、航天领域的2000系列(A1-Cu)、5000系列(A1-Mg)、6000系列(A1-Mg-Si)、7000系列(A1-Zn)、8000系列(A1-Li)高强铝合金，也可以利用这种先进的焊接方法得到高质量的连接。因此搅拌摩擦焊有着广泛的工业应用前景。 搅拌摩擦焊已经在铝合金上实现了规模化工业应用，国内外许多学者针对不同铝合金进行了一系列的搅拌摩擦焊工艺研究、接头微观组织、接头耐蚀性能及力学性能研究。赵衍华[8]等人研究了2014铝合金搅拌摩擦焊焊接接头的微观组织及力学性能，研究结果表明，采用搅拌摩擦焊方法成功实现了2014铝合金的连接，焊核区的组织与母材相比，晶粒得到了细化，接头强度可达到母材的78%，抗弯强度达到母材的76%，显示出了良好的机械性能。王希靖[9]等人研究了LF2铝合金搅拌摩擦焊接头的组织与性能，结果表明焊核 区由细小的均匀的等轴晶组成，平均尺寸为15微米，焊核区的显微硬度稍高或等于母材硬度，焊接接头强度在转速为945r/min，焊接速度为9mm/min时，与母材相同。赵亚东[10]等人研究了6082铝合金搅拌摩擦焊焊缝的电化学腐蚀行为，研究结果表明，6082铝合金搅拌摩擦焊焊缝的耐腐蚀性能要优于母材，这是由于焊缝的组织由细小的均匀的等轴晶组成，使得位错密度下降，同时也使得焊缝的化学成分均质化，降低了材料形成局部腐蚀原电池的倾向。 作为革命性的绿色焊接技术，搅拌摩擦焊技术的出现对铝合金连接技术的发展产生了巨大的冲击和推动。该技术可以取代传统的电阻电焊和铆焊，在国际上已经成功应用于航空航天、船舶、高速列车制造等领域。随着焊接设备和搅拌头的发展，可应用FSW连接的材料会更加广泛，同时可优化接头性能，降低生产成本，而且可以很容易地 实现自动化生产。 2展望 铝合金材料具有比重小、比强度高、在许多条件下具有较好的耐腐蚀性能、其属于非磁性材料、并且成形性能良好及 具有良好的低温性能等特点而被广泛地应用于各种焊接结构产品中，采用铝合金代替钢板材料焊接，结构重量可减轻50%以上。因此，铝合金将成为今后我国机械工程领域最有希望大量采用的轻量化金属材料。由于其巨大的发展潜力和应用优势，已在各类工业生产领域中受到高度重视。铝合金搅拌摩擦焊属于固相连接，避免了熔焊时存在的焊接缺陷，在实际应用方面，相对于铝合金的其他熔焊方法具有很大的优势。随着技术和装备研究逐渐走向成熟，对铝合金搅拌摩擦焊的进一步深入研究在学术方面和技术经济方面都具有十分重要的意义。参考文献: [1]汤小红，钟利萍，庞涛.Al-Mg-Si6082铝合金钨极氩弧焊焊接接头的力学性能与微观组织[J].焊接技术，2010，39(3):13-16. [2]杜文华，王俊元，王素慧.2A12铝合金真空电子束焊工艺研究及气孔缺陷的防止[J].焊接技术，2008，37(6):32-35.[3]宋东风，胡绳荪，马力.铝合金激光焊接技术的发展现状[J].电焊机，2004，34(9):1-3. [4]李淑华，李强.防锈铝合金焊接技术现状及展望[J].石油矿场机械，2009，38(5):72-75. [5]ThomasWM,NicholasED,NeedhamJC.Frictionstirwelding:UK,PCT/GB92/02203[P].1991-10-06. [6]RhodesCG,MahoneyMW,etal.EffectofFrictionStirWeldingonMicrostructureof7075Aluminum[J].ScriptaMaterialia,1997,36(1):69-75 [7]DawesCJ.IntroductiontoFrictionStirWeldingandItsDevelopment.WeldingandMetalFabrication,1995,63(1):13-15 [8]赵衍华，林三宝，申家杰，等.2014铝合金搅拌摩擦焊接 头的微观组织及力学性能[J].航空材料学报，2006，26(1): 67-70. [9]王希靖，阿荣，郭瑞杰，等.LF2铝合金搅拌摩擦焊接接 头的组织与性能[J].中国有色金属学报，2004，14(10): 1705-1710. [10]赵亚东，沈长斌，刘书华，等.6082铝合金搅拌摩擦焊 焊缝的电化学腐蚀行为.焊接学报，2008，29(10):105-107. (下转16页) 16 安阳工学院学报2010年 4 4)成本较高，有待进一步降低。结语 参考文献: [1]邓文娟，谢冰(并联混合动力系统驱动控制策略研究[J](机械制造，2010.48(1):34-36( [2]何云信，谢文尚(汽车混合动力技术发展现状及前景[J](装备制造技术，2010.(2):133-134( [3]张亮，何耀华(模糊控制在PHEV中的应用与仿真分析[J](设备与设施，2008.(3):85-86( [4]单冬(模糊控制原理与应用[M](北京:中国铁道出版 社(2000( [5]史文库(汽车新技术[M](北京:国防工业出版社(2008( 油电混合动力汽车作为代表汽车未来发展方向的电动汽车 的中间过渡类型，将在较长时间里存在并必将占据重要份 额，其地位之重要是不言而喻的。三种结构形式适合应用于 不同车型，现城市公交已大量采用串联形式，Prius为混联形 式。混合动力汽车的发展与推广还面临着机遇和挑战，前景 广阔，但也有较长路要走。 TechnologyAnalysisofHybridElectricVehicle WANGFei1，LIUJian-guo2 (1.AnyangInstituteofTechnology:2.AnyangIntellectualPropertyOffice,Anyang455000，China) Abstract: Becausetheobviousadvantageofthehybridelectricvehicle(HEV)inthelowexhaustandfuel-saving,HEVisongreatconcern.Thispaperdealswiththecommonformandstructureofhybridelectricvehicle,and introducesacontrolstrategyoftheparallelhybridelectricvehiclebasedonvaguetechnology.Plug-inhybridelectricvehiclepromotemore,butalsofacesmanydifficultproblem.Keywords: hybridelectricvehicle;typeofconstruction;plug-inhybridelectricvehicle (责任编辑:赵建周) (上接9页) ReviewofResearchonWeldingTechnologiesofAluminumAlloys HAOAn-lin,ZHAOYa-dong (DepartmentofMechanicalEngineering,AnyangInstituteofTechnology,Anyang455000，China) Abstract: Thispaperintroducesseveraladvancedaluminumalloyweldingtechmologies:gastungstenarcwelding,electronbeemwelding,laserweldingandfrictionstirwelding.Thesolidphasewelding-frictionstirwelding(FSW)isparticularlyelucidated(Intheend， thefutureresearchfocusesofFSWofaluminumalloysarepointedout( KeyWords:aluminumalloy;welding;frictionstirwelding (责任编辑:郝安林) 2010年12月 第9卷第6期(总第48期) 安阳工学院学 报 JournalofAnyangInstituteofTechnology Dec.2010 Vol.9No.6(Gen.No.48) 铝合金焊接方法的研究现状 郝安林，赵亚东 (安阳工学院… 2010年12月 第9卷第6期(总第48期) 安阳工学院学 报 JournalofAnyangInstituteofTechnology Dec.2010 Vol.9No.6(Gen.No.48) 铝合金焊接方法的研究现状 郝安林，赵亚东 (安阳工学院… 2010年12月 第9卷第6期(总第48期) 安阳工学院学 报 JournalofAnyangInstituteofTechnology Dec.2010 Vol.9No.6(Gen.No.48) 铝合金焊接方法的研究现状 郝安林，赵亚东 (安阳工学院… 本文由第一文库网(www.wenku1.com)首发，转载请保留网 址和出处～