鋁及鋁合金的焊接方法

1．鋁及鋁合金的焊接特點

（1）鋁在空氣中及焊接時極易氧化，生成的氧化鋁（Al2O3）熔點高、非常穩定，不易去除。阻礙母材的熔化和熔合，氧化膜的比重大，不易浮出表面，易生成夾渣、未熔合、未焊透等缺欠。鋁材的表面氧化膜和吸附大量的水分，易使焊縫產生氣孔。焊接前應採用化學或機械方法進行嚴格表面清理，清除其表面氧化膜。在焊接過程加強保護，防止其氧化。鎢極氬弧焊時，選用交流電源，透過“陰極清理”作用，去除氧化膜。氣焊時，採用去除氧化膜的焊劑。在厚板焊接時，可加大焊接熱量，例如，氦弧熱量大，利用氦氣或氬氦混合氣體保護，或者採用大規範的熔化極氣體保護焊，在直流正接情況下，可不需要“陰極清理”。

（2）鋁及鋁合金的熱導率和比熱容均約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍多。鋁的熱導率則是奧氏體不鏽鋼的十幾倍。在焊接過程中，大量的熱量能被迅速傳導到基體金屬內部，因而焊接鋁及鋁合金時，能量除消耗於熔化金屬熔池外，還要有更多的熱量無謂消耗於金屬其他部位，這種無用能量的消耗要比鋼的焊接更為顯著，為了獲得高質量的焊接接頭，應當儘量採用能量集中、功率大的能源，有時也可採用預熱等工藝措施。

（3）鋁及鋁合金的線膨脹係數約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍。鋁凝固時的體積收縮率較大，焊件的變形和應力較大，因此，需採取預防焊接變形的措施。鋁焊接熔池凝固時容易產生縮孔、縮松、熱裂紋及較高的內應力。生產中可採用調整焊絲成分與焊接工藝的措施防止熱裂紋的產生。在耐蝕性允許的情況下，可採用鋁矽合金焊絲焊接除鋁鎂合金之外的鋁合金。在鋁矽合金中含矽0.5%時熱裂傾向較大，隨著矽含量增加，合金結晶溫度範圍變小，流動性顯著提高，收縮率下降，熱裂傾向也相應減小。根據生產經驗，當含矽5%~6%時可不產生熱裂，因而採用SAlSi條（矽含量4.5%~6%)焊絲會有更好的抗裂性。

（4）鋁對光、熱的反射能力較強，固、液轉態時，沒有明顯的色澤變化，焊接操作時判斷難。高溫鋁強度很低，支撐熔池困難，容易焊穿。

（5）鋁及鋁合金在液態能溶解大量的氫，固態幾乎不溶解氫。在焊接熔池凝固和快速冷卻的過程中，氫來不及溢位，極易形成氫氣孔。弧柱氣氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分，都是焊縫中氫氣的重要來源。因此，對氫的來源要嚴格控制，以防止氣孔的形成。

（6）合金元素易蒸發、燒損，使焊縫效能下降。

（7）母材基體金屬如為變形強化或固溶時效強化時，焊接熱會使熱影響區的強度下降。

（8） 鋁為面心立方晶格，沒有同素異構體，加熱與冷卻過程中沒有相變，焊縫晶粒易粗大，不能透過相變來細化晶粒。

2．焊接方法

幾乎各種焊接方法都可以用於焊接鋁及鋁合金，但是鋁及鋁合金對各種焊接方法的適應性不同，各種焊接方法有其各自的應用場合。氣焊和焊條電弧焊方法，裝置簡單、操作方便。氣焊可用於對焊接質量要求不高的鋁薄板及鑄件的補焊。焊條電弧焊可用於鋁合金鑄件的補焊。惰性氣體保護焊（TIG或MIG）方法是應用最廣泛的鋁及鋁合金焊接方法。鋁及鋁合金薄板可採用鎢極交流氬弧焊或鎢極脈衝氬弧焊。鋁及鋁合金厚板可採用鎢極氦弧焊、氬氦混合鎢極氣體保護焊、熔化極氣體保護焊、脈衝熔化極氣體保護焊。熔化極氣體保護焊、脈衝熔化極氣體保護焊應用越來越廣泛（氬氣或氬/氦混合氣）

傳統焊接方法如下:

1、鎢極氬弧焊

鎢極氬弧焊法主要用於鋁合金，是一種較好的焊接方法，不過鎢極氬弧焊裝置較複雜，不合適在露天條件下操作。

2、電阻點焊、縫焊

這種焊接方法可以用來焊接厚度在5mm以下的鋁合金薄板。但是在焊接時用的裝置比較複雜，焊接電流大、生產率較高，特別適用於大批次生產的零、部件。

3、脈衝氬弧焊

脈衝氬弧焊可以很好的改善在焊接過程中的穩定性可以調節引數來控制電弧功率和焊縫成形。焊件變形小、熱影響區小，特別適用於薄板、全位置焊接等場合以及對熱敏感性強的鍛鋁、硬鋁、超硬鋁等的焊接 。

4、攪拌摩擦焊

攪拌摩擦焊首先並主要在鋁合金、鎂合金等輕金屬結構領域得到越來越廣泛的應用，此方法的最大特點就是焊接溫度低於材料熔點，可避免由熔焊所帶來的裂紋、氣孔等缺陷。