铝合金的点焊
1 绪论 (1)
2 铝合金的应用 (2)
2.1 铝合金在航空上的应用 (2)
2.2 铝合金用作汽车零部件通常具有以下优点 (2)
2.3 铝合金在摩托车上的应用 (3)
2.4 铝合金在自行车上的应用。 (3)
2.5 铝合金在3C产品上的应用 (4)
2.6 铝合金在国防工业中的应用 (4)
3 铝合金的成分、分类和性能 (5)
3.1铝合金的分类 (5)
（1）非热处理强化铝合金 (6)
（2）铝合金的性能铝合金的物理性能 (8)
3.2铝合金的焊接性特点 (9)
4 铝合金的点焊 (9)
4.1 铝合金点焊条件 (9)
4.2 铝合金的表面状态对点焊质量的影响 (9)
4.3 铝合金点焊接头的质量要求 (10)
4.4 铝合金点焊接头质量的检测方法 (10)
4.5 铝合金电阻点焊特点 (11)
5 铝合金点焊工艺 (11)
5.1 焊接工艺的制定 (11)
5.2 铝合金主要点焊缺陷 (13)
6 试验材料及方法 (13)
6.1 试验材料及方法 (13)
6.2 点焊接头主要尺寸的确定 (14)
6.3 实验结果与分析 (15)
6.4 工艺参数对接头性能的影响 (15)
6.4.1 焊接电流 (15)
6.4.2 电极压力 (16)
6.4.3 焊接时间 (17)
6.5 撕裂实验 (18)
6.6 点焊接头组织分析 (19)
7 结论 (20)
参考文献 (21)
1 绪论
随着现代工业的发展，对工业材料的要求越来越向着质量轻﹑强度高、易加工的方向发展。由于铝及铝合金材料具有一系列的优良特性，已广泛应用于国民经济的各个领域，成为发展国民经济与提高人民物质生活和文化生活水平的重要基础材料。
近二十年来，我国的铝加工业发展十分迅速，其产量已从1980年不到30万吨，发展到2005年的583.7万吨。同时，出现了许多的新材料、新技术、新工艺及新设备。我国已经成为名副其实的铝业大国。
铝和铝合金具有优异的物理性能和力学性能，其密度低、比强度高、热导率高、电导率高，耐蚀能力强，已广泛应用于机械、电力、化工、轻工、航空、航天、铁道、舰船、车辆等工业内的焊接结构产品上，例如飞机、飞船、火箭、导弹、高速铁道机车和车辆、鱼雷和鱼雷快艇、轻型汽车、自行车和赛车、大小化工容器、空调器、热交换器、雷达天线、微波器件等，都采用了铝和铝合金材料，制成各种熔焊、电阻焊、钎焊结构。
在未来的几十年里，铝及铝合金的发展仍将保持较高的发展速度，其地位及应用在国民经济生活中越来越重要并将渗入到国民经济更加广泛的空间。
2 铝合金的应用
2.1 铝合金在航空上的应用
航空工业上应用铝合金带来的经济效益和性能的改善十分显著，商用飞机与汽车减重相同质量带来的燃油费用节省，前者是后者的100倍。而战斗机的燃油费用节省又是商用飞机的近10倍。正因为如此，航空工业才会采取各种措施增加铝合金的用量，并在相应的零部件开发上得以应用，如航空发动机零件、飞机及导弹蒙皮和仓体，飞机壁板、汽油和润滑油系统零件、油箱隔板、副油箱挂架、翼肋、飞机仓体隔框、战斗机座舱舱架、操作系统摇臂和支座、卫星角架、飞机起落架外筒、轮毂、轮缘、直升机发动机后减速机匣、上机匣、涡轮喷气发动机的前支撑壳体、压气机匣等各类承力构件以及各种附件。
2.2 铝合金用作汽车零部件通常具有以下优点
①提高燃油经济性综合标准，降低废气排放和燃油成本，据测算，汽车所用燃料的60％消耗于汽车自重，汽车每减重10％，耗油将减少8％～10％；
②质量减轻可以增加车辆的装载能力和有效载荷，同时还可改善刹车和加速性能；
③可以极大改善车辆的噪声、振动现象。
此外，铝合金具有的优异变形及能量吸收能力大大提高了汽车的安全性能；铝合金压铸件具有一次成形的优势，可以将原来多种部件组合一次成形，这种代替众多单个部件的方式可以大大提高生产率，同时还能达到减少制造误差和装配误差，减少部件间的摩擦和振动，降低车辆噪声。
图2-1 铝合金在汽车工业上的应用
2.3 铝合金在摩托车上的应用
摩托车使用铝合金的历史和汽车工业使用铝合金的历史同样久远。事实上，汽车工业应用铝合金主要是为了减轻质量，以达到降低油耗，减轻污染物排放的目的，相比之下，摩托车工业应用的效果更为明显。同时，铝合金由于其具有极佳的减震性能，在驱动部件上应用对于提高摩托车的舒服性至关重要。
2.4 铝合金在自行车上的应用。
自行车由于是人力驱动的工具，因而质量的减轻带来的效果非常显著，更轻的自行车能获得更好的加速性能、爬坡性能、转弯性能，并且更容易操纵，因而在国外自行车行业流传着“产品轻1g多卖1美元”的说法。铝合金质量轻的特性满足了这一要求。不仅如此，铝合金应用在自行车上还具有以下独特的优异性能：
①突出的疲劳无记忆性；
②更好的动力学性能；
③更好的承受力（相对于塑料件）
④极佳的减振特性（相对于钢等金属部件）
图2-2 铝合金在自行车上的应用
2.5 铝合金在3C产品上的应用
铝合金3C产品最早出现于日本，1998年，日本厂商开始在各种可携式商品上采用铝合金材质，如今运用铝合金最普遍的3C产品是笔记本电脑，在3C产品朝着轻、薄、短、小方向发转趋势的推动下，近年来铝合金的应用得到了持续增长。目前用铝合金制作零部件的电器产品有照相机、摄影机、数码相机、笔记本电脑、移动电话、电视机、等离子显示器、硬盘驱动器等。笔记本电脑使用铝合金作为机壳几乎是基于铝合金的全部优点，防震性能提高了电脑部件的可靠运行；抗电磁波干扰和电磁屏蔽性能保证了电脑的信息安全；优良的热传导性，大大地改善了电脑的散热问题。而移动电话则是利用了铝合金防震、抗磨损及可屏蔽电磁波的特殊功能，又能满足轻、薄、短、小的要求。
2.6 铝合金在国防工业中的应用
铝及其合金由于质量轻而被广泛地应用于国防、航空航天产品中。兵器质量是一项重要的战绩指标，减轻兵器质量对提高兵器机动性及战场生存能力有重要意义。采用轻金属是兵器装备轻量化的主要手段之一。AMX-30坦克为法国装甲部队的主要设备之一，是二次世界大战后法国生产数量最多的坦克，AMX-30坦克的CN105F1型105mm线膛炮的身管热护套采用了铝合金；英国的大口径120mmBATL6 Wombat无后座力反坦克炮采用了铝合金，大大减轻了质量，加上所配的M80.5in 步枪，总重才308kg。美军装备的M274A1型军用吉普车采用了铝合金车身及轿壳，大大减轻了质量，具有良好的机动性及越野性能。有的改型还装上无后座力炮，成了最袖珍的自行火炮。法国MK50式反坦克枪榴弹部分零件应用了铝合金材料，其全弹质量仅800g。俄罗斯生产的POSP6X12枪用变焦距观测镜采用铝合金壳体，该种观测镜可装在多种枪上。Hunter Fire arm 1nc.用铝合金制造了M39M1手枪的枪机零件。美国制造的一种Racegun（强装药，运用了先进技术的战斗用手枪），其扳机等零件采用镁、钛合金，质量减轻45％，击发时间减少了66％。欧美一些国家已将铝合金用于便携式火器支架，单兵用通讯器材壳体，德国、以色利采用铝合金制造了枪托。铝合金在兵器上除上述应用外，还可用作坦克装甲车辆、防空反导系统、战术导弹、光电器械、引信及通信器材等。未来战争要求机动性和快速反应，减轻武器装备质量是未来武器装备发展方向之一，随着铝合金研究的深入及材料性能的提高，铝合金在兵器中的应用会越来越多。
3 铝合金的成分、分类和性能
3.1铝合金的分类
铝合金可分为变形铝合金（双分为非热处理强化铝合金、热处理强化铝合金两类）铸造铝合金。变形铝合金是指经不同的压力加工方法制成的板、带、管、型、条等半成品材料；铸造铝合金以合金铸锭供应。铝合金分类示意见图3-1。铝合金的分类及性能特点见表
1-1。
按GB/T3190—1996和
GB/T16474—1966的规定，铝合金
牌号命名的基本原则是：可直接采
用国际四位数字体系牌号。四位字
符牌号的第一位、第三位、第四位
为阿拉伯数字，第二位为英文大写
字母。2×××为Al－Cu系，3××
×为Al－Mn系，4×××为Al－Si
系，5×××为Al－Mg系，6×××
为Al－Mg－Si系，7×××为Al－
Zn系，8×××为Al－其他元素，9
×××为Al－备用系。这样，我国变形铝合金的牌号表示法与国际上的通用方法基本一致。
表3-1 铝合金的分类及性能特点
分类合金名称合金系性能特点示例
变形铝非热处理强
化铝合金
防锈铝
Al-Mn 抗蚀性、压力加工性与焊接性
能好，但强度较低
3A21
Al-Mg 5A05 热处理强化硬铝Al-Cu-Mg 力学性能高2A11,2A12
合金
铝合金 超硬铝 Al-Cu-Mg-Zn 硬度强度最高 7A04,7A09 锻铝
Al-Mg-Si-Cu 锻造性能好 耐热性能好
2A14,2A50 Al-Cu-Mg-Fe-Ni
2A70,2A80 铸造铝合金
简单铝硅合金
Al-Si 铸造性能好，不能热处理强
化，力学性能较低
ZL102 特殊铝硅合金
Al-Si-Mg 铸造性能良好，可热处理强
化，力学性能较高
ZL101
Al-Si-Cu
ZL107 Al-Si-Mg-Cu ZL105,ZL11
0 Al-Si-Mg-Cu-Ni
ZL109
铝铜铸造合金 Al-Cu 耐热性好，铸造性能与抗蚀性
差
ZL201 铝镁铸造合金 Al-Mg 力学性能高，抗蚀性好 ZL301 铝锌铸造合金 Al-Zn 能自动淬火，宜于压铸
ZL401 铝稀土铸造合金
Al-Re
耐热性能好
—
（1）非热处理强化铝合金
非热处理强化铝合金通过加工硬化、固溶强化提高力学性能，特点是强度中等、塑性及耐蚀性好，又称防锈铝，原先代号为LF ××。Al －Mn 合金和Al －Mg 合金属于防锈铝合金，不能热处理强化，但强度比纯铝高，并且具有优异的抗腐蚀性和良好的焊接性，是目前焊接结构中应用最广的铝合金、超硬铝、锻铝等。
硬铝 硬铝的牌号是按铜的增加顺序编排的。Cu 是硬铝的主要成分，为了得到高的强度，Cu 含量一般应控制在4.0%～4.8%。Mn 也是硬铝的主要成分，主要作用是消除铁对抗蚀性的不利的影响，还能细化晶粒、加速时效硬化。在硬铝合金中，铜、硅、镁等元素能形成溶解于铝的化合物，从而促使硬铝合金在热处理时强化。
退火状态下硬铝的抗拉强度为160～220MPa ，经过淬火及时效后抗拉强度增加至312～460MPa 。但硬铝的耐蚀性能差，为了提高合金的耐蚀性，常在硬铝板表面覆盖一层工业纯铝保护层。
超硬铝合金中锌、镁、铜的平均总含量可达9.7%～13.5%，在当前航空航天工业中仍是强度最高和应用最多的一种轻合金材料。超硬铝的塑性和焊接性差，接头强度远低于母材。由于合金中锌含量较多，形成晶间腐蚀及焊接热裂纹的倾向较大。
锻铝具有良好的热塑性，而且铜含量越少热塑性越好，适于作锻件用。具有中等强度和良好的抗蚀性，在工业中得到广泛应用。
铝合金的新旧牌号对照见表3-2。
表3-2 铝合金的新旧牌号对照
类别新牌号旧牌号类别新牌号旧牌号
防锈铝合
金
—
5A02
5A03
5A05
5A06
5B05
5083
5056
3A21
3003
LF1
LF2
LF3
LF5
LF6
LF10
LF4
LF5-1
LF21
—
锻铝合金
6A02
2A50
2B50
2A70
2A80
2A90
2A14
6061
6063
LD2
LD5
LD6
LD7
LD8
LD9
LD10
LD30
LD31
硬铝合金2A01
2A02
—
2A04
2A06
2B11
2B12
2A10
2A11
2A12
2A13
L Y1
L Y2
L Y3
L Y4
L Y6
L Y8
L Y9
L Y10
L Y11
L Y12
L Y13
超硬铝合金
7A03
7A04
—
7A09
7A10
7003
LC3
LC4
LC5
LC9
LC10
LC12
2A16 2A17 L Y16 L Y17
（2）铝合金的性能铝合金的物理性能
表3-3 铝合金的物理性能
合金
密度
/g·cm-1
比热容
（100℃）
/J·kg-1·K-1
热导率
（25℃）
/W·m-1·K-1
线胀系数
（20～100℃）
/10-6K-1
电阻率
（20℃）
/10-6Ω·m
备注
（原牌号）
3A21 5A03 5A06 2A12 2A16 6A02 2A10 7A04 2.73
2.67
2.64
2.78
2.84
2.70
2.80
2.85
1009
880
921
921
880
795
836
—
180.0
146.5
117.2
117.2
138.2
175.8
159.1
159.1
23.2
23.5
23.7
22.7
22.6
23.5
22.5
23.1
3.45
4.96
6.73
5.79
6.10
3.70
4.30
4.20
防锈铝LF21
防锈铝LF3
防锈铝LF6
硬铝L Y12
硬铝L Y16
锻铝LD2
锻铝LD10
超硬铝LC4
防锈铜器（铝锰合金、铝铝合金）主要用于要求高的塑性的焊接性、在液体或气体介质中工作的低载荷零件，如油箱、汽油或润滑油导管、各种液体容器和其他用深拉制作的小负荷零件等。铝合金被广泛应用航空航天、建筑、汽车、机械制造、电工、化学工业、商业等领域。铝合金在飞机制造中是主要的结构材料，它约占骨架质量的55%，而且大部分关键轴承部件，如涡轮发动机轴向压缩机叶片、机翼、骨架、外壳、尾翼等是由铝合金制造的。
3.2 铝合金的焊接性特点
铝合金熔化焊时有如下困难和特点：
（1）铝和氧的亲和力很大，因此在铝及铝合金表面总有一层难熔的氧化铝膜远远超过铝的熔点，这层氧化膜不溶于金属并且妨碍被熔融填充金属润湿。在焊接或钎焊过程中应将氧化膜清除或破坏掉。
（2）熔焊时，铝合金的焊接性首先体现在抗裂性上。在铝中加入铜、锰、硅、镁、锌等合金元素可获得不同性能的合金，各种合金元素对铝合金焊接裂纹的影响不同。
（3）铝合金的固态和液态色泽不易区别，焊接操作时难以控制熔池温度。
（4）焊后焊缝易产生气孔，焊接接头区易发生软化。
4 铝合金的点焊
4.1 铝合金点焊条件
点焊铝合金板材时，它需要大的电流短时间的强规范焊接，这与铝合金电阻小、散热系数大有关，由于铝的热膨胀系数很大，在铝合金点焊过程中易出现大变形。
4.2 铝合金的表面状态对点焊质量的影响
铝合金的表面状态对点焊质量的影响很大，因此在点焊前必须对焊件进行清理，去掉其表面铬化物保护层和镁的氧化物。铝易与电极铜发生反应生成金属间氧化物，使得电极与试件发生黏附现象，影响焊点的质量。因此在点焊铝合金的时候要加强电极的冷却，同时需要电极与工件接触面电阻均匀分布，不会是因为电流的强烈集束而在接触面上产生大量的电阻热，进而有效的改善电极粘附现象。
4.3 铝合金点焊接头的质量要求
电阻点焊被认为是汽车车身制造中最重要的连接工艺。尽管有激光束焊接和粘结剂粘接等新技术，但点焊在汽车车身制造中仍然会保留其稳固的地位。由于许多因素都会影响点焊的加工质量，而且点焊的质量标准要求很高，因此有必要系统地检查点焊接头的质量。
4.4 铝合金点焊接头质量的检测方法
过去的检测点焊接头作法是采用损伤性测试方法进行随机测试。由于这种方法存在一些缺点，例如：会毁坏测试样件或使其变形，测试时间长，在凿击过程中会损坏和松动工件，当使用“锌粘结剂”时使用凿击的方法会找不到粘接点，所以它已不适合现代制造技术和成本核算意识。这里提供了一种补救方法——“点线超声测试法”，用这种方法，在焊接过程中就可进行焊点的检查。“IQR 系统”是电阻点焊过程中在线质量测试和优化的一种新的控制工艺。这种方法可以在使用U－I特性评价的基础上补偿控制中一些参数变化的干扰，如板材厚度的变化、镀层厚度的变化、电极磨损损耗等的变化。由于操作简单，IQR控制器保证了稳定可靠的高质量点焊，并且节省了时间和成本。在电阻点焊领域，人们可以清楚地看到焊接设备中使用伺服马达驱动的明显趋势。在2001年的国际埃森焊接展览会上，不少于12家制造商展示了使用伺服电机驱动技术的焊接设备（安装在微型点焊机、手动和机器人焊枪，以及基座式点焊机上）。根据专家预测，由于焊接质量好和焊接周期较短，所以气动焊接设备将会越来越多地被伺服驱动的焊接设备所取代。另外，一些制造商展示的焊枪采用气冷伺服电机驱动，对电极需要施力和对焊接周期时间有要求的焊接任务有广泛的应用前景。带有焊头压电线性驱动的微型点焊装置，具有理想的重新设定参数的特性，并能方便地对移动路线进行编程。由于其机械结构坚固稳定和采用了压电驱动技术，所以使焊接前后定位所需的时间很短。因此，可以不失时机地从工作清理阶段转换到工作阶段，积蓄焊接的动力。由于机构坚固和采用了动态性能极高的驱动系统，使焊枪电极头更适用于自动焊接装置中，焊接效率很高。用于冲法铆接和点焊的普通焊枪，在运动速度和精度方面受到要求更加严格的高生产率的机器人的挑战。为了能够达到较大的工作范围，而折弯程度最小，通过精心设计开发了新一代的机器人焊枪，制造材料采用了结构极轻的碳纤维加强塑料（CFRP）。根据研究成果，经过精心试验优化后制造了一个焊枪样品。最近研制的结构有一个纵向加强的非常坚固的弯曲臂和可提供强大的反作用力，竟然可以通过在线控制补偿角度的偏移。这
一应用促进了人们进一步开发更好的现代纤维材料制造轻型结构的潜力。
4.5 铝合金电阻点焊特点
①铝合金具有良好的导热性和导电性，点焊时，须在较短的时间内通过大电流；
②铝的表面易氧化，零件间的接触电阻增大，当通过大的焊接电流时，往往产生飞溅；
③断电后熔核开始冷却，由于导热性好及线膨胀系数大，熔核收缩快，易引起缩孔及裂纹等缺陷。
基于上述特点，点焊机应能保证瞬时快速加热。直流冲击波点焊机及一般的交流点焊机均可适用铝合金的点焊。点焊用的电极应选用高导电性的铜合金，电极端部需打磨光滑，打磨时应注意及时清理落下的铜末。
5 铝合金点焊工艺
5.1 焊接工艺的制定
①焊接接头形式在铝合金点焊过程中接头的设计极其重要。铝合金电阻点焊时接头如下图所示：
图5-1铝合金点焊接头形式
②焊前清理 为了防止腐蚀，铝合金通常用氧化处理，使其表层有一层铬酸盐填充的氧化膜，这层氧化膜是焊接时的重大障碍，所以在焊前必须彻底清楚这层氧化膜以及其他油污。机械法清理可以用刮刀或直径0.15-0.25mm 的不锈钢丝刷从正面将焊缝区25-30 mm 内的杂物及氧化物除掉。
③预热 焊前预热主要取决于母材的厚度和拘束度。对于薄板与拘束度大的接头，经常需要预热，以防止裂纹。预热有整体预热和局部预热两种。整体预热在炉中进行，预热温度以不改变其原始热处理状态和冷作硬化状态为准，一般在300-350摄氏度，在2-2.5h 内升至所需温度。
④焊接参数的选择 选择点焊参数时，先大概选择电极压力值，然后再调节焊接电流及通电时间。焊接及电极压力过大，会导致焊件变形。焊点凝固后电极压力需保持一定时间，若压力维持时间太短，焊点内容易出现气孔、裂纹等缺陷。0.5~3.0mm 厚铝合金电阻点焊工艺参数表5-1。
表5-1 铝合金点焊工艺参数
板 厚
/mm
球 面
电 极
直 径
/mm 焊 接
电 流 /KA 焊 接
时 间 /s 电 极
压 力 /KN 锻压力
/N 锻
压 开始
时 间 /s 铝合金牌
号
0.8 75 25~28 0.04~00.8 1.96~2.45
2A21
、5A03、
5A05等铝合金
1.0 100 29~32 0.04
2.45~
3.53 1.5 150 35~40 0.06 3.43~3.92
2.0 200 45~50 0.10 4.41~4.90
2.5 200 49~55 0.10~0.14 5.80~6.37
3.0
200
57~60
0.12~0.18
7.84
21560
0.5 75 19~26 0.02 2.25~3.04 2940~3136
2Al2cZ 7A04CS 等铝合金
1.0 100 29~36 0.04 3.53~3.92 7840~8820 0.06 1.6
150
41~54
0.06
4.90~
5.78
13230~13720
0.08
2.0 200 50~55 0.10 6.86~8.82 18620~19110 0.12
2.5 200 80~85 0.14 7.84~10.78 24500~25480 0.16
3.0 200 90~94 O.16 10.78`~11.76 29400~31360 0.20
对于 1.5mm2A21 的点焊的焊接参数的选择为：电极直径16mm，电极压力2850N，通电时间0.15s，焊接电流35000A，焊点直径7.5mm，最小剪切力2210N。
5.2 铝合金主要点焊缺陷
①结晶裂纹与电流特性、结晶时的应力状态和成分偏析有关；
②缩松和缩孔缩松和缩孔的产生主要与焊接过程中金属热膨胀及焊接后期锻压力大小有关；
③电极粘附和焊接喷溅是铝合金点焊中最常见的缺陷，产生的主要原因是电极与工件以及工件与工件界面处局部过热造成的。由于铝合金高热导率、低熔点、低比热容和大的线膨胀系数，焊接中需要采用大电流短时间的强参数焊接，所以相对于钢铁来说，喷溅在铝合金焊接中更容易发生。内部喷溅产生的原因主要与金属熔化导致熔核内部压强增大相关，增加的压力致使周围的塑性环产生缺口，保护液态金属冲破周围固态金属的束缚，形成喷溅。
6 试验材料及方法
6.1 试验材料及方法
选用厚度为 1.5mm的铝合金 2A21为实验材料，其化学成分及主要力学性能指标见表6-1。
表6-12A21 的化学成分和力学性能
化学成分力学性能
ω(Cu)/ %
ω
(Zn
)/%
ω
(Mn)/%
ω
(Mg)/
%
ω
(Al
)/%
抗拉强
度
R a/M p a
屈服强度
R e/Mp a
延伸率
δ/%
3.8~
4.9
0.3
0.30~0.90
1.2~1.8
其他
225
151.6
21
6.2 点焊接头主要尺寸的确定
点焊接头的强度主要取决于含焊点数及其有关尺寸的确定：
①熔合直径d 熔合直径是指结合面上的直径，一般取d ＝2δ+3,或d ＝5δ， 其
中δ为板厚。
②焊透率A(%) 单板实际熔深h 与焊后实际板厚（δ－c ）之百分比，其公式为A ＝
c
h
δ，式中A ──焊透率、h ──熔深、c ──压痕深、δ──板厚。A 通常在20％～80％内波动，一般以下限为佳，过大的熔深并不会增加强度，铝合金的最大焊透率只允许至60％。
③压痕深c 板表面在电极作用下形成的压痕深c 一般在（0.1～0.5）δ之间。 ④最小点距e 相邻两点间的中心距。过小的点距将导致前点对后点的严重分流现象。e 值随材料的电阻率不同而异，电阻率愈大，其值愈小。一般在（8～15）δ之间。
⑤最小边距s 焊点中心离板边缘之最小距离。若这个距离过小，可能包不住熔核而产生飞溅，一般在（6～10）δ之间。
⑥装配间隙必须尽可能小，因为靠压力消除间隙将消耗一部分电极压力，使实际的焊接压力降低。间隙的不均匀性又将使焊接压力波动，从而引起个焊点强度的显著差异，过大的间隙还会引起严重喷溅。许用的间隙值取决于工件刚度和厚度，通常为0.1～0.2mm 。
根据拉剪试验对铝板的尺寸要求， 设计接头形式如图5-1 所示。图 1a 的接头用于工艺参数的确定以及撕裂试验， 图 1b 则是根据拉剪试验对镁板的尺寸要求设计的。其中宽度 B=20mm ，试板长度 L=50mm ，搭接长度 t=B 。为了得到高质量的焊点，避免在焊接过程中产生各种缺陷，在焊前钢丝刷和风钻对铝合金薄板表面进行了焊前清理。选用上电极直径 7mm ，下电极直径为 11mm 的锥形平电极。由于铝合金电阻率低、导热系数较大，金属需在非常短的时间内形成接头，所以宜采用低电压、大电流的硬规范焊接。
6.3 实验结果与分析
试验在DN－100型工频单相交流点焊机上进行，焊后对试件进行撕裂试验，通过光学显微镜对点焊接头的显微组织进行分析。
6.4 工艺参数对接头性能的影响
6.4.1 焊接电流
焊接时流经焊接回路的电流称焊接电流。点焊时Ｉ一般在数万安培以内。焊接电流是最重要的点焊参数，调节焊接电流对接头性能的影响分为AB、BC、C段以后这几段。如下图6-1所示：
图6-1焊接电流I/A对接头性能的影响
AB段曲线的陡峭段，由于焊接电流小，是热源强度不足而不能形成熔核或熔核尺寸甚小，因此焊点拉剪载荷较低且很不稳定。
BC段曲线平稳上升，随着焊接电流的增加，内部热源发热量急剧增大，熔核尺寸稳定增大，因而焊点拉剪载荷不断提高。临近C点区域，由于板间翘离限制了熔核直径的扩大和温度场进入准稳态，因而焊点拉剪载荷变化不大。
C点以后，由于电流过大，使加热过于强烈，引起金属过热、喷溅、压痕过深等缺陷，接头性能反而下降。
在实际生产中，由于电网电压的波动、多台阻焊机同时通电焊接的相互干扰，
分流及磁性焊件伸入二次回路等原因，均可导致焊接电流的变化，有时变化率还相当大。焊接电流的显著波动必将影响点焊质量。
在电极压力1280N，焊接时间为50周波，预压时间为20周波的焊接条件下，焊接电流对接头力学性能的影响如图6-2所示。由图6-2可见，随着焊接电流的增加，接头剪切力先是由小增大，达到最高点后又逐渐减小。这是因为在焊接电流较小时，由于热量不足，焊点金属未能达到完全熔融，在两个试件间形成的熔核尺寸过小，因此得到的接头拉剪强度低。随着焊接电流的增加，熔核尺寸随着内部热源发热量的增加而稳定增大，焊点剪切力不断提高。达到最高点后，由于试件两板间的翘离和焊接飞溅的增大，限制了熔核的进一步长大，从而影响了熔核的质量，所以继续增大电流，导致接头强度降低。试验中焊接电流为19KA时剪切力最高，达到6.59KN。
图6-2焊接电流对接头力学性能的影响
6.4.2 电极压力
点焊时，通过电极施加在焊件上的压力一般要数千牛顿。电极压力过大或过小都会使焊点承载能力降级和分散性变大，尤其对拉伸载荷影响更甚。当电极压力过小时，由于焊接区金属的塑性变形范围及变形程度不足，造成因电流密度过大而引起加热速度大于塑性环扩展速度，从而产生严重喷溅。这不仅使熔核形状和尺寸发生变化，而且污染环境和不安全，这是绝对不允许的。电极压力过大将使焊接区接触面积增大，总电阻和电流密度均减小，焊接区散热增加，因而熔核尺寸下降，严重时会出现未焊透缺陷。
一般认为，在增大电极压力的同时，适当加大焊接电流和焊接时间，以维持
焊接区加热程度不变。同时，由于压力增大，可消除焊件装配间隙、刚性不均匀等因素引起的焊接区所受压力波动对焊点强度的不良影响。此时不仅使焊点强度维持不变，稳定性亦可大为提高。
电极压力选择时还应考虑以下因素：①高温强度愈大的金属，Fω应相应增大；②焊接规范愈硬，Fω应相应增加；为减小采用较大点击压力所带来焊接区的加热不足，可采用马鞍形压力变化曲线。
焊接电流为19KA，焊接时间为50周波，预压时间为20周波时，电极压力对接头力学性能的影响如图6-3所示。由图6-3可知，在开始阶段，接头拉剪力随着电极压力的增大而逐渐增大，这是由于随着电极压力的增大，上下两板的焊接区金属在电极压力的作用下可以充分接触，使得接头熔核尺寸增大，接头强度提高。当电极压力过大时，会因镁板强度较低而使变形程度增大，导致焊点周围的强度过低，影响了整个接头的强度。结果表明，电极压力为 4019N时，接头的剪切力最高，达6.59KN，熔核直径5.6mm。
图6-3 电极压力对接头力学性能的影响
6.4.3 焊接时间
焊接时间对接头力学性能的影响如图6-4所示。
图6-4焊接时间对接头力学性能的影响
点焊时的每一个焊接循环中，自焊接电流接通到停止的持续时间，称为焊接接通时间，简称焊接时间。点焊时间ｔ一般在数十周波以内。
焊接时间对接头性能的影响类似于焊接电流，时间太短，输入热量太小，焊点区熔融状态差，无法形成足够大的熔核，接头强度很低。当焊接电流达到可以形成一定熔核尺寸以后，时间若在小范围内变动，接头剪切力变化不大，较为稳定。焊接时间过长，会引起表面过热、压痕过深等缺陷，降低表面质量的同时也影响接头性能。应注意两点：①c点以后曲线并不立即下降，这是因为尽管熔核尺寸已达饱和，但塑性环还可有一定扩大，再加之热源加热速度和缓，因而一般不会产生喷溅；②焊接时间对代表接头塑性指标的延性比影响较大。
试验中焊接时间为52周波时，接头强度最高。
6.5 撕裂实验
为检验焊点强度是否满足要求，对焊接电流19KA，电极压力1280N，焊接时间52周波时得到的焊点进行了撕裂试验。撕裂试验是一种判定焊接接头质量的现场工艺检验方法。图 6-5a为撕裂前的焊件，图6-5b为对试样进行撕裂形成的“钮扣”。“钮扣”状撕裂比率为95%以上，可知在这种工艺下得到的铝合金焊点满足要求。
a 撕裂前的焊件B撕裂形成的“纽扣”
图6-5 撕裂试验示意图
6.6 点焊接头组织分析
在焊接电流为19KA，电极压力1280N，焊接时间为52周波的参数条件下，所得到的焊点组织照片如图6-6～图6-8所示。由组织观察结果可以看出，铝合金点焊得到的熔核组织完全为等轴晶，而且大小均匀，分布均匀。这是由于铝合金点焊时内部液态金属的体积热容小，在吸收相等热量的情况下，温升快，液体过热度大，在冷却凝固时速度很大，而温度梯度相对较小，使得凝固参数值较小，从而形成细小均布的等轴晶。对焊缝区域的组织分析表明，采用能量集中的焊接参数，控制焊接过程中的热输入，将有利于改善焊缝内部的组织结构，抑制柱状晶的形成，提高接头强度。由图6-7可见，在热影响区与焊缝间的过渡区没柱状晶组织存在，整个焊缝区都由细小的等轴晶组成，焊缝性能极其优良。
图6-6原始本材组织（500×）图6-7熔合区组织（100×）
铝合金通用焊接工艺规程
铝合金通用焊接工艺规程 1 使用范围及目的 范围:本规范是适用于地铁铝合金部件焊接全过程的通用工艺要求。目的:与焊接相关的作业人员按标准规范作业，同时也使焊接过程检查更具可操作性。 2 焊前准备的要求 2.1 在焊接作业前首先必须根据图纸检查来料或可见的重要尺寸、形位公差和焊接质量，来料不合格不能进行焊接作业。 2.2 在焊接作业前，必须将残留在产品表面和型腔内的灰尘、飞溅、毛刺、切削液、铝屑及其它杂物清理干净。 2.3 用棉布将来料或工件上的灰尘和脏物擦干净，如果工件上有油污，使用清洗液清理干净。 2.4 使用风动不锈钢丝轮将焊缝区域内的氧化膜打磨干净，以打磨处呈白亮色为标准，打磨区域为焊缝两侧至少25mm以上。 2.5 焊前确认待焊焊缝区域无打磨时断掉的钢丝等杂物。 2.6 钢焊和铝焊的打磨、清理工具禁止混用。 2.7 原则上工件打磨后在48小时内没有进行焊接，酸洗部件在72小时内没有进行焊接，则焊前必须重新打磨焊接区域。 2.8 为保证焊丝的质量，焊丝原则上用完后再到焊丝房领用，对于晚班需换焊丝的，可以在当天白班下班前领用，禁止现场长时间(24小时以上)存放焊丝。 2.9 在焊接作业前，必须检查焊接设备和工装处于正常工作状态。焊 前应检查焊机喷嘴的实际气流量(允差为+3L/min),自动焊焊丝在8圈以下，手工焊焊丝在5圈以上，否则需要更换气体或焊丝;检查导电嘴是否拧紧，喷嘴是否需要清理。导电嘴不能只简单的采用手动拧紧，必须采用尖嘴钳拧紧。检查工装状
态是否完好，若工装有损坏，应立即通知工装管理员进行核查，并组织维修,禁止在工装异常状态下进行焊接操作。 2.10 焊接前必须检查环境的温度和湿度。作业区要求温度在5?以上，MIG焊湿度小于65,，TIG焊湿度小于70,。环境不符合要求，不能进行焊接作业。 2.11 焊接过程中不允许有穿堂风。因此，在焊接作业前必须关闭台位附近的通道门。当焊接过程中，如果有人打开台位相近处的大门，则要立即停止施焊。如果台位附近的空调风影响到焊接作业，也必须将该处空调的排风口关闭，才能进行焊接作业。 2.12 对于厚度在8mm以上(包括8mm)的铝材，焊接要预热,预热温度 80?,120?，层间温度控制在60?,100?。预热时要使用接触式测温仪进行测温，工件板厚不超过50mm时,正对着焊工的工件表面,距坡口表面4倍板厚,最多不超过50mm的距离处测量,当工件厚度超过50mm时,要求的测温点应位于至少75mm距离的母材或坡口任何方向上同一的位置,条件允许时,温度应在加热面的背面上测定,严禁凭个人感觉及经验做事。 2.13 按图纸进行组装,点焊固定,点焊要满足与焊接相同的要求,不属于焊接组成部分的点焊要尽可能在焊接时完全熔化(图纸要求的点焊 除外,如焊接垫板的固定),组焊后不能出现图纸要求之外的焊点，部件固定后按图纸要求进行尺寸、平行度、垂直度等项点的自检,自检合格后,根据图纸进行焊接，操作工人必须及时、真实填写操作记录。 2.14 当图纸要求或工艺要求使用焊接垫板时，应将焊接垫板点焊在工件上，点焊应符合焊接质量要求，点焊要求为:焊接垫板小于100mm时，在焊接垫板两端点焊固定，焊接垫板大于100mm时,根据焊接垫板长度点焊均匀分布，间距100mm。 2.15 为了避免腐蚀，铝合金配件存放时不允许直接采用钢或者铜材质的容器存放，不允许将配件直接放置在钢制的工装或地板上。 2.16 对于焊缝质量等级为
铝合金电阻点焊所存在的主要问题
1.2铝合金电阻点焊所存在的主要问题 1.2.1铝合金点焊焊点质量不稳定主要体现在以下几个方面。(1)喷溅与飞溅严重。 铝元素非常活泼，在铝合金材料表面非常容易形成氧化膜，这层氧化膜组织致密、熔点极高、导电性能极差。这就使得接触面上的接触电阻比较大。在硬规范焊接条件下，接触面上产生较多的热量。另一方面，铝合金材料熔点低，加热熔化时的塑性温度区间窄，所以很容易在工件间接触面上造成喷溅，在电极与工件间造成飞溅，喷溅和飞溅的产生会带走部分热量和熔化金属，严重影响了熔核直径的大小，对焊点质量极为不利。 (2)焊点表面质量差。 铝与铜合金容易形成低熔点(547℃)共晶物，并且这种低熔 点共晶物的电阻率比较大，接触面上较大的产热量使电极与工件接触面上产生局部熔化，并发生较为剧烈的共晶反应，以致出现电极与工件的粘连，恶化了焊点的表面质量。电极与工件的粘连及飞溅严重破坏了电极表面的连续性，进而恶化了后续焊点焊接时电极与工件间的接触状态，使电极与工件间的接触由起始宏观上的连续接触变为不连续。在硬规范条件下，这种宏观上的不连续接触加剧了飞溅、局部熔化及粘连的产生，对焊点的表面质量更为不利。 (3)熔核尺寸波动大。 电极与工件接触面上的局部熔化、飞溅及电极与工件的粘连，破坏了电极表面的连续性。在连续点焊过程中电极表面的不连续性具有较强的随机性，这使得电极与工件间及工件间的接触状态很不稳定。另外，受工件表面状态、电极压力、焊接电流等因素的影响，连续点焊中熔核直径波动较大。 (4)熔核内部易产生缺陷。 与弧焊相比，铝合金在点焊时金属的熔化量较少，其2A16
铝合金电阻点焊焊点表面缺陷分析与工艺优化导热系数又比较大，所以熔核的冷却速度非常快。另外，铝合金是非导磁材料，液态熔核区的流动速度非常小，熔核在凝固时极易形成缩孔、缩松和气孔。虽然这些缺陷对接头强度影响不大，但对接头的疲劳性能却有显著影响。 (5)结合线伸入。 结合线伸入是点焊和缝焊某些高温合金和铝合金时特有的 缺陷，是指结合面伸入到熔核中的部分。对于铝合金，主要是工件表面有强氧化物，焊接过程中通电时间短暂，导致结合面熔合不完整。结合线伸入减小了熔核的有效直径，会降低强度，当伸入前端有裂纹时还会影响接头的动载强度和高温持久强度。(6)熔核偏移。 熔核偏移在铝合金电阻点焊中也经常出现。不同厚度和不同材料点焊时，熔核不以贴合面为对称，而向厚板或导电、导热性差的焊件中偏移，其结果使其在贴合面上的尺寸小于该熔核直径。同时，也使其在薄件或导电、导热性好的焊件中焊透率小于规定数值，这均使焊点承载能力降低。 (7)电极寿命低。 由于电极与工件间的接触电阻较大，铝合金的热导率高，而铝合金点焊又是采用硬规范进行焊接，电极与工件间接触面上的温度较高，铝与铜之间存在着强烈的合金化倾向，因此铝合金点焊时铜合金电极的烧损非常严重。铜铝合金化反应生成合金层的主要成分为CuA金属间化合物，其电阻率为铜的5倍左右。在后续焊点的焊接过程中，合金层的存在，增大了电极与工件间的接触电阻，也增加了电极与工件间的产热量，电极表面不连续程度的增加也加剧了电极与工件间局部熔化和飞溅的产生，同时也加剧了铜铝合金化反应的程度。上述因素使得铝合金点焊时电极的烧损速度增加，使用寿命缩短。
铝与铝合金的焊接方法
铝合金焊接的几种先进工艺:搅拌摩擦焊、激光焊、激光- 电弧复合焊、电子束焊。针对于焊接性不好和曾认为不可焊接的合金提出了有效的解决方法,几种工艺均具有优越性,并可对厚板铝合金进行焊接。 关键词:铝合金搅拌摩擦焊激光焊激光- 电弧复合焊电子束焊 1 铝合金焊接的特点 铝合金由于重量轻、比强度高、耐腐蚀性能好、无磁性、成形性好及低温性能好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。 铝合金焊接有几大难点: ①铝合金焊接接头软化严重,强度系数低,这也是阻碍铝合金应用的最大障碍; ②铝合金表面易产生难熔的氧化膜(Al2O3 其熔点为2060 ℃) ,这就需要采用大功率密度的焊接工艺; ③铝合金焊接容易产生气孔; ④铝合金焊接易产生热裂纹; ⑤线膨胀系数大,易产生焊接变形; ⑥铝合金热导率大(约为钢的4 倍) ,相同焊接速度下,热输入要比焊接钢材大2～4 倍。 因此,铝合金的焊接要求采用能量密度大、焊接热输入小、焊接速度高的高效焊接方法。 2 铝合金的先进焊接工艺 针对铝合金焊接的难点,近些年来提出了几种新工艺,在交通、航天、航空等行业得到了一定应用,几种新工艺可以很好地解决铝合金焊接的难点,焊后接头性能良好,并可以对以前焊接性不好或不可焊的铝合金进行焊接。 2. 1 铝合金的搅拌摩擦焊接 搅拌摩擦焊FSW( Friction Stir Welding) 是由英国焊接研究所TWI ( The Welding Institute) 1991 年提出的新的固态塑性连接工艺[1～2 ] 。图1为搅拌摩擦焊接示意图[3 ] 。其工作原理是用一种特殊形式的搅拌头插入工件待焊部位,通过搅拌头高速旋转与工件间的搅拌摩擦,摩擦产生热使该部位金属处于热塑性状态,并在搅拌头的压力作用下从其前端向后部塑性流动,从而使焊件压焊在一起。图2 为搅拌摩擦焊接过程[4 ] 。由于搅拌摩擦焊过程中不存在金属的熔化,是一种固态连接过程,故焊接时不存在熔焊的各种缺陷,可以焊接用熔焊方法难以焊接的有色金属材料,如铝及高强铝合金、铜合金、钛合金以及异种材料、复合材料焊接等。目前搅拌摩擦焊在铝合金的焊接方面研究应用较多。已经成功地进行了搅拌摩擦焊接的铝合金包括2000 系列(Al- Cu) 、5000 系列(Al - Mg) 、6000 系列(Al - Mg - Si) 、7000 系列(Al - Zn) 、8000 系列(Al - Li) 等。国外已经.进入工业化生产阶段,在挪威已经应用此技术焊接快艇上长为20 m 的结构件,美国洛克希德·马丁航空航天公司用该项技术焊接了铝合金储存液氧的低温容器火箭结构件。 铝合金搅拌摩擦焊焊缝是经过塑性变形和动态再结晶而形成,焊缝区晶粒细化,无熔焊的树枝晶,组织细密,热影响区较熔化焊时窄,无合金元素烧损、裂纹和气孔等缺陷,综合性能良好。与传统熔焊方法相比,它无飞溅、烟尘,不需要添加焊丝和保护气体,接头性能良好。由于是固相焊接工艺,加热温度低,焊接热影响区显微组织变化小,如亚稳定相基本保持不变,这对于热处理强化铝合金及沉淀强化铝合金非常有利。焊后的残余应力和变形非常小,对于薄板铝合金焊后基本不变形。与普通摩擦焊相比,它可不受轴类零件的限制,可焊接直焊缝、角焊缝。传统焊接工艺焊接铝合金要求对表面进行去除氧化膜,并在48 h 内进行加工,而搅拌摩擦焊工艺只要在焊前去除油污即可,并对装配要求不高。并且搅拌摩擦焊比熔化焊节省能源、污染小。 搅拌摩擦焊铝合金也存在一定的缺点:
铝合金电阻点焊和缝焊工艺
中华人民共和国航空工业部部标准 HB/Z 77-84 铝合金电阻点焊和缝焊工艺 1 总则 1.1 本标准适用于LF2、LF3、LF6、LF21、LY12、LY16、LC4、LC9变形铝合金电阻点焊及LF2、LF3、LF6、LF21变形铝合金电阻缝焊工艺。 1.2 焊工应有焊接航空产品的焊接操作证书。 2 设备 2.1 焊机:点焊机、缝焊机。 2.1.1 焊接铝合金一般选用直流脉冲式、电容储能式、次级整流式等类型的焊机,缝焊机建议选用步进式的。 2.1.2 焊机最好具有三种加压方式:不变的压力、附加锻压力、附加予压和锻压力。 2.1.3 焊机电极臂应有足够的刚性,当施加最大额定压力时,臂长不大于500㎜,弹性挠 度应不超过1.5㎜,臂长不大于1200㎜,挠度应不超过2㎜。 2.1.4 焊机在规定气压范围和额定焊接速度下工作时,电极压力的波动应不超过+8%。上电极下降时应平稳无冲击现象。 2.1.5 焊机工作时,电源电压应在额定值的+5%范围内。管道压缩空气压力应不低于 5kg/cm2,室温应不低于15℃。 2.1.6 焊机的次级回路电阻,直流脉冲焊机应不大于60μΩ,交流焊机应不大于100μΩ,单个活动连结处电阻不大于20μΩ,单个固定结合处电阻不大于2μΩ。焊机的次级回路电阻至少三个月测量一次,并记入设备档案中。 2.1.7 焊机应定期检修,活动导电部分应定期更换石墨润滑剂。 2.1.8 焊机应配备必要的专用工具。 2.1.9 焊机在安装、改装、大修或改变动力线路之后,由工厂主管部门组织进行鉴定,鉴定合格后才允许投入生产使用。 焊机鉴定内容如下: a.按附录A《焊机鉴定表》规定内容测量焊机的参数。 b.选用生产中常用的一种材料,取最薄和最厚的两种相同厚度的组合进行工艺稳定性试 验,试验内容列于表1,试验结果应符合表1及HB5276--84《铝合金电阻点焊和缝焊质量检验》的规定。在全部试验项目中有一项不合格，则应调整焊机重新试验，直到全部试验项目合格为止。鉴定试验结果应记入焊机鉴定表中(附录A)。 c.焊机鉴定试验应按生产需要在该焊机上焊接的最高等级接头的要求进行。 2.2 电极和滚盘 2.2.1 电极和滚盘可以采用镉青铜或其它铜合金，其导电率应不低于80%IACS(国际标准退火铜)。布氏硬度不小于110kgf/mm2。当电极压力不大于600kgf时，可选用布氏硬度不小于80 kgf/mm2的冷拉钢。 2.2.2 电极和滚盘应按不同材料分别打上印记，并不在损伤其工作面的条件下存放。 航空工业部1983-05-30发布1984-07-01实施
铝合金通用焊接工艺设计规范流程
铝合金通用焊接工艺规程 1 使用围及目的 围：本规是适用于地铁铝合金部件焊接全过程的通用工艺要求。 目的：与焊接相关的作业人员按标准规作业，同时也使焊接过程检查更具可操作性。 2 焊前准备的要求 2.1 在焊接作业前首先必须根据图纸检查来料或可见的重要尺寸、形位公差和焊接质量，来料不合格不能进行焊接作业。 2.2 在焊接作业前，必须将残留在产品表面和型腔的灰尘、飞溅、毛刺、切削液、铝屑及其它杂物清理干净。 2.3 用棉布将来料或工件上的灰尘和脏物擦干净，如果工件上有油污，使用清洗液清理干净。 2.4 使用风动不锈钢丝轮将焊缝区域的氧化膜打磨干净，以打磨处呈白亮色为标准，打磨区域为焊缝两侧至少25mm以上。 2.5 焊前确认待焊焊缝区域无打磨时断掉的钢丝等杂物。 2.6 钢焊和铝焊的打磨、清理工具禁止混用。 2.7 原则上工件打磨后在48小时没有进行焊接，酸洗部件在72小时没有进行焊接，则焊前必须重新打磨焊接区域。 2.8 为保证焊丝的质量，焊丝原则上用完后再到焊丝房领用，对于晚班需换焊丝的，可以在当天白班下班前领用，禁止现场长时间（24小时以上）存放焊丝。 2.9 在焊接作业前，必须检查焊接设备和工装处于正常工作状态。焊
前应检查焊机喷嘴的实际气流量（允差为+3L/min）,自动焊焊丝在8圈以下，手工焊焊丝在5圈以上，否则需要更换气体或焊丝；检查导电嘴是否拧紧，喷嘴是否需要清理。导电嘴不能只简单的采用手动拧紧，必须采用尖嘴钳拧紧。检查工装状态是否完好，若工装有损坏，应立即通知工装管理员进行核查，并组织维修,禁止在工装异常状态下进行焊接操作。 2.10 焊接前必须检查环境的温度和湿度。作业区要求温度在5℃以上，MIG焊湿度小于65％，TIG焊湿度小于70％。环境不符合要求，不能进行焊接作业。 2.11 焊接过程中不允许有穿堂风。因此，在焊接作业前必须关闭台位附近的通道门。当焊接过程中，如果有人打开台位相近处的大门，则要立即停止施焊。如果台位附近的空调风影响到焊接作业，也必须将该处空调的排风口关闭，才能进行焊接作业。 2.12 对于厚度在8mm以上（包括8mm）的铝材，焊接要预热,预热温度80℃～120℃，层间温度控制在60℃～100℃。预热时要使用接触式测温仪进行测温，工件板厚不超过50mm时,正对着焊工的工件表面,距坡口表面4倍板厚,最多不超过50mm的距离处测量,当工件厚度超过50mm时,要求的测温点应位于至少75mm距离的母材或坡口任何方向上同一的位置,条件允许时,温度应在加热面的背面上测定,严禁凭个人感觉及经验做事。 2.13 按图纸进行组装,点焊固定,点焊要满足与焊接相同的要求,不属于焊接组成部分的点焊要尽可能在焊接时完全熔化(图纸要求的点焊
铝合金电阻点焊技术研究与分析
铝合金电阻点焊技术研究与分析 发表时间：2018-10-18T10:49:09.100Z 来源：《防护工程》2018年第16期作者：唐晓卫 [导读] 随着生产轻量化车辆这一需求的增长，以铝材取代传统钢材的用材转变也开始在汽车行业蔚蓝成风唐山开元阻焊设备有限公司河北唐山 063020 摘要：随着生产轻量化车辆这一需求的增长，以铝材取代传统钢材的用材转变也开始在汽车行业蔚蓝成风。目前铝材的应用主要集中在汽车的开闭件上。然而汽车行业仍在寻求将铝材的应用扩展到白车身中。据预测到2025年全铝车身所占比重将由现在的4%增长到18%。虽然铝材的电阻点焊对汽车行业而言并非新鲜事物，但是到目前为止，它仅在较低生产率车辆或批量制造开闭件上获得用武之地。 关键词：铝合金；电阻点焊；特性 1铝合金的物理特性 铝合金是铝基合金的总称，合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，其次是镍、铁、钛、铬、锂等合金元素。但强度高，接近或高于优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有良好的导电性、导热性和耐腐蚀性，广泛应用于工业中。铝合金与碳钢、铜材物理特性比较，如表1所示。 由上表可知，铝合金与碳钢比较：铝合金具有更低的熔点；塑形变形温度铝合金90℃，钢材540℃；低电阻率以及高导热系数；铝合金表面具有高电阻、高熔点的氧化物阻碍电流形成回路。 2铝合金的电阻点焊特性 2.1铝合金点焊时间、电流分析 由铝合金的物理特性分析得知，铝合金的热导率比钢材更大、热损失率更高，因此，铝合金的点焊过程需要较短的焊接时间和更大的焊接电流。在电阻率方面，铝合金电阻率低于钢材，约为钢材的40%，因此，铝合金的分流效应造成的电流损失比钢材更大，所以也需要较短的焊接时间和更大的焊接电流。铝合金与钢材电阻点焊时间、电流对比如图1所示。 2.2铝合金热导率与熔核温度 铝合金具有高导热率导致焊接过程中会产生很大的软化区域，因此需要较大直径平面电极帽才能覆盖住铝合金焊接过程中产生的熔核和全部软化区域。铝合金与碳钢点焊熔核对如图2所示，焊接移动受力分析模型如图4所示： 由图2、3可看出，铝合金点焊必须使用较大直径平面电极帽才能焊处合格的焊点。另外由于铝合金表面容易形成高电阻率的氧化膜，因此焊接过程与其他材料也不相同，对其点焊质量也会导致很大的影响，通用铝合金板材与通用镀锌钢板及理想铝合金板材附加有效的电极冷却点焊过程中热量产生位置对比如图3所示： 3.2电极带电阻焊技术 通过设计一种特殊的电极带式输送机，电极带可以在上电极与工件、下电极和工件之间移动。与工件的实际接触不是电极而是电极带，在各点焊接后，电极带通过自动输送装置自动移动到下一位置，确保每个焊接接头可以100%重复，可以说每个焊点都是由新的电极焊接而成的。通过电极带技术的应用，保证了各焊点在焊接过程中的电极清洁，保证了各焊接点的焊接质量。
铝合金焊接工艺
铝合金焊接工艺 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】
铝合金焊接工艺 铝合金具有较高的比强度、断裂韧度、疲劳强度和耐腐蚀稳定性，并且工艺成形性和焊接性能良好，MIG焊是铝合金焊接的主要方法之一。由于铝合金表面华丽的色泽等诸多优点而被广泛应用于航空、航天及其它运载工具的结构材料；如运载火箭的液体燃料箱，超音速飞机和汽车的结构件以及轻型战车的装甲等。本文主要研究了MIG焊接6063铝合金的工艺方法。 焊接材料 焊接所采用的母材为6063铝合金，焊接壁厚在3mm以上时，开V形坡口，夹角为60°～70°，空隙不得大于1mm，以多层焊完结；焊丝所用的材料为5356铝合金焊丝；壁厚在3mm以下时，不开坡口，不留空隙，不加填充丝；焊接薄铝件, 最好是用低温铝焊条WE53。 焊前准备 坡口加工 铝材可采用机械或等离子弧等方法切割下料。 坡口加工采用机械加工法。加工坡口表面高应平整、无毛刺和飞边。 坡口形式和尺寸根据接头型式，母材厚度、焊接位位置、焊接方法、有无垫板及使用条件。 焊接工艺参数的选择 应在焊接工艺规程规定的范围内正确选用焊接工艺参数
表1手工钨术氩弧焊接工艺参数 焊前清洗 首先，用丙酮等有机溶液除去油污，两侧坡口的清理范围不小于50mm，坡口及其附近（包括垫板)的表面应用机械法清理至露出金属光泽。焊丝去除油污后，应采用化学法除去氧化膜，可用5%～10%的NaOH溶液在70℃下浸泡30～60s，清水冲洗后，再用10%的HNO3常温下浸2min，清水冲洗干净后干燥处理。清理后的焊件、焊丝在4h内应尽快完成施焊。 焊接工艺要求 定位焊缝应符合下列规定： 1）焊件组对可在坡口处点焊定位，也可以坡口内点固。焊接定位焊缝时，选用的焊丝应与母材相匹配。 2）定位焊缝就有适当的长度，间距和高度，以保证其有足够的强度面不致在焊接过程中开裂。 3）定位焊缝如发现缺陷应及时处理。对作为正式焊缝一部分的根部定位焊缝，还应将其表面的黑料，氧化膜清除，并将两端修整成缓坡型。
铝合金焊接通用工艺规范(定版)
铝合金焊接工艺规范 技术部 编制 审核 批准 ××工业有限公司 2012.6.26
前言 本规范根据××工业有限公司，定制与实施设计规范、工艺规范、试验规范的要求，按《企业标准编写的一般规定》，为明确铝合金焊接的工艺要求而制定。 本规范是公司在铝合金焊接中的经验总结，对于生产起指导作用。 本规范编制部门：技术部 本规范制定日期：2012－6－26。
一、目的 为规范焊工操作，保证焊接质量，不断提高焊工的实际操作技术水平,特编制本规范。 二、编制依据 1. GB/T 985.3 《铝及铝合金气体保护焊推荐坡口》 2. GB/T10858-2008《铝及铝合金焊丝》 3. GB/T24598-2009《铝及铝合金熔化焊焊工技能评定》 4. GBT3199-2007 《铝及铝合金加工产品贮存及包装》 5. GBT22087-2008《铝及铝合金弧焊接头缺欠质量》 6.有关产品设计图纸 三、焊前准备 3.1 焊接材料 铝板 3A21(原LF21)及铝合金型材。 焊丝：S311铝硅焊丝 ER4043 直径φ2，φ3，焊丝应有制造长的质量合格证，领取和发放由管理员统一管理。铝硅焊丝抗裂性好，通用性大。 3.2 氩气 氩气瓶上应贴有出厂合格标签，其纯度≥99.99%，所用流量8-16升/分钟，气瓶中 的氩 气不能用尽，瓶内余压不得低于0.5MPa ，以保证充氩纯度。氩气应符合 GB/T4842-1995。 3.3 焊接工具 ①采用交流电焊机，本厂用WSME-315(J19)。 ②选用的氩气减压流量计应开闭自如，没有漏气现象。切记不可先开流量计、后开气 瓶，造成高压气流直冲低压，损坏流量计；关时先关流量计而后关氩气瓶。 ③输送氩气的胶皮管，不得与输送其它气体的胶皮管互相串用，可用新的氧气胶皮管
6系铝合金焊接常识
6系铝合金焊接基础知识 焊丝的材质选取： 面对6005、6082、5083 等母材来说，选取牌号为5087-AlMg4. 5MnZr ，因为5087 焊丝优点：抗裂 性能好、抗气孔性能好，而且强度性能不错。 焊丝规格的选取： 选择大直径规格的焊丝。规格大的焊丝表面积小于小规格焊丝，故氧化面少，焊接质量更容易达到 要求 另外大直径焊丝的送丝过程更容易操作。对于6 毫米以下板厚的母材一般采用1. 2 毫米直径的 焊丝， 对于6 毫米及以上板厚的母材采用1. 8毫米直径的焊丝。 自动焊机采用1. 6 毫米直径的焊丝。 预热及层间温度的控制： 超过6 mm 的材料焊接时，都要焊前预热，预热温度控制在70 ℃～110 ℃之间，层间温度控制在80 ℃～ 90 ℃之间。 预热温度过高，可能对铝合金的合金性能造成影响，出现退化，焊缝成形不良等现象。并且会使 铝焊热裂纹的产生机率增加。 保护气体的选用： Ar100 %的特点是电弧稳定、引弧方便，对于6mm以下母材采用Ar100 %焊接。对于6 mm 及以上母材和气孔要求高的焊缝，采用Ar70 % + He30 %进行焊接。 氦气的特点在于：10 倍于氩气的导热性，焊接速度更快，气孔率减少，熔深增加。当然氦气是用于 比较高端的产品，一般都是用氩气保护。 焊前清理： 焊接铝合金需要最干净的准备工作，否则其抗腐蚀能力下降，而且容易产生气孔。焊接铝合金应该与焊钢的习惯彻底区分。焊钢已经用过的工具，严禁焊接铝合金时使用。清理焊缝区域的氧化膜等杂质，尽可能使用不锈钢刷或者用丙酮清洗。不能使用砂轮打磨，因为使用砂轮打磨只会使氧化膜熔合在焊材表面，而不会真正去除。而且如果使用硬质砂轮，其中的杂质会进入焊缝，导致热裂纹。此外，由于Al2O3 膜
铝及铝合金焊接标准规程及铝焊丝的选择
铝及铝合金焊接标准、规程及铝焊丝的选择放大字体缩小字体发布日期：2016-04-14 浏览次数：1336 1.焊接用氩气纯度≥99.99%，露点≤-55℃。 当瓶装氩气的压力≤0.5Mpa时不宜使用。（氩气内含氮量≥0.04%，否则焊缝表面上会产生淡黄色或草绿色的氮化镁及气孔；含氧量≥0.03%，否则熔池表面上可发现密集的黑点、电弧不稳和飞溅较大；含水量≥0.07%，熔池将沸腾并焊缝内产生气孔）。 2.手工钨极氩弧焊电极采用铈钨电极。 手工钨极氩弧焊电极采用铈钨电极 电极直径应根据焊接电流大小来选择（使用时一般比焊接电流所要求的规格大一号的钨极），电极端部应为半球形（制作半球形方法：用比焊接电流所要求的规格大一号的钨极，将端部磨成锥形，垂直夹持电极，用比所用钨极要求的电流大20~30A的电流在试板上起弧并维持几秒钟，钨极端头即呈半球形。如果钨极被铝污染，则必须重新打磨或更换钨极；轻微污染时，可增大电流使电弧在试板燃烧一会，即能烧掉污染物）： 3.用MIG焊铝合金时，由于铝焊丝比较软，为避免咬伤焊丝，送丝轮不允许用带齿轮的送丝轮，不宜用推丝式； 送丝软管不准用弹簧管而是用聚四氟乙烯或尼龙制品，不然由于磨削而污染或堵塞软管。MIG 通常用直流反极性。 4.焊剂主要作用是去除氧化膜和其它一些杂质，使用时可用无水酒精调成糊状或直接将焊剂粉放在坡口和两侧。 当焊接角焊缝时应选用那些焊后容易清除熔渣的焊剂；铝镁合金用焊剂不宜含有钠的组成物。 5.不同牌号的铝材相焊时，当图纸和工艺都没有规定时，按耐腐蚀性能较好和强度级别较低的母材去选择焊丝材料。 表1 同牌号铝焊接用焊丝 同牌号铝焊接用焊丝 表2 异种铝焊丝焊接用焊丝 异种铝焊丝焊接用焊丝 表3 针对不同的材料和性能要求选择焊丝 对不同的铝合金材料和性能要求选择铝焊丝
焊接电流对铝合金电阻点焊组织和性能的影响
毕业论文 论文题目：焊接电流对铝合金电阻点焊接头组织 和性能的影响 姓名：雷鑫 学院：材料学院 专业：材料成型及控制工程（焊接） 班级：成型122202H 指导教师：高珊 2016年6月
太原科技大学毕业论文任务书 （由指导教师填写发给学生） 学院（直属系）：华科学院时间：2016 年6月学生姓名雷鑫指导教师高珊 设计（论文）题目焊接电流对铝合金电阻点焊接头组织和性能的影响的影响 主要研究内容1、了解铝合金逆变电阻点焊焊接接头的研究现状 2、了解逆变电阻点焊机的特点、与普通点焊焊机的区别 3、铝合金进行逆变电阻点焊焊接工艺试验 4、焊接电流对铝合金焊接接头组织和力学性能的影响 研究方法主要采用试验研究与理论分析相结合的方法： 文献检索→工艺制定→试样制备→实验研究→理论分析 主要技术指标(或研究目 标) 1．中英文摘要（300字左右） 2．文献综述 3．试验方案确定 4．试验过程及结果分析，机理探讨5．结论 教研室 意见 教研室主任（专业负责人）签字：年月日说明：一式两份，一份装订入学生毕业设计（论文）内，一份交学院（直属系）。
目录 摘要.....................................................III Abstract...................................................IV 第一章绪论 (1) 1.1铝合金概述 (1) 1.1.1铝合金基本知识 (1) 1.1.2铝合金的分类 (2) 1.1.3铝合金性能 (2) 1.2电阻点焊 (3) 1.2.1电阻点焊原理 (3) 1.2.2电阻点焊的特点及应用 (4) 1.2.3影响点焊焊接接头的因素 (5) 1.2.4铝合金电阻点焊的难点 (5) 1.3本课题国内外研究现状 (8) 1.4本课题的主要研究内容 (8) 第二章试验方法及设备 (10) 2.1试验材料及设备 (10) 2.1.1试验设备 (10) 2.1.2试验材料 (13) 2.2试验方法及内容 (14) 2.2.1试验方案 (14) 2.2.2试验方法与步骤 (14) 第三章试验结果及分析 (17) 3.1 力学性能试验结果及分析 (17) 3.1.1 拉伸试验的结果及分析 (17)
铝合金电阻点焊的加工工艺研究
摘要 铝合金电阻点焊技术是一项即将在汽车制造中获得广泛应用的技术，其在各种焊接方法中，具有静强度高、可靠性好、性能稳定、产效率高和易于实现自动化等优点，对车身的轻量化有着重要的作用及研究意义，但铝合金电阻焊生本身也具有很大的焊接缺陷，包括铝合金的焊接性不好、焊点质量不稳定、电极烧损严重使用寿命短等，需要我们更好的试验研究，解决铝合金的焊接问题。本文慨述了铝合金电阻点焊的工艺特点、点焊工艺中的问题，以及国内外在这方面的研究现状，进行了焊接接头的影响因素的试验，并指出了铝合金点焊时影响接头质量稳定性的因素及工艺缺陷。对工艺焊接参数进行了正交分析实验，获得了最佳的工艺优化,完成了铝合金的加工工艺设计。
Abstract Resistance spot technology of Aluminum is applied widely in automobile manufacturing. In Itsvarious welding method, with the advantages of static strength, high reliability, performance stability,high production efficiency and easy to realize automation.It`s play a important role in the lightweight of car and have a great research significance. But aluminum alloy resistance we- lding itself also has great welding defects. Including the bad of aluminum alloy welding sex, anstable of solder qualityand so on . Then we need to solve the experimental research of alum-inumwelding problembetter.This paper describes the process characteristicsof aluminium alloy resistance spot. the problem of welding process and the research status in this respect at home andabroad.we have a experiment of the factors in welding joint .Pointed out the major factors which affect of the quality of welding joints in aluminum alloy spot. And we have a orthogonal analysis experiment of the process of welding parameters.The last ,Acquired optimal processoptimization and pleted the design of aluminum alloy processing.
铝及铝合金焊接工艺的现状和发展趋势参考文本
铝及铝合金焊接工艺的现状和发展趋势参考文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
铝及铝合金焊接工艺的现状和发展趋势 参考文本 使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 对铝及铝合金焊接特点进行分析，比较了TIG、MIG、 PAW不同焊接方法焊接铝及其合金时的优缺点。通过搅拌 摩擦焊及变极性焊接两种焊接工艺的介绍，结合本企业产 品，对两种焊接方法的应用进行了展望。随着科学技术的 发展，低密度、高强度金属材料越来越多地得到应用，铝 合金以其低温特性、质量轻、强度高的优点，已经被广泛 应用在航空航天、机车和民用工业中，成为一种重要的加 工材料。在铝合金的加工过程中，铝合金的焊接是其中一 个重要的加工环节。铝合金导热快在空气中容易被氧化， 其表面形成一层致密、难熔、体积质量大的氧化膜，阻碍 基体金属的熔合。所以对于铝合金焊接必须可靠清理其表
面致密氧化膜，才能保证正常的焊接。 目前铝合金的焊接方法有交流TIG、直流氩弧TIG、熔化极气体保护焊MIG、穿孔变极性等离子焊接、真空电子束和激光以及搅拌摩擦焊等，但应用较多的仍然是交流TIG 和MIG两种方法，其余的不是工艺或设备不成熟，就是设备价格昂贵、应用场合受限制等因素而没有得到广泛应用。在此通过对铝及其合金焊接特点及常用焊接方法的分析，对目前比较先进的铝合金焊接技术一搅拌摩擦焊和变极性焊接进行简要介绍。 铝及其合金的焊接特点 1.1.采用热量集中的焊接特点 从物理性能上看，铝及其合金具有导热性强而热量大，线膨胀系数大，熔点低和高温强度小等特点。焊接时，首先必须采用能量集中的热源，以保证熔合良好；其次，要采用垫板和夹具，以保证装配质量和防止焊接变
焊接铝合金工艺
焊接工艺规程 1、焊前清理 铝及铝合金焊接前首先用丙酮试剂擦拭焊件表面去除油污，随后直接用直径0.15-0.2mm钢丝刷清理表面氧化物，露出金属光泽为止。不允许使用磨光机或普通砂纸清理，避免沙粒留在金属表面，焊接时进入熔池形成夹渣等焊接缺陷。 2、焊接时机 焊件清理完成到施焊时间应尽量短，一半在清理后4小时内施焊，清理后如存放时间过长（如超24小时）应重新清理。 3、焊前预热 薄、小铝件一般不用预热，厚度在10mm及以上板材焊前需进行焊前预热，板材厚度不同加热温度不同。10mm-15mm板材焊接前采用乙炔火焰加热，温度100-150度去除水分。厚大件法兰焊接时加温400-500度，预热可以减少变形，减少气孔等缺陷。 4、焊接过程参数 板板对接焊接 采用手工打底双面焊单面成形，焊缝宽度20±1mm，焊缝余高1~2mm，焊缝直线度不得大于1mm。 将板材打35°坡口，钝边留2mm，选用直径4mm 5356手工焊丝。 第一遍：手工打底焊，采用TIG焊接方式，不加焊丝，电流400A(12mm板材，8mm板材为380A)。 第二遍：手工填充焊，采用TIG焊接方式，加焊丝，电流380A(12mm板材，8mm 板材为380A)。
第三遍：手工填充焊，采用采用TIG焊接方式，加焊丝，电流360A(12mm板材，8mm板材为320A)。 第四遍：采用琴键式焊机熔焊缝，采用TIG焊接方式，不加焊丝，电流380A，速度220mm/min焊枪横摆速度1800mm/min，摆宽5mm。 內镶法兰角焊缝（φ790法兰）选用直径1.6mm5356自动焊丝 内角缝：电流350-400A，滚轮转速120r/min，送丝速度3.0m/min。加摆动，摆宽5mm，摆频440Hz。 外角缝：第一遍电流350-400A，滚轮转速160-170r/min，送丝速度3.0-3.2m/min。不加摆动。 第二遍电流350-400A，滚轮转速180-220r/min，送丝速度1.2-1.5m/min。加摆动，摆宽5mm，摆频4400Hz。 外镶法兰角焊缝（φ770法兰）选用直径1.6mm5356自动焊丝 内平缝：电流350-400A，滚轮转速220r/min，送丝速度2.8-3.0m/min。加摆动，摆宽5mm，摆频4400Hz。 外角缝：第一遍电流350-400A，滚轮转速220r/min，送丝速度3.5-3.8m/min。不加摆动。 第二遍电流350-400A，滚轮转速180-220r/min，送丝速度1.5-1.8m/min。加摆动，摆宽5mm，摆频4400Hz。 拔口焊（拔口直径500mm）选用直径4mm 5356手工焊丝 板厚12mm第一遍：打底焊，电流460A转速120r/min。 第二遍：填充焊，手工加丝，电流460A转速160r/min。 第三遍：填充焊，手工加丝，电流460A转速160-180r/min。 第四边：填充焊，手工加丝，电流420A转速160-180r/min。
铝合金焊接有几大难点
─、铝合金焊接有几大难点：①铝合金焊接接头软化严重，强度系数低，这也是阻碍铝合金应用的最大障碍；②铝合金表面易产生难熔的氧化膜（Al2O3 其熔点为2060 ℃），这就需要采用大功率密度的焊接工艺；③铝合金焊接容易产生气孔；④铝合金焊接易产生热裂纹；⑤线膨胀系数大，易产生焊接变形；⑥铝合金热导率大（约为钢的4 倍），相同焊接速度下，热输入要比焊接钢材大2～4 倍。 （1）铝合金对激光束的高初始反射率及其本身的高导热性，使铝合金在未熔化前对激光的吸收率很低，“小孔”的诱导比较困难。 （2）铝的电离能低，焊接过程中光致等离子体易于过热和扩展，使得焊接稳定性差。 （3）铝合金激光焊接过程中容易产生气孔和热裂纹。 （4）焊接过程中合金元素的烧损，使铝合金焊接接头的力学性能下降。 因此，铝合金的焊接要求采用能量密度大、焊接热输入小、焊接速度高的高效焊接方法。 二、激光焊接铝合金有以下优点：①能量密度高，热输入低，热变形量小，熔化区和热影响区窄而熔深大；②冷却速度高而得到微细焊缝组织，接头性能良好；③与接触焊相比，激光焊不用电极，所以减少了工时和成本；④不需要电子束焊时的真空气氛，且保护气和压力可选择，被焊工件的形状不受电磁影响，不产生X 射线；⑤可对密闭透明物体内部金属材料进行焊接；⑥激光可用光导纤维进行远距离的传输，从而使工艺适应性好，配合计算机和机械手，可实现焊接过程的自动化与精密控制。 在激光点焊过程中，光斑直径与激光入射在试件上所形成的初始匙孔大小存在一定的对应关系，而能量密度则决定了熔池的扩展速度。当离焦量绝对值较小时，激光光斑直径小，激光功率密度大，焊点熔池扩展的速度较快，但初始匙孔的直径小；相反情况下，离焦量较大，初始匙孔的直径大，但是熔池扩展速度变慢，得到的焊点尺寸不一定很大，故在离焦量的变化过程当中光斑直径和焊点表面功率密度的综合作用决定了焊点尺寸的大小。 三、为提高铝合金对激光的吸收，可以采用以下方法： （1）采取适当的表面预处理工艺表1所示为铝在原始表面(铣、车加工后) 、电解抛光、喷砂(300目砂子)及阳极氧化(氧化层厚度μm 级) 4种表面状况下对入射光束能量的吸收情况。由此可见，阳极氧化和喷砂处理可以显著提高铝对激光束的能量吸收。另外，砂纸打磨、表面化学浸蚀、表面镀、石墨涂层及空气炉中氧化等铝表面预处理措施对激光束的吸收是有效的。 （2）激光器参数调整选用短焦距透镜和低阶模输出均可使光斑尺寸减小，激光功率密度增大，铝合金对激光的吸收率也增大。 （3）焊接结构设计将工件坡口设计成斜30°角，这样激光束能在空隙中多次反射，形成一个人工小孔，从而增加激光束的吸收率。
铝合金的点焊
1 绪论 (1) 2 铝合金的应用 (2) 2.1 铝合金在航空上的应用 (2) 2.2 铝合金用作汽车零部件通常具有以下优点 (2) 2.3 铝合金在摩托车上的应用 (3) 2.4 铝合金在自行车上的应用。 (3) 2.5 铝合金在3C产品上的应用 (4) 2.6 铝合金在国防工业中的应用 (4) 3 铝合金的成分、分类和性能 (5) 3.1铝合金的分类 (5) （1）非热处理强化铝合金 (6) （2）铝合金的性能铝合金的物理性能 (8) 3.2铝合金的焊接性特点 (9) 4 铝合金的点焊 (9) 4.1 铝合金点焊条件 (9) 4.2 铝合金的表面状态对点焊质量的影响 (9) 4.3 铝合金点焊接头的质量要求 (10) 4.4 铝合金点焊接头质量的检测方法 (10) 4.5 铝合金电阻点焊特点 (11) 5 铝合金点焊工艺 (11) 5.1 焊接工艺的制定 (11) 5.2 铝合金主要点焊缺陷 (13) 6 试验材料及方法 (13) 6.1 试验材料及方法 (13) 6.2 点焊接头主要尺寸的确定 (14) 6.3 实验结果与分析 (15) 6.4 工艺参数对接头性能的影响 (15) 6.4.1 焊接电流 (15) 6.4.2 电极压力 (16) 6.4.3 焊接时间 (17) 6.5 撕裂实验 (18) 6.6 点焊接头组织分析 (19) 7 结论 (20) 参考文献 (21)
1 绪论 随着现代工业的发展，对工业材料的要求越来越向着质量轻﹑强度高、易加工的方向发展。由于铝及铝合金材料具有一系列的优良特性，已广泛应用于国民经济的各个领域，成为发展国民经济与提高人民物质生活和文化生活水平的重要基础材料。 近二十年来，我国的铝加工业发展十分迅速，其产量已从1980年不到30万吨，发展到2005年的583.7万吨。同时，出现了许多的新材料、新技术、新工艺及新设备。我国已经成为名副其实的铝业大国。 铝和铝合金具有优异的物理性能和力学性能，其密度低、比强度高、热导率高、电导率高，耐蚀能力强，已广泛应用于机械、电力、化工、轻工、航空、航天、铁道、舰船、车辆等工业内的焊接结构产品上，例如飞机、飞船、火箭、导弹、高速铁道机车和车辆、鱼雷和鱼雷快艇、轻型汽车、自行车和赛车、大小化工容器、空调器、热交换器、雷达天线、微波器件等，都采用了铝和铝合金材料，制成各种熔焊、电阻焊、钎焊结构。 在未来的几十年里，铝及铝合金的发展仍将保持较高的发展速度，其地位及应用在国民经济生活中越来越重要并将渗入到国民经济更加广泛的空间。
铝合金激光焊接技术
一、铝合金激光焊接的发展 铝合金密度低，但强度比较高，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。 不过，铝合金本身的特性使得其相关的焊接技术面临着一些亟待解决的问题：表面难溶的氧化膜、接头软化、易产生气孔、容易热变形以及热导率过大等。以往的生产实践中，铝合金的焊接常用钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊。虽然这两种焊接方式能量密度较大，焊接铝合金时能获得良好的接头，但仍然存在熔透能力差、焊接变形大、生产效率低等缺点。用这些传统的、应用于黑色金属的焊接方法焊接铝合金，并不能达到工业上高效、无缺陷、性能佳的要求，于是人们开始寻求新的焊接方法，20世纪中后期激光技术逐渐开始应用于工业。欧洲空中客车公 司生产的A340飞机机身，就采用激光焊接技术取代原有的铆接工艺，使机身的重量减轻18 %左右，制造成本降低了近25 %。德国奥迪公司A2和A8全铝结构轿车也获益于铝合金激光焊接技术的开发和应用。这些成功的事例大大促使对激光焊接铝合金的研究，激光技术已经成为了未来铝合金焊接技术的主要发展方向，因为激光焊接具有其独特的优点： (1) 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。 (2) 冷却速度快，焊缝组织微细，故焊接接头性能良好。 (3)焊接能量可精确控制，可靠性高，针对不同的要求有较高的适应性。 (4)可进行微型焊接或实现远距离传输，不需要真空装置，利于大批量自动 化生产。 二、激光焊接铝合金的难点及解决措施 1.铝合金表面的高反射性和高导热性 这一特点可以用铝合金的微观结构来解释。由于铝合金中存在密度很大的自由电子，自由电子受到激光（强烈的电磁波）强迫震动而产生次级电磁波，造成强烈的反射波和较弱的透射波，因而铝合金表面对激光具有较高的反射率和很小