铝及铝合金焊接工艺的现状和发展趋势优选稿
铝焊行业的发展趋势
铝焊行业的发展趋势
铝焊行业的发展趋势主要体现在以下几个方面：
1. 创新焊接技术：随着科技的进步和市场需求的不断变化，铝焊行业不断引进和研发新的焊接技术，如激光焊接、摩擦搅拌焊接等，以提高焊接质量和效率。
2. 电动化和智能化：随着电动车和智能制造的快速发展，铝焊行业将面临电动车用铝焊接技术的需求增加和智能化生产的要求，自动化设备和智能机器人的应用将得到进一步推广。
3. 轻量化需求：由于铝合金具有轻质、高强度的特点，被广泛应用于汽车、航空航天、建筑等领域，随着轻量化趋势的不断发展，铝焊行业将迎来更广阔的市场需求。
4. 环保可持续发展：焊接过程中产生的废气、废水和废渣等环境污染问题，将推动铝焊行业向环保和可持续发展方向转变。
采用环保焊接工艺和材料，提高资源利用率，实现绿色发展将成为行业的发展目标。
5. 国际合作和市场竞争：随着全球经济一体化的发展，铝焊行业将面临来自国外的竞争和合作机会。
加强国际合作，争取更多的技术和市场资源，提升自身的竞争力，将是行业发展的重要方向。
总的来说，铝焊行业的发展趋势是技术创新、电动化和智能化、轻量化需求、环保可持续发展和国际合作与竞争。
这些趋势将带动铝焊行业迎来更广阔的市场和发展机遇。
铝和铝合金扩散焊接
铝和铝合金扩散焊接摘要：一、铝及铝合金概述二、扩散焊接原理三、铝和铝合金扩散焊接工艺1.焊接前准备2.焊接参数选择3.焊接过程中注意事项四、焊接接头性能分析五、应用实例及优缺点六、发展趋势与展望正文：一、铝及铝合金概述铝及铝合金在我国工业领域具有广泛的应用，其优良的性能如轻质、高强度、良好的耐腐蚀性等，使其在航空、航天、交通运输、建筑等领域受到青睐。
然而，铝及铝合金的焊接性能相对较差，传统的焊接方法难以获得高质量的焊接接头。
为此，扩散焊接技术应运而生，成为解决这一问题的有效手段。
二、扩散焊接原理扩散焊接是一种固态连接方法，通过高温和压力作用下，使焊接界面两侧的金属原子发生扩散，从而实现连接。
在扩散焊接过程中，焊接参数的选择至关重要，直接影响到焊接接头的质量。
三、铝和铝合金扩散焊接工艺1.焊接前准备在进行铝和铝合金扩散焊接前，应充分了解焊接材料的性能、焊接接头的使用要求等，以确保选用合适的焊接参数。
此外，还需对焊接表面进行严格清理，去除油污、氧化膜等，以提高焊接质量。
2.焊接参数选择焊接参数主要包括焊接温度、保温时间、焊接压力和冷却速度等。
焊接温度的选择应使焊接界面两侧金属的原子扩散速度达到最佳，一般控制在400-500℃；保温时间要充分保证扩散过程的进行；焊接压力根据焊接件的厚度和性能要求选取，一般为0.5-1.0MPa；冷却速度应适当，过快会导致焊接接头性能下降。
3.焊接过程中注意事项在焊接过程中，应严格控制焊接参数，确保焊接过程中焊接件的变形和裂纹等缺陷。
同时，要注意观察焊接接头的形成情况，及时调整焊接参数，以获得最佳的焊接效果。
四、焊接接头性能分析铝和铝合金扩散焊接接头的性能较好，可以实现无缝连接，提高焊接接头的强度和耐腐蚀性能。
此外，焊接接头的性能还与焊接参数、焊接材料等因素密切相关。
通过合理调整焊接参数和选用合适的焊接材料，可以进一步提高焊接接头的性能。
五、应用实例及优缺点铝和铝合金扩散焊接在航空航天、交通运输、建筑等领域具有广泛的应用。
铝及铝合金钎焊综述
铝及铝合金的钎焊摘要：综述了近年来铝及铝合金钎焊在钎焊方法、钎料及钎剂三个方面的技术发展现状，分别介绍了它们各自的发展方向。
指出铝及铝合金的钎焊问题是近年来研究较多、发展较快的研究领域之一，铝及铝合金钎焊技术应用前景广阔。
1 铝及铝合金钎焊的研究现状铝合金具有密度小、强度高和耐腐蚀等优点，因而广泛应用于汽车、高速铁路车辆、航空航天和军事工业。
由于它特有的物理、化学性能，其焊接过程中会遇到一系列困难，如氧化、焊缝热裂纹和气孔等。
对于铝合金的焊接，传统的方法主要以熔化焊接为主，设备复杂，且对焊工的技术要求也比较严格。
铝钎焊作为铝合金连接的重要方法，具有钎焊件变形小。
尺寸精度高等优点，近年来在我国得到广泛的应用。
铝及铝合金的钎焊技术近年来研究较多。
随着新材料、新方法的不断出现，铝及铝合金的钎焊工艺也得到了快速的发展，其钎焊方法、钎料及钎剂都有很大的进步。
铝及铝合金的钎焊问题,是近年来研究较多、发展较快的领域之一。
这主要是因为其具备一系列优良性能,如强度大、耐蚀性好、电导性及热导性高,因此在航天、航空、电子、冶金、机械制造和轻工业等部门的应用日趋广泛。
特别是随着铜材料的大幅度涨价,以及为了减轻质量、提高功效、增强美观,以铝代铜、以铝代钢技术在某些领域成功应用。
最典型的就是汽车铜水箱被铝水箱的替代。
我国大规模生产铝焊剂的厂家很少,目前使用的铝焊剂多为国外进口。
因铝及铝合金的熔点较低、化学活性强、氧化膜熔点高和稳定性大,并能牢固、致密地粘附在铝或铝合金的表面,所以一般通用的钎剂均不能满足钎焊铝及铝合金的要求,必须采用专用钎剂- 铝及铝合金用钎剂。
此外,铝及其合金的钎焊接头的耐蚀性易受钎料和钎剂的影响,这主要是因为钎料和母材之间的电极电位差别极大,使接头耐蚀性降低,尤其是对软钎焊接头的影响更为明显。
通常,为了能很好去除铝及其合金表面的氧化膜,大部分钎剂中都添加了具有强烈腐蚀性的材料,而这些材料即使在钎焊后进行清理,也难全部除去对接头耐蚀性的影响。
铝合金焊接技术研究现状
铝合金焊接技术研究现状铝合金作为近年来迅速崛起的工程金属材料，由于其密度低、比强度及比刚度高、具有较好耐蚀性等一系列优点，在航空航天、汽车、舰船等领域得到了广泛的应用。
但是焊接中出现的焊接性差、成形层性能不佳等一系列问题又制约着铝合金结构件的发展，因此铝合金焊接技术成为了国内外很多学者研究的主要方向之一。
铝合金性能概述1.铝是一种非常轻的金属材料，密度仅为2.7g/cm3，约为钢密度的36%。
采用铝合金制造机械零部件，可显著减轻重量，达到轻量化和节能减排的效果。
2.铝合金的比强度、比刚度高于45钢和ABS塑料。
采用铝合金材料，有利于制造刚性要求高的整体构件。
3.铝合金具有优良的导热、导电和耐蚀等性能。
A380铝合金与其他材料性能参数对比如表1所示。
4.铝合金具有良好的切削性和可回收利用性。
如果假设最易切削的镁合金的切削阻力系数为1，则其他金属的切削阻力如表2所示。
可见，铝合金的切削阻力小于铜、铁等材料，切削加工较为容易。
表1 几种材料参数对比表2 常见合金的切削阻力铝合金焊接特点受铝合金理化特性的影响，在焊接过程中存在一定难度，目前的铝合金焊接主要存在以下几个问题：热应力、烧蚀蒸发、固态夹杂、气孔塌陷等：•热应力铝合金的热膨胀系数较高，弹性模量较小。
在焊接过程中，由于铝合金变形大、线膨胀系数大，凝固时体积收缩率达6%左右，且冷却速度和熔池一次结晶速度快，导致焊缝的内应力和焊接接头的刚性拘束度较大，易使铝合金接头内产生较大的内应力，引起较大的焊接应力与变形，形成裂纹、波浪变形等缺陷。
表3 各金属热膨胀系数比较•烧蚀蒸发铝的熔点为660℃，沸点为2647℃，相比于铜、铁其他金属元素较低。
在焊接过程中，如果焊接温度过高，容易产生爆炸并形成飞溅，尤其在高能束焊接时更易发生，如图1所示。
另外，铝合金中添加的合金元素有的沸点较低，在焊接的瞬时高温下极易蒸发烧损，爆炸产生的飞溅也会带走部分液滴，从而不可避免的改变了焊缝区的预定化学成分，不利于焊接接头的性能调控。
铝合金焊接技术的研究现状及发展趋势
铝合金焊接技术的研究现状及发展趋势发布时间：2022-11-08T07:23:33.659Z 来源：《福光技术》2022年22期作者：袁江[导读] 铝合金具有较高的比强度、良好的耐蚀性，并且材料品种覆盖范围大，是优良的轻质结构材料，在汽车、轨道交通、航空航天及船舶等行业获得广泛应用。
新疆乌鲁木齐石化公司检维修中心维修二车间新疆乌鲁木齐 830019摘要：长期以来，铝合金激光焊接是科研院所和企业持续进行技术研究和应用的难点和热点领域，随着市场对结构轻量化需求的持续增长，以及国产高功率激光器、激光头产品逐渐发展成熟，激光焊接系统成本呈现下降趋势。
在此背景下，限制铝合金激光焊接应用扩大的关键瓶颈将由成本投入向焊接工艺转变，突破新型/难焊铝合金材料、以及厚板复杂结构在特定应用场合的激光焊接工艺将成为铝合金激光焊接技术的发展趋势和应用增长的动力源泉。
关键词：铝合金；激光焊接；焊接工艺；应用铝合金具有较高的比强度、良好的耐蚀性，并且材料品种覆盖范围大，是优良的轻质结构材料，在汽车、轨道交通、航空航天及船舶等行业获得广泛应用。
近年来，激光焊接作为高效率、低热输入、高柔性的高质量连接技术在国内市场获得越来越多的关注和应用。
铝合金激光焊接技术的应用和发展主要受到三方面因素的影响：一是铝合金材料的发展，材料的焊接性与满足应用条件的强塑性、耐蚀性等性能提升；二是激光焊接工艺研究与焊接质量评估的成熟度；三是激光焊接设备，包括激光器的快速发展，以及激光束的输出形式、调控方式的多样化等。
在上述基础上，针对不同行业、场景的应用需求，可供选择与搭配的激光焊接系统在成本和工艺上更具有灵活性和适用性。
1 铝合金焊接技术的研究现状1.1 传统焊接技术铝合金的传统焊接技术包括TIG焊、MIG焊、等离子弧焊等。
这些技术的焊接工艺已经比较成熟，现阶段的研究重点在于改善与创新。
1998年由肯塔基大学的机器人及制造系统中心和美国国家科技基金资助而研制的双焊枪TIG焊，可以不用填充焊丝，并能增加熔深；芬兰Kemppi公司2001年在市场上推出的一款全数字化脉冲（double pulse）MIG焊机Kemppi pro Evolution，使得送丝速度与脉冲频率相适应从而提高焊接质量；美国航空航天管理局（NANA）对变极性进行了大量的研究，成功研制了以变极性等离子弧焊工艺（VPPAW）为核心的焊接技术和相应的设备，并成功地实现了厚板铝合金构件的焊接。
铝合金焊接技术的研究现状及发展趋势
建材发展导向2020年第1期铝合金焊接技术的研究现状及发展趋势曲瑞1王洋2（1.沈阳盛达因机电设备有限公司，辽宁沈阳110000；2.沈阳蒙塔萨汽车零部件有限公司，辽宁沈阳110000）摘要：调查显示,在工业生产领域中,铝合金的产量仅次于钢铁的产量。
铝合金的耐腐蚀性、导电性和传热性,使其能够广泛的应用于汽车制造业、造船业和航天航空产业中,并且,容器制造、娱乐和体育器材等制造业中,也经常看到铝合金的应用。
关键词：铝合金焊接技术;研究现状;发展趋势1铝合金焊接技术的研究现状1.1传统焊接技术铝合金的传统焊接技术包括TIG焊、MIG焊、等离子弧焊等。
这些技术的焊接工艺已经比较成熟,现阶段的研究重点在于改善与创新。
1998年由肯塔基大学的机器人及制造系统中心和美国国家科技基金资助而研制的双焊枪TIG焊,可以不用填充焊丝,并能增加熔深;芬兰Kemppi公司2001年在市场上推出的一款全数字化脉冲(doublepulse)MIG焊机KemppiproEvolution,使得送丝速度与脉冲频率相适应从而提高焊接质量;美国航空航天管理局(NANA)对变极性进行了大量的研究,成功研制了以变极性等离子弧焊工艺(VPPAW)为核心的焊接技术和相应的设备,并成功地实现了厚板铝合金构件的焊接。
1.2高能束焊电子束焊,激光焊都是高能量束焊,其显著特点是焊接能量大,焊缝深宽比高,焊接速度快,但是也存在一定的缺陷。
Guitterz,L.A和Belforte,D.A等人用激光焊接铝合金时发现铝合金对能量反射较大,吸收效率不高;乌克兰的邦达列夫将铝合金电子束焊接时焊缝常见缺陷分为以下几种裂纹、气孔、未焊透、焊缝成型变化,特殊缺陷,并把电子束焊接过程中合金元素的汽化损失归于特殊缺陷;台湾中山大学黄儒瑛在铝基复合材料的电子束焊接时发现合金由于成分挥发散失,使合金基材无法产生足够的强化相Mg2Si,从而导致复材的强度降低。
1.3固相焊接技术在实际生产中,固相焊接技术已经用于许多铝合金的焊接中。
铝合金工艺的发展趋势
铝合金工艺的发展趋势
随着工业技术的不断进步，铝合金工艺也在不断改进和发展。
未来铝合金工艺的发展趋势主要有以下几点：
1. 趋向自动化和数字化。
随着自动化和数字化技术的发展，铝合金工艺也会趋向自动化和数字化。
自动化的生产设备和数字化的生产过程可以提高生产效率，降低成本，提高产品品质。
2. 轻量化和高强度化。
由于铝合金的特性是轻量化和高强度，所以未来铝合金工艺将更加注重轻量化和高强度化的发展，以满足市场需求。
3. 精细化和复杂化。
铝合金工艺的发展将注重产品的精细化和复杂化，通过工艺技术的提高，制造出更加复杂的零部件和组件。
4. 环保化和可持续化。
环境保护和可持续发展是未来工业发展的重点，铝合金工艺也不例外。
未来铝合金工艺将更加注重环保化和可持续化的发展，通过降低能耗和废料排放，实现环保和可持续发展。
综上所述，未来铝合金工艺的发展将注重自动化和数字化、轻量化和高强度化、精细化和复杂化、环保化和可持续化的多方面发展。
铝及铝合金激光焊接技术的研究现状
State of the Art of Laser Welding for Aluminum and Aluminum Alloys
Zhu Hong Jin Zhonghua ( Nanjing Research Inst itut e of Electronics T echnology) Abstract T he st at e of t he art and t he t echnological properit ies of laser w elding for alm inum and aluminum alloys are dest ribed in this paper. T he fut ure t endency of development s is also indicat ed. Keywords Aluminum and aluminum alloys L aser w elding T echnolog ical properities.
第 18 卷第 4 期
喷砂处理可以显著地提高铝对光束的能量吸收 [ 3] 。 其它学 者 的研 究 也 证实 , [ 4] [ 5] [ 6] 砂纸 打 磨、 表 面化学浸蚀、 表面镀、 石 墨涂层、 空 气炉中 氧化 等铝 表面预处理措施对改善吸收是有效的。 C A Hunting ton 等 人 同时 研 究了 接 头 坡口 几 何形状对光束吸 收率 的影 响 , 指出 : 尖 V 形坡 口接 头比无坡口 或方坡口接 头的吸 收率 要高得 多 , 而且 吸收率对坡口角度等尺寸的变化不很敏感 , 因此 , 同 等功率条件 下的焊缝熔 深要大 , 其 原因可 以认 为是 尖 V 形坡口有利于小孔效应的形成。 1 1 2 合金元素蒸发与激光等离子体 和钢相比 , 铝的电离能低 ( Ef= 6 eV) , 又 含有大 量的 M g、 Zn 、 L i 等低沸点元素 , 因此铝激 光焊接 时 , 合金元素的蒸 发和 等离 子 体的 产生 都 比钢 更为 剧 烈 , 对焊缝 成 形影 响很 大。研 究 表明 [ 7] , 合 金元 素 Mg、 Zn 等的过 量蒸 发烧 损 , 将导 致 焊缝 表面 下 凹 , 其趋势与材料 中的 M g、 Zn 等 元素 的初始 含量 呈正 向比例关系。金属蒸气产生和高温等离子体的出现 对深焊缝的获得既有利又有弊。在等离子体上升及 存在的过程 中 , 等离 子体不 断从激 光光束 中吸 收光 能 , 使作用于熔池中的激光能量降低 , 即等离子体成 为激光照射通路上的一个障碍。因此要想增加熔深 就必须采取 措施 , 消 除或部 分消除 等离子 体的 不利 影响 , 通常采用加大保护气体流量 , 附加侧面喷嘴吹 除 , 以及改变工件焊接位置等措施。 与此同时 , 熔池中 的金属 蒸气 和等离 子体 将以 一定的压力 和频率从熔 池中喷 出 , 使熔池 底部 固体 金属暴露 在激 光 的直 接 照射 下 , 产 生较 大熔 深 , 因 此 , 在相同焊接参数下 , 含 M g、 Zn 、 L i 等低沸点 元素 的 5 000 系、 6 000 系、 7 000 系合金熔深比不 含低沸 点元素的 1 000 系、 2 000 系、 3 000 系合金 要大 , 同 种合金 M g、 Zn 含量越高 , 熔深越大。王希靖 等人的 研究指 出 [ 7] , 对 于 A5083 和 A5052 材料 , 在 相同 焊 接规范下 , 其等离子体喷 发频率 分别为 70 Hz 和 80 Hz, 均低于碳钢的 200 Hz 。 1 1 3 材料性能 铝合金材料的表面张力、 粘度、 热传导率等物理 性能对其激光焊接时的熔化特性和焊缝成形影响很 大。研究指 出 , 较低的 液体金 属粘 度和热 传导 率有 利于增大熔深 , 而较小的表面张力 , 一方面有利于金 属蒸汽产生和逸出而在其反作用力的作用下加大熔 深 , 另一方面又会导致液体金属容易溅出熔池 , 而造
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铝及铝合金焊接工艺的现状和发展趋势
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铝及铝合金焊接工艺的现状和发展趋势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形。
例如，纯铝在370~C左右时强度不超过9.8N/mm2，因此焊接时不能采用悬空方式，否则会因支持不住溶池液态金属的重量而破坏焊缝成形。
1.2.有氧化膜，焊接时需要阴极清理
从化学性质上看，铝及其合金表面极易形成难熔的氧化膜(三氧化二铝的熔点2050°C)，而铝只有660°C，所以焊接时必须先除氧化膜，否则会造成焊缝金属夹渣及未熔合。
1.3.溶池不易观察
铝及其合金由固态转变为液态时，并无颜色的变化，因此也不易确定接缝的坡口是否熔化，造成焊接操作上的困难。
1.4.焊缝气孔倾向大
首先，液态铝对氧的溶解速度比固态下大20倍左右，加上铝导热快，气体来不及逸出而造成气孔；其次，三氧化二铝易吸附水分而使焊缝产生气孔；母材及焊丝未清理干净(油和水)、保护气体不纯也是造成气孔的一个方面。
1.5.焊接接头的等强性
铝合金焊接后接头软化，表现在强度或塑性有所下降，这种接头的性能上的薄弱环节，可以存在于焊缝、熔合区或热影响区三个区域中的一个区域之中。
总之，由于铝合金焊接的敏感性，往往存在着检验工序多、气孔率高、焊接变形大以及接头强度系数低(只达母材的60％-80％)等缺点。
常用焊接方法的特点
铝及其合金常用的电弧焊接方法主要有交流钨极氩弧焊(TIC)和熔化极气体保护焊(MIG)。
2.1.铝合金的交流TIG焊接
优点：交流TIG一般适用于焊接薄板(3mm以下)；具有电弧稳定、成形美观、焊件变形小、操作灵活等优点；最适合于焊接尺寸较精密的小零件。
缺点：由于受钨极允许电流密度的限制，它的熔透能力小，对于厚板需要开坡口，采用多层焊，由此导致热输入量大，焊接变形大，接头性能下降，尤其是塑性性能；对工件及焊丝的清理要求高。
2.2.熔化极气体保护焊(MIG)接的优、缺点
优点：适用于焊接厚度8mm以上的铝或铝合金的板材；生产效率是TIG 的3-5倍。
缺点：气孔倾向比TIG焊大；焊接线能量大，焊接变形大；同样对工件及焊丝的清要求高。
总之，以上两种焊接方法具有工艺要求高，对焊接材料的要求高，容易产生气孔，接头性能下降等问题。
铝及其合金的搅拌摩擦焊接
搅拌摩擦焊是英国焊接研究所发明的一种新兴的固态连接方法。
通过搅拌针和轴肩与工件之间的摩擦热，在搅拌针的附近形成塑性软化层，软化层在搅拌头高速旋转的作用下填充人搅拌针后所形成的空腔内，从而实现可靠的连接。
它不仅具有传统摩擦焊接的优点，而且突破了传统摩擦焊接只能焊接轴类零件的限制，可以焊接板类零件，实现多种接头形式，不同位置的焊接。
与传统焊接方法相比，搅拌摩擦焊具有以下特点：
3.1.焊接过程无熔化，因此无气孔、裂纹、夹渣等缺陷；
3.2.无需保护气体和填丝；
3.3.残余变形小、应力低；
3.4.接头组织性能优于熔焊；
3.5.全机械化操作，效率高。