车用铝合金滤清器激光焊接工艺研究

康博

[摘 要]随着科学技术的发展，铝合金焊接技术的应用越来越广泛。众所周知，铝合金具有很多优势，它的强度高、耐腐蚀性较强、具有良好的导热性能、重量较轻且容易成型。铝合金现已应用于社会各界的生产和生活中。本文通过对铝合金焊接技术进行研究，对铝合金的传统焊接技术与先进的焊接技术进行了简要分析。

[关键词]铝合金 焊接技术 发展情况

中图分类号：X795 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）15-0020-01

目前，铝合金焊接技术正随着铝合金在社会生产中的广泛应用，得到了突飞猛进的发展。以穿离子弧立焊、双焊枪TIG焊、MIG焊、激光焊、摩擦搅拌焊等焊接技术应用广泛，该技术对传统的焊接技术进行了改进和创新，是常用的铝合金焊接技术。并且，高能密度焊接技术得到了工业界的进一步认可和推广，尤其是电子束焊技术、摩擦搅拌焊技术成为新兴技术，备受人们的关注和应用。

1、铝合金焊接的概况

铝合金是轻质高强材料的代表，而焊接是铝合金结构之间连接的主要方式，在焊接过程中，由于铝合金材料本身的性质，在铝合金表面会产生一层致密的氧化膜，其主要成分是三氧化二铝，这是一种熔点较高的物质，因此要想对铝合金进行焊接就要采用大功率密度的焊接工艺，同时由于铝合金的导热性能极好，因此焊接的热量很大一部分会被铝合金基材导走，这就要求对铝合金焊接必须要速度很快，在焊接后经常发现铝合金焊接处容易产生气孔或热裂纹，导致在焊接后的焊缝处强度系数较低，并且软化严重，容易变形，因此采用先进的焊接方法并控制好焊接工艺参数显得格外重要。

2、传统的铝合金焊接技术

2.1 TIG焊

惰性气体钨极保护焊（Tungsteninertgasarcwelding）通常称TIG焊，是一种常用的金属焊接技术，在焊接中，由工件本身作为正极，而将焊炬中的钨电极作为负极，采用直流电弧作为焊接热源，工作电压为10到15伏特，而工作电流最高达到300安培，在氩气、氦气等的保护下使钨电极放电产生电弧，使熔池内的工件得以熔合在一起，由于TIG焊接过程中产生的电弧可以自动清除工件表面的氧化膜，因此可对铝合金进行良好的焊接而避免采用大功率造成工件表面的损伤。但是由于工作电流不易过大，导致TIG焊接的熔深较浅，只能适合焊接厚度较小的铝合金工件，如果对厚度较大的工件进行焊接，要么焊接深度不够，要么加大电流的同时就会造成钨电极熔化进入到熔池，造成焊缝夹钨，并且TIG焊接多数采用手工操作，导致焊接的生产效率较为低下。

2.2 MIG焊

熔化极惰性气体保护焊（Metalinert-gaswelding）通常称为MIG焊，与TIG焊技术类似，只是用可熔化的金属丝来替代TIG焊工艺焊炬内的的钨电极，在焊接铝合金过程中，利用焊炬内燃烧的电弧作为热源来熔化铝合金工件和焊丝，焊丝以熔滴的方式不断进入焊池中与母材进行熔合，在冷凝后使铝合金工件之间连接在一起，整个焊接过程需要在惰性气氛下完成，避免空气进入。MIG焊在焊接铝合金时工艺较为简单，而且几乎不存在焊接损失，用可熔的金属丝代替了钨电极，成本大大降低，并提高了生产效率，在焊接过程中必须要保持母材表面无杂质，以免产生气孔等，但MIG焊也具有与TIG同样的缺点，即是熔透能力有限，焊接熔深浅，焊接变形较大，因此需要对其进行科学的改造，以使其在铝合金焊接中得以更广泛的应用。

3、先进的铝合金焊接技术

3.1 激光焊

激光焊接在铝合金的焊接中受到广泛的重视，根据功率大小不同激光焊分为热传导型焊接和激光深熔焊接两种，其中热传导型焊接功率较小，适合焊接厚度较小的工件，而激光深熔焊接适合焊接厚度较大的工件，激光焊接是利用高能量的激光束使工件表面材料蒸发并形成小孔，随着激光束的不断移动，小孔内的熔融金属也不断移动，待小孔移开后熔融态的金属进入到小孔内部，冷凝后就将工件焊接在了一起。与传统的TIG、MIG焊接方法相比，激光焊的能量更大，并且热输入量小，因此不易变形，并且可根據工件的实际情况来调整焊接方式，可焊厚度较大的工件，但是功率大会造成设备的造价较为昂贵，并且对工件本身的要求较高，准备工序复杂等。

3.2 铝合金激光-电弧复合焊

激光-电弧复合焊接技术是一种复合热源焊接方法。激光-电弧复合焊接兼有激光和电弧各自的优势，又弥补了各自的不足之处，其特点如下：电弧的加热延长了单激光焊接的凝固速度快的问题，有利于减少气孔、裂纹缺陷，电弧焊丝作用可改善焊缝冶金，提高激光对间隙、错变的工艺适应能力。因此，激光-MIG电弧复合焊接技术是实现铝合金薄壁结构件的高效、高适应性、优质焊接的最佳方法之一。

3.3 摩擦搅拌焊

无论是电弧焊还是激光焊，都属于熔焊的范畴，虽然熔焊的应用较广，但是由于焊缝为铸态，容易产生气孔等缺陷，在热循环的作用下使得焊接部位的组织微观结构受到影响，并且外表颜色与母材有较大差异，接头的力学性能明显低于母材，成为结构中薄弱的一环。鉴于此，摩擦搅拌焊出现在人们的视野，摩擦搅拌焊是利用工件端面的相互摩擦作用产生热量，使端面达到热塑性的状态，通过快速的锻压使工件之间达到连接的目的。由于这种焊接方法不用使母材熔化，而是在固相的状态下完成焊接，因此不宜产生气孔、热裂纹等缺陷，并且焊接处变形小，与木材颜色一致，焊缝处与母材状态一致，力学性能相对较好，并且整个焊接过程不需要惰性气体保护，准备工作相对简单，设备成本低，因此是一种相当有前途的焊接方法。

4、结束语

总之，目前包括电子束焊和激光焊在内的高能量束焊都以能量大、焊缝深宽比高和速度快等优势备受青睐。但是，这种高能量束焊技术仍然存在着一定的缺陷，首先，铝合金在用激光进行焊接时，其对能量的反射是比较大的，这就导致它的吸收效率较低；其次，这种焊接技术会带有裂纹、气孔、未焊透和焊缝成型变化等常见的问题，甚至会出现特殊缺陷；第三，这种技术会由于铝合金成分挥发的散失，使其强度变低，无法达到应用中要求的强度。铝合金的焊接技术先进与否直接影响铝合金结构的外观、力学性能等，因此必须不断优化铝合金的焊接工艺，在对铝合金的焊接工艺进行选择时要综合考虑方法先进程度、焊接效率以及成本问题，并不断改进现有焊接方法，以提高铝合金焊接处的整体性能。

参考文献

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[2] 赵耀邦，张小龙，李中权，朱晓星.铝合金激光焊接技术研究进展[J].电焊机，2017，47（02）：8-12.

[3] 林建波.铝合金焊接技术研究[J].世界有色金属，2017，（08）：76+78.