铝合金焊接技术

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MIG、TIG能够得到良好的焊接接头，但是，这两种方法却有熔透能力差、焊接变形大、生

产效率低等缺点。近年来，很多科技工作者开始探讨铝合金焊接的新方法，如激光焊、双光

束激光焊、激光-电弧复合焊以及搅拌焊摩擦等，下面主要介绍这四种焊接方法的主要特点。

1、铝合金的激光焊

随着大功率、高性能激光加工设备的不断开发，铝合金激光焊接技术发展很快，与传统的

TIG、MIG焊相比，激光焊接铝合金具有以下优点；

（1）能量密度高，热输入量小，焊接变形小，能得到熔化区和热影响区窄而熔深大的焊缝；

（2）冷却速度快，能得到组织微细的焊缝，故焊接接头性能良好；

（3）焊接速度快、功能多、适应性强、可靠性高，且不需要真空装置，所以在焊接精度、

效率、自动化等方面具有无可比拟的优势。

激光有很高的能量密度，焊接铝合金可以有效防止传统焊接工艺产生的缺陷，强度系数提高

很大。但激光器功率一般都比较小，对铝合金厚板的焊接困难，同时铝合金表面对激光束的

吸收率很低，要达到深熔焊时存在阀值问题，所以工艺上有一定难度。

2、铝合金的激光-电弧复合焊

虽然激光焊接铝合金有许多优势，但仍存在较大的局限性，如设备成本高、接头间隙允许度

小、工件准备工序严等。为了更有效地焊接铝合金，人们发展了激光-电弧复合焊工艺。激

光-电弧复合主要是激光与TIG电弧、MIG电弧及等离子体复合。铝合金激光-电弧复合焊

很好地解决了激光焊接的功率、铝合金表面对激光束的吸收率以及深熔焊的阀等问题。

用激光和电弧复合焊接方法来焊接铝合金时，激光与电弧的相互影响，可以克服单用激光或电弧焊方法自身的不足，产生良好的复合效应。能显著提高焊接效率，这主要基于两种效应：一是高的能量密度导致了高的焊接速度；二是两种热源同时作用在一个相同区域的叠加效应。

3、铝合金的双束激光焊

激光单独焊接铝合金时会产生由于钥孔塌陷而产生的气孔。对此，人们又研究了双束激光焊，发现双束激光焊有相对较宽的焊宽和较低的焊缝深宽比，能提高钥孔的稳定性，可以明显地降低气孔敏感性。其原因在于双束激光焊接时第一束激光产生熔池，并对附近区域进行预热，累积的热量使第二束激光照射该处时，可以熔化更多的母材，从而形成较宽的焊缝。此外，由于第二束激光能可以把第一束激光形成的钥孔后壁气化，避免了钥孔的塌陷，所以形成气孔的几率就要小一些。

4、铝合金的搅拌摩擦焊（FSW）

虽然铝合金的熔化焊所得焊缝为铸态组织，且焊接接头在热循环作用下，会造成接头力学性能下降。于是人们提出了搅拌摩擦焊这一工艺。它利用高速旋转的搅拌头和轴肩与金属摩擦生热使金属处于塑性状态，随着搅拌头向前移动，金属向搅拌头后方流动、填充、形成致密焊缝，是一种固相焊接方法。

铝合金搅拌摩擦焊的优点：

（1）焊接接头质量好。FSW属固相焊，焊接接头不易产生熔焊时凝固过程中出现的裂纹、气孔等缺陷；焊接温度低于铝合金熔点，所以能得到与母材组织相近的接头且工件变形小；焊后没有色泽变化。

（2）成本低。不需填充材料和保护气体；对装配精度要求不高，焊前准备工序简单；厚板焊接不需开坡口；接合机构简单、易于管理、节能。

（3）不产生飞溅或难闻的烟气，也不发生紫外线或红外线等有害光线。

其缺点是：因焊接时需要施加较大的顶锻压力和向前驱动力，工装设备较为复杂；焊接缺陷需要固相焊接方法补焊。

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