探讨焊接材料及工艺对铝合金焊接性能的影响

探讨焊接材料及工艺对铝合金焊接性能的影响

赵占胜马继斌张宝良

陕西航天机电环境工程设计院有限责任公司710100

摘要：焊接材料及工艺，是焊接技艺实际应用中最基础的两个环节，它具有基础性、关联性等特征。基于此，本文结合焊接材料及工艺的应用现状，着重对探讨焊接材料及工艺对铝合金焊接性能的影响进行探究，以达到充分把握技术要点，提升铝合金焊接产品质量的目的。

关键词：焊接材料；焊接工艺；铝合金焊接性能

引言：铝合金焊接，是现代工业生产中最常见的焊接形式，它在冶金、工艺品加工、以及门窗建设等领域得到了广泛的应用。研究发现：铝合金焊接过程中，所选用的焊接材料和焊接中应用的技艺不同，铝合金焊接的焊接效果也存在着差异。为进一步提升铝合金焊接质量，就必须要对其性能的影响因素进行分析。

一、焊接材料对铝合金焊接性能的影响

铝合金焊接中焊接材料不同，会对焊接物品的焊接接头，焊缝连接效果产生影响。笔者结合现代铝合金焊接中经常用到的材料，将其影响归纳为：

（一）焊丝不同铝合金焊接性能不同

焊接期间的材料不同，焊接后所产生的效果也不同。当前焊接技术中所应用的焊接材料主要包括：铝镁合金、纯铝焊丝、以及铝硅焊丝三类。实际进行铝合金焊接时，母材焊接中所应用的焊丝需具有焊接柔韧性大，塑性强的焊丝进行焊接，虽然三种焊丝材料都符合母材焊丝的基本需求，但三者之间也存在着一些差异。

铝镁焊丝中金属镁的含量≥3%，柔韧性较好，但金属镁含量较多，会造成母材焊接材料柔韧度较大，无法承担较大强度的重力。若铝合金焊接期间，运用铝镁合金材料作为母材焊丝，势必会出现铝合金焊接结构稳固性较差的问题。

纯铝焊丝，以金属铝作为基础部分，焊丝在融化后容易与空气中的氧气结合生成氧化铝，氧化铝的耐腐蚀性较差。若铝合金焊接期间运用该材料作为母材，焊接后焊接缝合部分将会出现开裂等情况，铝合金焊接效果较差。

铝硅焊丝，是金属铝和金属硅合成材料，其含量中两种金属各占30%，以及40%的金属铁。运用该种物质作为铝合金焊接母材，可借助金属铝的柔韧性，增加焊接材料的韧度；而金属硅又具有较好的稳固性，两者相互结合，可确保铝合金焊接后，焊接稳固性和连接完整度都达到最佳。

（二）铝合金焊接气体不同性能不同

铝合金焊接中所应用的保护气体多以惰性气体为主，铝合金焊接气体主要包括氩气和氦气两种。从气体选择的物理性质角度而言，这两中气体的稳定性均较高，在金属熔化状态下，不易出现分子移动、离子置换的情况。但两者在铝合金焊接中的应用，还需依旧焊接的具体操作需求进行分配。

其一，氩气具有电弧稳定性强，引弧方便的优势，将其作为母材铝合金焊接时的保护气体，可确保铝合金焊接时，母材材料在熔点稳定的状态下，将焊接接头处完全融合在一起。其二，氦气球体的特征是气孔少。将氦气应用于铝合金辅助结构焊接部分，可以减少焊接熔化温度的扩散速率，进而更深入的熔化焊接物体，确保焊接期间焊缝各个部分衔接恰当[1]。

二、焊接工艺对铝合金焊接性能的影响

铝合金焊接材料会影响接头与焊缝部位的化学性能，选择合适的焊接材料尤为重要。当前最广泛应用的焊接方法有MIG和TIG方法，需要结合实际情况，考虑性能需求与焊接结构选择焊接工艺，防止对铝合金的焊接性能产生不良影响。

（一）环境要求

要求焊接环境温度不能低于8摄氏度，焊接的时候保持环境湿度在80％下，如果相对湿度超过额定范围，建议预热重要焊缝，预热的温度尽量控制在80℃-100℃，有效消除铝合金母材表面水分，降低气孔的倾向。

（二）焊前准备

铝合金材料焊接的时候，提前清理焊口和焊丝表面的油污，保证该部分没有氧化膜。降低质量对焊接工艺的影响。可以使用化学清洗与机械清洗相结合的办法完成清理工作，将有机溶剂蘸在干净抹布上，对焊缝平面两侧去污处理，自信擦洗，使用不锈钢丝刷打磨，清除表面氧化膜，直到打磨出金属光泽为止。

焊接铝合金材料时不建议使用砂轮和普通砂纸进行打磨，容易将砂粒留在铝合金材料金属表面，造成夹渣缺陷。建议使用锉刀清理待焊接材料表面，清理后表面容易产生氧化膜，特别是在潮湿环境中和蒸汽污染环境中，氧化膜生长速度加快。因此，建议缩短铝合金材料打磨后的存放时间，尽量保证铝合金材料在完成清理后的4小时内进行焊接，如果超过24小时，应重新处理铝合金材料表面。

铝合金材料咋高温环境中强度会降低，液态铝有着较强的流动性，焊接铝合金材料时焊缝处容易发生下榻现象，建议使用垫板拖住熔池。垫板可以选择使用陶瓷材质和不锈钢材质，在垫板表面开出一个U形槽能够保证铝合金材料焊接时焊缝反面成型。

（三）合理选择焊接方法

使用TIG可以起到去氧化膜的作用，不用有机溶剂也可以防止接头腐蚀，焊缝表面光泽，氩气流可以对焊接区域进行冲刷，使接头冷却加快，适合全位置的焊接。MIG工艺可焊接的铝合金厚度更大，效率高，适合在自动化生产中应用，用于焊接铝合金时采用直流反极性。焊接薄、中等厚度板材时使用Ar作为保护气体，焊接厚大件时使用Ar+He混合气体，He作保护气体[2]。

铝合金材料焊接之前一般不会预热，如果板厚较大，只需要预热起弧部分，使用MIG工艺焊接时需要根据操作者的习惯决定焊枪是否需要摆动。焊接角焊缝和中厚板盖面焊道的时候，不需要摆动焊枪。如果焊接时有摆动，可以小幅度摆动焊枪，即直线停顿法，电流较大的情况下这种摆动方式可以使打底焊不会被焊穿，保证焊道饱满。当焊枪起伏并向下的时候，电弧会发出节奏，可以使用画圈摆动法，防止焊接温度过高，实现热扩散，但是这种方式会降低熔深。

结论：综上所述，探讨焊接材料及工艺对铝合金焊接性能的影响探究，是当代焊接工艺科学运用的体现。在此基础上，本文通过焊丝、焊接保护气体、焊接环境、焊接过程四大方面，对铝合金焊接性能的影响要点进行探究。因此，文章探究结果，将为现代焊接工艺创新探索提供借鉴。

参考文献：

[1]陈晓霞,李充,鲁二敬.焊接工艺对6082-T6铝合金对接接头疲劳性能的影响[J].焊接技术,2018,47(12):22-24+5.

[2]邓舒浩,邓运来,张臻,叶凌英,林森,吉华.焊接工艺对6082-T6铝合金FSW接头微观组织与力学性能的影响[J].中南大学学报(自然科学版),2018,49(10):2413-2422.