七、哪種焊接方法適宜焊接鋁合金薄板？

鋁合金制品因其質輕、拉伸性能好，可實現其型材的大型寬體化，因此已成為各國研究的熱點。鋁合金薄壁焊接結構重量輕、耐腐蝕、加工性能優異、易于連接而在各種箱體、車體中大量應用。

由于鋁合金的熱膨脹系數大、彈性模量小，焊接變形問題相當突出，嚴重影響結構的制造精度和使用性能。用于結構的鋁合金薄板自身拘束度小，再加上鋁合金熱膨脹系數較大，傳統的熱輸入量較大的焊接方法容易出現熔池下塌或燒穿，產生難以矯正的波浪變形，所以對鋁合金薄板焊接技術的研究開發顯得尤為重要。

在某些航空設備和高速列車中，鋁合金薄板主要應用在蒙皮、地板、端墻等部位，使用的主要合金牌號有5754和5083兩種非熱處理強化鋁合金。焊接鋁合金薄板應用較為廣泛的方法有弧焊、激光焊和攪拌摩擦焊等。

鎢極氬弧焊（TIG）在鋁合金焊接方面應用得較多，是一種較為成熟的焊接方法。對比手工TIG、自動TIG、脈沖TIG自動焊三種焊接方法，鋁合金薄板的長焊縫采用脈沖TIG自動焊焊接較為理想，焊后焊縫接頭性能良好，生產效率比手工TIG焊提高了三倍多。

采用鎢極氬弧焊（TIG）焊接鋁合金時，為了有效地清除鋁合金表面的氧化膜，減少鎢極的燒損，最好采用交流TIG焊的方法。研究發現，使用脈沖方波交流TIG焊焊接薄板鋁合金時，脈沖電流幅值和EP半波時間決定了陰極清理氧化膜的能力。但是，使用TIG焊焊接薄板易產生焊接缺陷，不能夠滿足高效、高質量的焊接要求。焊接工作量很大時，TIG焊難以滿足大范圍使用的需要。

目前，國內鋁合金薄板焊接大量采用的方法是熔化極氬弧焊（MIG）。而且，通過對1～3mm薄板的試驗和研究，現已成功解決了鋁合金薄板焊接過程中容易出現的氣孔和焊縫成型不良等難題。通過優化焊接工藝參數，MIG焊焊接2mm厚的5052鋁合金薄板，生產效率是TIG焊的兩倍多，焊接質量達到了國際先進水平。在對2.5mm1060鋁合金薄板雙脈沖MIG焊試驗中，人們發現應使低能脈沖階段弧長修正值略高于高能脈沖階段值，才能獲得良好的焊縫。但是，使用脈沖MIG焊焊接薄板鋁合金，工件非常容易被燒穿，焊接過程很難控制。因此，需要焊接操作者掌握嫻熟的操作技能。否則，焊接產品質量的穩定性將得不到保證。

激光焊是一種先進的焊接方法，具有能量集中、焊接變形小、焊縫質量優良和生產效率高等優點，是一種焊接鋁合金比較理想的焊接方法。有研究者通過對激光填絲焊和激光未填絲焊進行薄板焊接對比試驗發現，激光填絲焊接工藝參數對5A06鋁合金焊接的影響，送絲方式、光絲間距和焊接熱輸入是影響焊縫成型的主要因素。通過鋁合金薄板激光單光點和雙光點焊接兩種焊接工藝進行比較發現，與激光單光點焊接相比，激光雙光點焊接鋁合金可以明顯改善焊縫質量。填加焊絲可以改善激光單光點焊接鋁合金焊縫的表面質量，但將增大焊縫產生大氣孔的傾向。也有人提出利用多光路系統對薄板進行激光焊接，可以提高激光焊接質量，得到質量優良的焊縫。但也有研究表明，激光焊焊接鋁合金薄板的接頭力學性能不理想，焊縫力學性能僅達到母材的60％左右，且激光焊接對接頭間隙要求嚴格，焊接鋁合金時過程不穩定，容易造成焊接缺陷。因此，建議對于重要的鋁合金薄板結構，盡量不采用激光焊接，以避免造成焊接接頭強度低、焊接缺陷多的弊端。

對于鋁合金薄板的焊接，最近有一種新的焊接方法，稱之為攪拌摩擦焊。攪拌摩擦焊是一種新型固相焊接技術。鋁合金攪拌摩擦焊焊接接頭可以避免產生氣孔和凝固裂紋等熔化焊中的常見缺陷，焊接變形小，接頭強度高。有研究者對1.4mm的LF21鋁合金薄板進行攪拌摩擦焊焊接，焊接強度可以達到母材的80％～85％；對1mm厚度6061-T6鋁合金采用攪拌摩擦焊，通過優化焊接工藝參數，接頭的抗拉強度竟然達到母材的105％。由此可見，采用攪拌摩擦焊焊接鋁合金薄板可以取得很好的焊接效果。攪拌摩擦焊在鋁合金薄板焊接中較其他傳統焊接方法表現出明顯的優勢。