汽車用鋁合金焊接技術(shù)研究

摘 要：本篇分析了汽車用鋁合金焊接技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，重點(diǎn)介紹了現(xiàn)代汽車制造業(yè)內(nèi)使用的熔化極氬弧焊、鎢極氬弧焊、脈沖熔化極氬弧焊、鋁合金激光焊和激光-電弧復(fù)合焊等鋁合金焊接方法，為將來的汽車工業(yè)指明了汽車用鋁合金焊接技術(shù)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：汽車鋁合金 焊接技術(shù) 氬弧焊

中圖分類號(hào)：U483 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-8882（2014）10-122-01

近年來，隨著國名經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步增加，汽車的保有量逐年增高，而汽車制造逐年在向環(huán)保、節(jié)能、輕量化的方向發(fā)展，而汽車的車身框架正在有空間框架逐步向鋁合金材料的復(fù)合材料框架方向發(fā)展。并且鋁合金的車身框架還具有很好的耐腐蝕性，很高的比強(qiáng)度，非常好的熱穩(wěn)定性，并且在加工的時(shí)候成型容易等等的特點(diǎn)，使鋁合金復(fù)合材料成為了汽車車架的實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的較好選擇。但是由于鋁合金本身的物理化學(xué)方面的性能，使其在汽車制造過程中的焊接過程中存在著一定的困難，例如鋁的強(qiáng)氧化能力使鋁合金在焊接過程中很容易產(chǎn)生氧化鋁，從而導(dǎo)致焊接部位有大量的夾渣。另外鋁合金具有高的導(dǎo)電率和導(dǎo)熱率，這使焊接電源產(chǎn)生的熱能很快的由鋁合金母材給傳導(dǎo)出去從而造成焊接的困難。另外還有鋁線的膨脹系數(shù)大，鋁合金在溫度為370℃環(huán)境下，其塑性和強(qiáng)度都會(huì)出現(xiàn)明顯的下降等等焊接特點(diǎn)。如果采用與鋼或鐵同樣的焊接方法將出現(xiàn)焊接品質(zhì)不良等問題

由于汽車用鋁合金具有以上的特點(diǎn)并且在焊接汽車用鋁合金時(shí)為了滿足車輛的輕量化一般焊接的都是鋁合金薄板，那么采用焊接這種結(jié)構(gòu)的焊接方法一般都是采用氬弧焊的方法，較常采用的氬弧焊包括：熔化極氬弧焊MIG，鎢極氬弧焊TIG，脈沖氬弧焊等。在汽車生產(chǎn)過程中，企業(yè)一般在追求效益的同時(shí)還要對焊接的質(zhì)量有很高的要求，因此，提升汽車鋁合金的焊接技術(shù)對汽車大規(guī)模的生產(chǎn)有著重要的意義。我們下面對汽車鋁合金生產(chǎn)中焊接方法進(jìn)行細(xì)致的分析和研究。

汽車用鋁合金的焊接技術(shù)

熔化極氬弧焊MIG和鎢極氬弧焊TIG都是現(xiàn)代汽車工業(yè)中使用比較多的焊接技術(shù)，特別是鎢極氬弧焊是汽車企業(yè)中生產(chǎn)非常成熟的技術(shù)。

一、熔化極氬弧焊MIG。其工作原理是使用四輪將焊絲送入，同時(shí)導(dǎo)電嘴開始到點(diǎn)，這時(shí)焊絲與木材之間產(chǎn)生了電弧，焊絲開始融化，在這同時(shí)將氬氣送入來保護(hù)焊絲與熔池，使他們免收外部的氣體污染。其特點(diǎn)是電流較高，其產(chǎn)生的熱量很大，而且相對較集中，焊接速度也非常的快；另外其引弧難度相對較小，這樣焊接的防護(hù)措施需要做到位，來防止過大的弧光和煙霧對焊工造成身體傷害。

二、鎢極氬弧焊TIG。其焊接的對象都是0.5-4mm厚度的不銹鋼板，其焊接熱源是直流電弧，工作電壓一般為10到15伏特，而且電流達(dá)到300安培，其作業(yè)的工件作為正極，焊接的鎢極來作為焊接的負(fù)極，其使用的保護(hù)氣體一般用氬氣。這種焊接方法的優(yōu)勢是鎢極氬弧焊過程中電弧還有自動(dòng)清除工件表面氧化膜的作用。因此，可成功地焊接易氧化，氮化、化學(xué)活潑性強(qiáng)的有色金屬、不銹鋼和各種合金。另外鎢極電弧穩(wěn)定也就是說在很小的焊接電流（<10A）下仍可穩(wěn)定燃燒，特別適用于薄板，超薄板材料焊接。最后熱源和填充焊絲可分別控制，因而熱輸入容易調(diào)節(jié)，可進(jìn)行各種位置的焊接，也是實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成形的理想方法。但是也有不足的地方，其焊池較淺，熔敷的速度非常慢，這就影響了生產(chǎn)率。另外鎢極本身的電流承載能力也是比較小的，過大的電流產(chǎn)生很高的溫度可以使其氣化或熔化，這樣鎢極容易進(jìn)入熔池，形成對焊縫缺陷—夾渣。

三、脈沖熔化極氬弧焊，這種焊接方法可以焊接任何金屬材料，特別適合鋁合金的焊接。脈沖的熔化極氬弧焊的電流是脈沖式的，而且其最大電流和它的熔滴過程又都是可以控制的，其具有非常廣泛的電流調(diào)節(jié)空間；而且還可以全方位焊接，不留焊接死角；并且可有效控制熱量的輸入，這樣可以很好地控制焊接接頭的性能和質(zhì)量。但是其設(shè)備也相對較為復(fù)雜，購置設(shè)備的費(fèi)用相對較多，焊接時(shí)需要對機(jī)器調(diào)制的參數(shù)也較多。

四、鋁合金激光焊，這是最近才出現(xiàn)的鋁合金焊接新技術(shù)，它和傳統(tǒng)的鋁合金焊接相比有以下的優(yōu)勢：第一，焊接時(shí)的輸入能量密度非常高，這樣可以使如輸入量變得很小，使鋁合金的焊接形變相對減小。產(chǎn)生的熱影響區(qū)和熔化區(qū)較小的焊接結(jié)構(gòu)；第二，其冷卻速度相對較快，可以得到非常細(xì)小的焊接晶粒，得到較好焊縫的力學(xué)性能；鋁合金的激光焊接速度較快，其功能相對較多，可適應(yīng)各種焊接環(huán)境，可靠性也相對較高。綜合以上優(yōu)點(diǎn)，鋁合金激光焊在焊接效率、精度和自動(dòng)化程度上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的焊接方法。但是因?yàn)槠涑杀靖?、工件的?zhǔn)備要求極其嚴(yán)格以及焊接接頭間隙的許允度低等原因沒有得到大規(guī)模推廣。

五、鋁合金激光焊-電弧復(fù)合焊，這中焊接方法是將電弧和激光復(fù)合在一起來進(jìn)行鋁合金的焊接的，在這個(gè)過程中激光和電弧相互影響，這種方法能夠避免兩種方法各自本身的缺陷，起到良好的相互補(bǔ)充的效果。其主要優(yōu)勢有其保持了鋁合金激光焊的效率高，焊接質(zhì)量好，低熱輸入等優(yōu)勢；另外其焊接后的外觀相對美觀，最后就是環(huán)境的適應(yīng)性好，焊接的穩(wěn)定性也好。這種焊接方法別是在焊接鋁合金的汽車構(gòu)架上應(yīng)用時(shí)優(yōu)勢較大，這也是未來汽車制造行業(yè)的發(fā)展趨勢。

總之，汽車用鋁合金焊接技術(shù)將會(huì)伴隨著汽車產(chǎn)業(yè)的增長迅速向前發(fā)展，并且在發(fā)展的道路上不斷有新的更加先進(jìn)的焊機(jī)技術(shù)誕生，這都需要我們在研究和探索的道路上繼續(xù)前進(jìn)，為汽車產(chǎn)業(yè)及其焊接產(chǎn)業(yè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

作者簡介：段斌（1982-），男，新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，助教，研究方向：焊接工藝與設(shè)備。