《论文_文献综述-防锈铝LF2与LF21异种型材焊 接工艺研究(定稿)》.doc

辽宁工程技术大学本科生毕业设计（论文）文献综述防锈铝LF2与LF21异种型材焊接T艺研究指导教师院（系、部）专业班级迟彩芬材料科学与工程学院成型07・1班0708020118王海2011 年 3 月 1 口摘要：近40多年来，山于焊接技术的进步，高效率和高性能的焊接方法得到了推广，铝及铝合金具有 优异的物理特性，化学特性，力学特性及工艺特性，在航空、汽车、机械制造、船舶及化学工业中己大 杲应用随着近年來科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求tl益增多，使铝合 金的焊接性研究也随之深入铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同吋焊接技术的发展乂 拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术止成为研究的热点之一关键词：防锈铝 TIG焊接 MIG焊接焊接接头铝合金焊接技术的研究儿乎各种焊接方法都可以用丁•焊接铝及铝合金，但是铝及铝合金对各种焊接方法的适 应性不同，各种焊接方法有其各自的应用场合1・1磚极氮弧焊鸭极气体保护焊TIG是以鸭材料或鸭的合金材料做电极，在惰性气体保护下进行的焊 接由于铝合金的特点，焊接时要使用交流电源，以去除氧化膜，同时增加焊接电流自 动交流餌极氮弧焊主耍适合丁规则焊缝的焊接⑴；手丁交流钙极氮弧焊具有设备简单、使 用灵活方便的特点，在冃前国内焊接自动化水平还比较低的情况下，得到了十分广泛的应 用。

但其也有生产效率较低、对焊工操作技能要求高的局限性，所以多应用于厚度在12 mm 以下的铝合金工件焊接上⑵为了实现对厚板防锈铝合金的焊接，增加熔深，许多研究集中于活性餌极氮弧焊 （A-TIG）方而它通过焊前在施焊板材表而涂敷一层很薄的表而活性剂，进行正常焊接， 可使得焊接电弧收缩或熔池流态改变，从而显著增加熔深1. 2熔化极惰性气体保护焊熔化极惰性气体保护焊MIG是釆用可熔化的焊丝与被焊工件Z间的电弧作为热源来熔 化焊丝与母材，从而使焊件相互连接起来的一种方法由于MJLG焊具有焊接质量好，生产 率高，使用厚度范围广，易实现自动化和半自动化操作等优点，同时MIG焊接接头的性能, 尤其是疲劳性能明显优于曾广泛应用于铝合金焊接的TIG焊⑶，冃前焊接防锈铝合金应用 的最多的一种方法防锈铝合金MIG焊接时，气孔是常见的缺陷而氢是铝及铝合金熔焊 时产生气孔的主要原因为防止和减少气孔的产生，首先应从杜绝或减少氢的来源入手其次对铝合金基材和焊接材料表面状况、保护气体的纯度、焊接工艺参数等的合理控制， 可以有效减少铝合金焊缝中的气孔⑷采用He、Ar混合气体保护亦可有效改善非平位焊接 铝合金焊缝的质量有人对在不同lie、Ar混合比的情况下对焊缝的气孔率进行测定讣得 出：纯氮条件下焊缝气孔率最高，是纯氫条件下焊缝气孔率的4-7倍，当采用75%He+25%Ar 混合气时，焊缝气孔率已基本接近纯氨条件下的焊缝。

1. 3搅拌摩擦焊搅拌摩擦焊是20世纪90年代初由英国焊接研究所（TWI）首先提出的，是一种新型的固相相连技术⑹具原理是一种特殊形式的搅拌头插入工件待焊部位，通过搅拌头高速 旋转与工件间的搅拌摩擦，使改部位金属处于热塑性状态，并在搅拌头的压力作用下从其 前端向后部塑性流动，从而使焊件压焊在一起铝及铝合金激光焊接技术是近十儿年来发展起来的一项新技术激光焊是利用高能量 的激光朿作为热源的一种高效精密焊接方法⑺，具有高能量密度、可聚焦、深穿透、高效 率、高精度、适应性强等优点，受到各发达国家的重视，并已应用于航空航天，汽车制造, 轻工电子等领域役 现在丁•业领域中占统治地位的是二氧化碳激光焊，但由于铝合金对长 波的激光发射率很高，同时YAG激光器口身功率乂在不断提高，因而短波长的YAG激光焊 正在逐步替代长波长的二氧化碳激光焊，成为主耍的铝合金激光焊接技术划虽然用激光焊接铝合金具有很多优点，但是由丁•这种工艺还不成熟，焊接时存在着些问题：①铝合金对激光能的吸收很低；②合金元素烧损严重；③易产生气孔；④热裂纹 敏感性大，耍解决这个问题，就必须从两方而着手：一是增大激光功率密度；二是采用其 他措施来提高铝合金对激光能的吸收率「⑹。

今年来，高功率YAG激光器有突破性的进展，出现了平均功率4KW左右的连续或高重 复频率输出的YAG激光器，可以用其进行深熔焊，其应用范围必将进一步扩大2 •防锈铝合金的发展现状及应用铝合金具有重量轻、强度高及抗腐蚀等优点，在汽车、船舶、石油化工、航空航天等 行业得到了广泛应用焊接结构主要使用变形铝合金，变形铝合金分不能热处理强化铝 合金（即防锈铝）和可热处理强化铝合金两种不能热处理强化的铝合金是用于焊接结构 的主耍铝合金冃前可用的不能热处理强化铝合金有Al -Mg系的5A02、5A03、5083、5A05、 5A06和A1 - Mn系的3A21^防锈铝与可热处理强化铝合金（如便铝、锻铝）相比，焊接 性良好，但实际焊接生产中常常会碰到很多问题，如焊缝气孔超标、焊接接头力学性能达不 到标准耍求、焊接变形过大等等这就耍求在进行防锈铝的焊接时，必须充分考虑其焊接 特点，选择和应用合理的焊接方法和工艺参数保证焊接质量防锈铝合金由于密度小、强度 高、无磁性以及良好的加工成形性能，被广泛应用于各种焊接结构和产品Z中血铝及铝合金在焊接过程中，易出现氧化、气孔、热裂纹、烧穿和塌陷等问题此类材 质是被公认为焊接难度较大的被焊材料。

这就耍求在选择焊接方法中必须考虑其焊接特 点，以保证其焊接质量防锈铝合金材料由于导电导热性好、质量轻、抗腐蚀、易成形等优点，受到众多工业 制造领域的青睐，可以制造各种各样的化工耐蚀和低温设备，如硝酸设备、空分设备以及 一些有机物设备等^随着该材料性能的不断提高及新型的硬铝，超硬铝等材料的岀现， 在航空航天，高速列车，高速舰船等领域得到了越來越广泛的应用，这也极大地推动了铝合金焊接技术的发展因此，提高防锈铝合金焊接的生产率和焊接质量，减少焊接缺陷存 在的高效焊接方法已成为实际生产的迫切耍求丽3・TIG焊接铝合金的焊接接头的性能研究焊接性分析釆用钙极氮弧焊丁•艺焊接铝合金时，在焊前试板处理和焊丝质量较好的情况下，影响焊接质量的主耍是焊缝组织疏松，轴肩起不到封闭作用，热塑性金属“上浮”，溢出焊 接表面冷却后焊缝内部出现孔洞：当顶锻力过大时，轴肩与焊件表面摩擦力增大，搅拌 针向前移动的阻力增大，摩擦热将使轴肩发生“粘头”现象，使焊缝表面出现飞边、毛刺 等缺陷，轴肩压力过大导致焊缝边缘出现了一定程度的飞边U"3. 2接头抗拉强度焊后将外观成形好、经无损检测内部也没有缺陷的试板用来做拉伸试验TIG焊接接 头平均抗拉强度为305 MPa,最高可达付材强度（实测值345 MPJ的88%。

分析认为.在待焊工件与焊丝确定的情况下.造成TIG焊接接头强度较低的原因主耍是热输入量过高和 焊缝组织晶界间有低熔点化合物存在TIG焊热输入量过高.焊缝经历的高温时间长，晶 粒再结晶后经历长大的时间也较长导致晶粒粗大，由Hall—Fetch公式可知大尺寸晶 粒的生成导致接头强度降低此外，经金相分析表明.焊缝再结晶晶粒的晶界处有偏析出 来的低熔点共晶物存在，在拉应力的作用下比晶界无偏析接头显微组织的情况容易断裂[17]3・3接头的抗疲劳强度采用轴向拉伸加载方式进行疲劳试验钙极弑弧焊接头的断口为大小不同的韧窝形貌.而搅拌摩擦焊接头的断口为均匀的细小韧窝这是由于手工餌极氮弧焊焊接时热量 输入较高，热量传输不均匀.导致晶粒长大倾向严重且焊缝中心和熔合晶粒大小差别较大 气孔、夹渣等焊接缺陷比较小时，对焊接接头的静态翅性强度儿乎没有影响，但对疲劳强 度的影响却比较明显，会使疲劳强度严重下降屈4.防锈铝合金焊接技术的发展前景铝合金焊接技术作为铝合金在工业领域中扩大应用的关键技术Z-,必然会得到进一 步的发展综述了各种焊接防锈铝合金的方法及各口的特点，有的方法已经在实际应用中 得到了大量应用，有的则是在实验研究阶段，有待进一步开发和研究。

应用范闱较大的脉 冲和非脉冲MIG、TIG焊会随着微处理器和数字信号处理芯片(DSP)为核心的全数字化焊机 的不断进步而使更多以前只停留在理论上的技术变为现实网高能量密度焊接在要求高质 量的铝合金生产部门会得到越来越广泛应用在传统的焊接方法方面，继续开展防锈铝合 金焊接的基础性研究，如在焊条、焊丝、焊剂、活性剂等焊接材料方而的研制和创新；加 大如何减少焊接变形、残余应力和缺陷方面的工艺等研究，以及加大用计算机控制和机器 人进行焊接的技术研究在新型焊接方法方面，加大如何增加激光功率密度，以及采取措 施提高防锈铝合金对激光的吸收率的研究搅拌摩擦焊在防锈铝合金的焊接上具有很大优 势，是未来防锈铝合金连接的一个主耍发展方向在厚板焊接方而，丿应加大对铝合金搅拌 摩擦焊工艺方面的研究，优化搅拌头的设计，使搅拌摩擦焊在铝合金焊接方面得到更大的 应用迦参考文献［1］ 黄勇，邵峰等.铝合金分区活性TIG焊接法研究［C1//2007船舶焊接国际论坛论集.2007:47-49［2］ 杨伟民,TIG止接焊接铝合金［C1//2011年中国机械工程学会暨第九届全国特种加工学术年会论文 集.2001:74-75 ⑶ 熊腊森•焊接工程基础［M］.北京:机械工业出版社,2004, 4［4］ 王旭友.王威•林尚扬焊接参数对铝合金激光-MIG电弧复合焊缝熔深的影响［期刊论文］-焊接学报2008 (06)［5］ 王震，郝廷玺.气体保护焊工艺与设备M.北京：国防工业出版社，1982:75-79［6］ 杨善來，张学敏,史清宇等。

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