摘要：隨著經濟和科技水平的快速發展，焊接技術在我國社會很多領域中都有涉及，如建筑行業、造船業、橋梁建設等。隨著我國科學技術水平的進一步提高，人們加大了對焊接工藝技術的研究，以提高焊接的性能和效率。文章主要就鋁合金焊接加工工藝及焊接裂紋的防治措施展開了論述，以供參考。

　　關鍵詞：鋁合金;焊接加工工藝;焊接接頭;裂紋

　　引言

　　隨著近些年鋁合金材料的不斷升級，涉及到新一代鋁合金材料和新型高強度鋁合金材料的焊接要求也越來越高，因此對激光焊接的技術也提出了更高的要求，對此通過不斷的深入了解和研究激光焊接鋁合金材料的方法和工藝，保證激光焊接鋁合金材料的焊縫質量，從而加速推進鋁合金激光焊接工藝的廣泛應用。

　　1 鋁合金材料的特點

　　鋁是一種輕金屬材料，顏色為銀白色，因為質地比較輕盈所以具有較強的塑造性，同時，作為一種金屬材料具有較高的導電性和導熱性，而更實用的方面是該材料具有抗氧化以及抗腐蝕的特點，可以適用在很多惡劣的環境。但是在焊接活動中，鋁容易產生三氧化二鋁薄膜，這種薄膜會嚴重影響焊接的質量，會在焊縫中產生雜物，破壞焊接物的結構，并且嚴重降低了鋁合金材料的抗腐蝕性能。

　　2 鋁合金材料焊接時的難點

　　2.1氧化時金屬融合質量低

　　在焊接的時候，鋁會和空氣中的氧氣直接接觸，會產生氧化反應，在表面形成0.1um-0.2um的三氧化二鋁薄膜，并且此時的熔點要遠遠大于2050℃，這嚴重違背了鋁合金熔點的規律，一般而言鋁合金的熔點是600℃左右的。并且此時氧化鋁的密度也比較高，遠遠超過了普通鋁材料的密度值，因此鋁薄膜會快速吸收表面的水分，從而在焊接環節造成金屬融合困難的現象，最終導致焊接出現氣孔，或者是殘渣等問題。

　　2.2焊接環節氣孔現象嚴重

　　在鋁合金焊接工作中還容易產生氣孔，而之所以會產生氣孔時因為鋁在液態的時候可以溶解氫，但是如果鋁處于固態，就不具備這種性能。因此，如果熔池的溫度比較低，甚至呈現出凝固狀態的時候，熔池中的氫無法快速發散到空氣中，從而導致鋁合金焊接的時候出現氣孔。由于氫氣孔的特殊性，因此，在焊接活動中是無法完全避免的，這和氫氣的來源分不開，因為在焊接活動中不管是鋁合板還是焊絲表面都會將空氣中所含有的水分進行吸收。就算氫氣的程度非常高，甚至接近100%，如果無法完全剔除空氣中的水分，那么焊接時也會出現氣孔。

　　2.3其他焊接難點

　　鋁合金材料在焊接的時候所產生的裂縫會出現進一步變形，裂縫的縫隙甚至還會增大，這主要是由鋁自身的特點所決定，因為鋁的導熱性能比較強，線性膨脹系數或者是結晶收縮率要遠遠高于鋼材料，所以焊接的時候會產生相應的內應力，從而產生裂縫并發生相關的變化。

　　另外在焊接活動中，鋁合金中的元素也會出現流失的情況，這是因為鋁合金是一種合金金屬，因此里面除了鋁元素以外，還有低沸點的鎂元素、鋅元素、錳元素等，而這些元素并不耐高溫，因此在焊接的時候會蒸發，影響焊接的質量。另外，在焊接過程中無法產生任何的色彩變化，因為鋁合金在焊接的時候會從固態轉變為液態，如果在這個過程沒有發生顏色變化，那么焊接工作者無法科學把控加熱的溫度。

　　3 激光焊接鋁合金的特點

　　(1)功率大的激光頭能夠穩定焊接質量，隨著激光加工的深入開發，功能越來越強大的激光頭得到快速的應用。由Scansonic和HighYAG所研制的激光頭，能夠在一定范圍內上下左右浮動而不改變光斑大小，也不影響光絲配合，非常利于大批量的生產應用，能改善材料由于加工產生的少量尺寸偏差而引起的焊接缺陷。

　　(2)合適的焊接參數合理的焊接參數能夠很好地保證焊接質量。要獲得穩定的焊縫成形，需要匹配合適的焊接參數。1)當給定的每一個激光功率數值時，都會有一個合理的焊接速度相匹配，焊接速度可以在設定的范圍內進行調整，同樣可以實現成形質量很好的焊縫，此區域定義為焊接穩定區。2)當在一個功率數值時，焊接速度過快，輸入的熱量變小，導致鋁合金材料不能熔透，這時已超過穩定區的范圍，此區域定義為未熔透區。3)當在一個功率數值時，焊接速度過慢，輸入的熱量過大，熔池下塌嚴重，此區域定義為熔池坍塌區。

　　(3)高要求的裝配精度因為鋁合金激光焊接加熱集中、焊縫深寬比大、焊接結構變形小、激光聚焦光斑直徑細小等特點，所以導致工件的組對精度要求較高，一般組對間隙和錯邊量都必須小于0.1mm或板厚的0.1t，這樣大大增加了焊接的操作難度。

　　(4)易產生焊接缺陷由于鋁合金熔點低，金屬液流動性好，因此在大功率激光的作用下會使金屬氣化。焊接過程中伴隨小孔效應所形成的金屬蒸氣影響鋁合金對激光能量的吸收，這樣會出現焊接過程不穩定，焊縫容易產生氣孔、表面塌陷、咬邊等焊接缺陷。焊縫產生表面塌陷、咬邊等缺陷可以通過激光填絲焊接或激光電弧復合焊來實現改善，但是氣孔缺陷控制難度比較大。(5)焊接接頭強度的影響由于激光焊接的加熱和冷卻速度快、焊縫硬度高、鋁合金激光焊接存在合金元素燒損，因此影響鋁合金的強化作用，導致鋁合金焊縫存在軟化現象，這樣就降低了鋁合金焊接接頭的強度。

　　4 鋁合金焊接裂紋防治措施

　　4.1增強冶金環節的防裂紋意識

　　在冶金環節，工作要人員要充分認識到防控裂縫的重要性，在焊縫合金系統中可以適當的加入一些變質劑，通過這些變質劑來控制結晶的溫度。鋁合金是一種共金型的合金，而裂紋產生主要是由于凝固溫度區易熔共晶存在量過大，埋下了裂紋隱患。但是通過一些合金元素，可以對易熔共晶進行制約，從而達到愈合裂縫的效果，尤其是變質劑中的V、B這些微量元素，可以不斷增加焊接過程中鋁合金的韌性以及可塑造型。

　　4.2提高焊接工作的質量和效率

　　在工藝環節，要防止裂縫就必須規劃施工流程，要求工作人員按照焊接的工作要求有序開展施工活動，依次做好預熱、接頭形式以及焊接方面的工作。焊接工藝的參數將會直接影響到鋁合金凝固時的組織形式，以及內部應變的增長速度，是裂紋產生與否的關鍵環節。通過采取熱能集中這種焊接方法，可以提高焊接的效率，從而有效防止在焊接活動中出現方向性比較強的粗大壯晶體，從而提高鋁合金材料的韌性。

　　另外還可以通過減小焊接的電流，對焊接的速度進行調節，通過減緩速度來降低熔池的溫度，減少焊接過程中合金材料的內外溫差，防止裂縫的產生。因為在焊接的時候，如果焊接的速度過快，那么焊接接頭的應變速度也會呈現同方向發展，從而產生熱裂傾向。另外，在焊接的時候，還可以采取分段焊接的手段，或者是通過焊接前的預熱工作，最大限度地降低試件的相對膨脹系數，降低脆性溫度區間的應力。如果在焊接過程中出現焊接中斷，那么工作人員需要及時做好弧坑的填滿工作，同時去除相關的熱源，防止弧坑產生裂縫。

　　焊接論文范例：長輸管道和工業管道焊接工藝研究

　　結語

　　鋁合金材料的金屬特點使其在壓力大的情況下焊接會產生裂紋。這些裂紋不僅影響焊接的美觀性，也影響焊接材料的結構，對此要進行工藝優化，以提高焊接質量，保證其鋁合金材料的基本性能。近年來，焊接事業的發展勢頭大好，鋁合金焊接加工工藝直接影響我國制造的可持續發展，影響工業產品的焊接質量，要做好這方面的技術研究，避免產生焊接裂縫，提高焊接的質量以及效率。

　　參考文獻：

　　[1]聶洪剛,王鑫,孫東東.7A10鋁合金焊接裂紋的成因及預防對策探討[J].中國金屬通報,2019(1):133+135.

　　[2]宋帥帥,王然.鋁合金焊接缺陷的修補方法和預防措施[J].中國高新區,2019(1):169+192.

　　作者：呂偉光 鞠 良