七、哪种焊接方法适宜焊接铝合金薄板？

铝合金制品因其质轻、拉伸性能好，可实现其型材的大型宽体化，因此已成为各国研究的热点。铝合金薄壁焊接结构重量轻、耐腐蚀、加工性能优异、易于连接而在各种箱体、车体中大量应用。

由于铝合金的热膨胀系数大、弹性模量小，焊接变形问题相当突出，严重影响结构的制造精度和使用性能。用于结构的铝合金薄板自身拘束度小，再加上铝合金热膨胀系数较大，传统的热输入量较大的焊接方法容易出现熔池下塌或烧穿，产生难以矫正的波浪变形，所以对铝合金薄板焊接技术的研究开发显得尤为重要。

在某些航空设备和高速列车中，铝合金薄板主要应用在蒙皮、地板、端墙等部位，使用的主要合金牌号有5754和5083两种非热处理强化铝合金。焊接铝合金薄板应用较为广泛的方法有弧焊、激光焊和搅拌摩擦焊等。

钨极氩弧焊（TIG）在铝合金焊接方面应用得较多，是一种较为成熟的焊接方法。对比手工TIG、自动TIG、脉冲TIG自动焊三种焊接方法，铝合金薄板的长焊缝采用脉冲TIG自动焊焊接较为理想，焊后焊缝接头性能良好，生产效率比手工TIG焊提高了三倍多。

采用钨极氩弧焊（TIG）焊接铝合金时，为了有效地清除铝合金表面的氧化膜，减少钨极的烧损，最好采用交流TIG焊的方法。研究发现，使用脉冲方波交流TIG焊焊接薄板铝合金时，脉冲电流幅值和EP半波时间决定了阴极清理氧化膜的能力。但是，使用TIG焊焊接薄板易产生焊接缺陷，不能够满足高效、高质量的焊接要求。焊接工作量很大时，TIG焊难以满足大范围使用的需要。

目前，国内铝合金薄板焊接大量采用的方法是熔化极氩弧焊（MIG）。而且，通过对1～3mm薄板的试验和研究，现已成功解决了铝合金薄板焊接过程中容易出现的气孔和焊缝成型不良等难题。通过优化焊接工艺参数，MIG焊焊接2mm厚的5052铝合金薄板，生产效率是TIG焊的两倍多，焊接质量达到了国际先进水平。在对2.5mm1060铝合金薄板双脉冲MIG焊试验中，人们发现应使低能脉冲阶段弧长修正值略高于高能脉冲阶段值，才能获得良好的焊缝。但是，使用脉冲MIG焊焊接薄板铝合金，工件非常容易被烧穿，焊接过程很难控制。因此，需要焊接操作者掌握娴熟的操作技能。否则，焊接产品质量的稳定性将得不到保证。

激光焊是一种先进的焊接方法，具有能量集中、焊接变形小、焊缝质量优良和生产效率高等优点，是一种焊接铝合金比较理想的焊接方法。有研究者通过对激光填丝焊和激光未填丝焊进行薄板焊接对比试验发现，激光填丝焊接工艺参数对5A06铝合金焊接的影响，送丝方式、光丝间距和焊接热输入是影响焊缝成型的主要因素。通过铝合金薄板激光单光点和双光点焊接两种焊接工艺进行比较发现，与激光单光点焊接相比，激光双光点焊接铝合金可以明显改善焊缝质量。填加焊丝可以改善激光单光点焊接铝合金焊缝的表面质量，但将增大焊缝产生大气孔的倾向。也有人提出利用多光路系统对薄板进行激光焊接，可以提高激光焊接质量，得到质量优良的焊缝。但也有研究表明，激光焊焊接铝合金薄板的接头力学性能不理想，焊缝力学性能仅达到母材的60％左右，且激光焊接对接头间隙要求严格，焊接铝合金时过程不稳定，容易造成焊接缺陷。因此，建议对于重要的铝合金薄板结构，尽量不采用激光焊接，以避免造成焊接接头强度低、焊接缺陷多的弊端。

对于铝合金薄板的焊接，最近有一种新的焊接方法，称之为搅拌摩擦焊。搅拌摩擦焊是一种新型固相焊接技术。铝合金搅拌摩擦焊焊接接头可以避免产生气孔和凝固裂纹等熔化焊中的常见缺陷，焊接变形小，接头强度高。有研究者对1.4mm的LF21铝合金薄板进行搅拌摩擦焊焊接，焊接强度可以达到母材的80％～85％；对1mm厚度6061-T6铝合金采用搅拌摩擦焊，通过优化焊接工艺参数，接头的抗拉强度竟然达到母材的105％。由此可见，采用搅拌摩擦焊焊接铝合金薄板可以取得很好的焊接效果。搅拌摩擦焊在铝合金薄板焊接中较其他传统焊接方法表现出明显的优势。