一、哪些方法可以用来焊接铝及铝合金？各有什么特点？

铝及铝合金产品具有轻质、高强、大规格、耐高温、耐腐蚀和耐疲劳等优点，在航天、航空、汽车等行业中越来越具有不可替代性。铝及铝合金的焊接已经不仅仅局限于以前的焊条电弧焊、气体保护焊等基本的焊接方法，现也逐步向高质量、高效率、高新技术、低成本、低能耗、低劳动强度的方向发展。铝及铝合金的传统焊接方法主要有钨极氩弧焊（TIG焊）、熔化极氩弧焊（MIG焊）和电子束焊，它们的优点是技术成熟，设备简单，相对于新型的焊接技术来说更能节约成本，但也存在一定的局限性。例如，采用以上这些焊接方法，一些高强铝合金或结构复杂的构件无法进行高质量的焊接，而且焊接过程中有时还容易出现气孔、焊接热裂纹接头“等强性”不等强等问题。随着科学技术的发展，焊接技术也在不断更新，焊接方法不断更新，使之被焊接的材料与构件的质量不断提高。

随着微处理单元（MCU）以及数字信号处理器（DSP）等科技的发展，结合传统的TIG焊和MIG焊，目前开发出了双焊枪TIG焊、低脉冲MIG焊和交流MIG焊等焊接方法。革新后的焊接技术在保证焊缝质量的基础上，提高了生产效率，降低了成本。双焊枪TIG焊与传统的交流TIG焊相比，不仅简化了焊接工艺和节约了能量，而且在焊缝强度和延展性上都有了很大的提高。低脉冲MIG焊在质量上可以代替传统的TIG焊，减少焊接气孔并细化晶粒、降低焊缝裂纹敏感性，可以用来焊接对表面质量和内在质量均要求较高的铝合金部件（如自行车架、壳体、油箱等）。

铝及铝合金的激光焊、电子束焊、变极性等离子电弧焊等均属于高能密度焊。激光焊诞生于20世纪60年代，主要有CO2和YAG等激光焊，其主要优点包括以下三个方面：一是能量密度高，深穿透，焊缝热影响区小，变形小，接头强度高；二是生产速度快，效率高；三是焊接过程中可采用自动化和精密控制，实现对密闭透明物体内部的金属材料进行焊接，但由于铝合金对激光具有很高的反射性且由于其自身的热导率较高，因此焊接中容易产生气孔、热裂纹。铝合金高温支持强度低，铝及铝合金焊缝在焊接中容易产生塌陷和接头软化等缺陷。为了克服铝及铝合金焊接过程中的这些缺点，近几年国内外对激光焊接技术不断改进，研究了复合激光焊接技术、双束激光焊和超声振动激光焊等。如激光TIG焊和激光MIG焊，分别适用于薄板和厚板的焊接。目前激光焊在航空航天、汽车制造、轻工电子等领域得到广泛应用。

电子束焊的研究开始于20世纪50年代，电子束焊分为真空电子束焊和非真空电子束焊两大类，但通常焊接都是采用真空电子束焊接。真空电子束焊接的突出特点是精确、快速、高功率、密度高、高穿透能力强、可控性好、保护效果好。铝合金的电子束焊接，由于能量密度高，可大大减小热影响区，提高焊接接头强度，可避免热裂纹等缺陷的产生，且由于穿透能力强，所以可对难以焊接的铝合金厚板进行焊接。因此，在航空、航天和汽车制造业等领域，质量要求高的铝合金零部件均是采用电子束焊进行加工，如运载火箭的贮箱壳体和汽车的变速器齿轮等均采用电子束焊。

变极性等离子电弧焊又被称为“零缺陷焊”，它的研究开始于20世纪80年代。变极性等离子电弧焊在铝及铝合金焊接中的优点是具有很高的能量密度和射流速度（射流速度是普通电弧射流速度的2～15倍），使其能量更集中，线能量更小，焊接变形小，接头性能可以和母材等强；变极性等离子电弧焊一次可以焊很厚的板，最厚可达25mm，可以单面焊双面成型，变极性等离子电弧焊接铝的这些优点可以大大地减少焊接工序和缩短焊接时间，使焊接过程既可以提高工作效率，又可以提高焊接构件的质量。目前变极性等离子弧焊接主要应用于航天产品的焊接中。例如，美国波音公司的“自由号空间站”项目中就应用了该变极性等离子电弧焊焊接方法。目前，我国关于变极性等离子弧焊接的研究还处于试验阶段，还没有真正的应用到实际焊接中，但是其未来的发展空间很大。

搅拌摩擦焊是1991年由英国焊接研究所首次提出的。搅拌摩擦焊经过20多年的发展，如今已经作为一种新兴技术泛应用于军事和工业等领域。搅拌摩擦焊具有无焊接变形、残余应力小、焊接接头的综合力学性能优良、成本低、适用范围广、焊接质量对人的依赖程度很低等优点。搅拌摩擦焊的局限性是焊接时机械力很大，需要焊接设备有很好的刚性；与弧焊相比，搅拌摩擦焊缺少焊接操作的柔性。但搅拌摩擦焊作为先进的固态连接技术，尤其是应用在现代运载工具的高速化、轻型化进程中，技术经济效益显著。因此正在大面积取代熔焊方法，广泛应用于铝合金结构件的连接制造。

由此可见，随着焊接技术的发展以及计算机控制与焊接技术相结合，铝及铝合金的焊接已经不仅仅局限于以前的焊条电弧焊、气体保护焊等基本的焊接方法，发展趋势也逐步向高质量、高效率、高新技术、低成本、低能耗、低劳动强度的方向发展。随着微处理单元（MCU）以及数字信号处理器（DSP）等科技的发展，全数字化焊机正在广泛的应用到实际生产中。自动化、智能化的焊接过程能够保证焊接质量的稳定性，以及恶劣环境下工作人员的安全。随着激光焊和搅拌摩擦焊等新型焊接技术的发展，有些历来被视为不可焊的硬铝及超硬铝合金，通过新型的氩弧焊、氦弧焊、搅拌摩擦焊等方法及特殊焊接材料的配合，已成为可焊的铝合金并制成高新产品，应用在航空、航天和动车等高新领域，以及船舶业和汽车业中。新型的焊接技术有着更高的稳定性、高效性以及可应用性，在未来几年内将得到广泛应用来代替传统的铝及铝合金焊接方法。