焊接鋁的發展

2011-11-16 10:23:18　來源:?網絡整理

純鋁有一些獨特而重要的特征。舉個例子，防腐性和電導性。但是，由于純鋁承載率相對較低，所以不是進行結構焊接裝配的最佳材料。人們很快發現，在純鋁中添加相對小量的合金元素，鋁的特性會發生很大改變。生產第一批鋁合金，其中之一就是鋁-銅合金。1910年左右，發現合金家族中的沉淀物硬化現象。許多這些沉淀物硬化合金在發展中的飛機業產生的效益立竿見影。緊跟著鋁-銅合金，許多其它合金也發展起來。研究發現，通過加入像銅（Cu）,錳（Mn）, 鎂（Mg）,硅（Si）和鋅（Zn）和這些元素的混合物，純鋁的各種物理和機械特征發生了明顯的變化。許多這些新合金都能匹配質量好的碳鋼的承載力——三分之一的重量。 許多新的適合結構應用的鋁合金的發展又提出了一個問題，就是找到合適的連接方法。首先要有合適的母材。但如果沒有連接這一材料的實際可行的方法，把這種材料作為裝配材料也不現實。 鋁合金焊接工藝的發展與碳鋼有所不同。由于原鋁合金有許多元素，每一種合金元素對母材的可焊性不同的影響，所以有必要發展很多不同的填充合金以適應這些不同的合金元素。比如，一些原鋁合金有特殊的化學性，為特定合適的機械和物理特征設計，而且并沒有最好的可焊性。 這些合金的化學性質凝固特性不好，容易產生凝固裂紋。為了發展合適的焊接工藝，不產生有裂紋的焊縫，必須掌握每種不同的合金的凝固裂紋敏感性。這一焊接發展工作從本身來說就是一個大工程。許多工作由鋁母材制造商完成，因為他們方便知道鋁的可靠焊接方法和工藝，同時也鋁裝配工完成，他們也知道這種新型材料的潛力，很希望使用它。 在現代工業世界競爭時代，結構金屬必須可焊性好。最早適合鋁的焊接技術包括羥基燃料氣焊和電阻焊。鋁弧焊主要局限于SMAW（手工電焊弧），有時叫MMA。這一焊接工藝使用管狀焊條。很快發現，這一工藝并不最適于焊接鋁。主要問題之一就是焊劑殘留引起的腐蝕，尤其是在填充焊縫里，焊劑留在焊縫后，促進了焊縫的腐蝕。 鋁作為結構金屬的突破是隨著二十世紀四十年代惰性氣體焊接工藝的出現而實現的。比如，GMAW（氣體金屬電弧焊），也叫MIG（熔化極惰性氣體保護電弧焊）；GTAW（氣體鎢極電弧焊），也叫TIG（鎢極惰性氣體保護電弧焊）。隨著在焊接中出現使用惰性氣體保護熔化鋁的焊接工藝，就可能以高速，全方位打出高質量，高承載力焊縫，沒有腐蝕焊劑。 今天，使用各種技術和焊接工藝使鋁和鋁合金可焊性好。最近的兩個工藝是激光束焊（LBW）和攪拌摩擦焊（FSW）。但是，GTAW/TIG和GMAW/MIG焊接工藝仍然是最流行的。