铝合金焊接为什么要在封闭环境

❶ 铝合金怎么焊接啊铝合金怎么焊接

铝合金能焊接, 主要焊接工艺为手工MIG焊（熔化极惰性气体保护焊）和自动MIG焊.
焊丝的选用
1 )焊丝的选用
对于6005A、6082、5083 母材来说,选择的焊丝牌号为5087/ AlMg4. 5MnZr ,5087 焊丝不仅抗裂性能好,抗气孔性能优越,而且强度性能也很好。对于焊丝规格的选择,优先选择大直径规格的焊丝。同样的焊接填充量即同等重量的焊丝,大规格焊丝较小规格焊丝的表面积要小很多,因此,大规格焊丝较小规格焊丝的表面污染要少即氧化区域要小,焊接质量更容易达到要求。另外大直径焊丝的送丝过程更容易操作。对于8 mm 以下板厚的母材一般采用1. 2 mm直径的焊丝,对于8 mm 及以上板厚的母材采用1. 6 mm 直径的焊丝。自动焊机采用1. 6 mm直径的焊丝。
2 )保护气体的选用
Ar100 %的特点是电弧稳定、引弧方便,对于8mm以下板厚的母材一般采用Ar100 %进行焊接。对于8 mm 及以上板厚的母材和气孔要求高的焊缝,采用Ar70 % + He30 %进行焊接。氦气的特点在于:9 倍于氩气的导热性,焊接速度更快,气孔率减少,熔深增加。厚板焊接时,Ar100 %和Ar70 % +He30 %的熔深状况见图1。气体的流量选择不是越大越好,流量过大会造成紊流,导致熔池保护不充分,空气与熔敷金属发生反应,会改变焊缝组织,使性能下降,而且产生焊接气孔的倾向增加。
焊前准备
1 )坡口的处理
板厚在3 mm 以下的对接焊缝可不开坡口,只需在焊缝背面倒一0. 5～1 mm 的角即可,这样有利于气体的排放和避免背面凹槽。背面是否倒角对焊缝的影响。铝合金厚板的坡口角度较钢板的要大。单边坡口一般采用55°坡口,双边坡口采用每边35°坡口。这样可以使焊接的可达性提高,同时可降低未熔合缺陷的产生几率。
对于厚板T 形接头中的HV 或HY接头,要求填满坡口外,再加一个角焊缝,使焊缝总尺寸S 不小于板厚T。厚板T 形接头焊接要求。
2) 焊前清理工作
焊接铝合金需要最干净的准备工作,否则其抗腐蚀能力下降,而且容易产生气孔。焊接铝合金应该与焊钢的习惯彻底区分。焊钢已经用过的工具,严禁焊接铝合金时使用。清理焊缝区域的氧化膜等杂质,尽可能使用不锈钢刷或者用丙酮清洗。不能使用砂轮打磨,因为使用砂轮打磨只会使氧化膜熔合在焊材表面,而不会真正去除。而且如果使用硬质砂轮,其中的杂质
会进入焊缝,导致热裂纹。此外,由于Al2O3 膜在极短的时间内又会重新生成和堆积,为了使氧化膜尽可能少地影响焊缝,清理完毕后应立即施焊。
3) 预热温度和层间温度的控制
对与板厚超过8 mm 的厚板进行焊接时,都要进行焊前预热,预热温度控制在80 ℃～120 ℃之间,层间温度控制在60 ℃～100 ℃之间。预热温度过高,除作业环境恶劣外,还有可能对铝合金的合金性能造成影响,出现接头软化,焊缝外观成形不良等现象。层间温度过高还会使铝焊热裂纹的产生机率增加。
合理选择规范参数
1 )焊接电流较大
铝合金本身的导热系数大(约为钢的4 倍) ,散热快。因此,在相同焊接速度下,焊接铝合金时的热输入量要比焊接钢材时的热输入量大2～4 倍。如果热输入量不够,容易出现熔深不足甚至未熔合的问题,特别是在焊缝起头的位置。
2) 送丝速度要适当调高
送丝速度是与电流、电压等规范参数密切相关,并且相互匹配的。当焊接电流提高后,送丝速度也应该相应地提高。
3) 焊接速度的选择
对于薄板焊缝,为了避免焊缝过热,一般采用较小的焊接电流和较快的焊接速度;对于厚板焊缝,为使焊缝熔合充分和焊缝气体充分逸出,采用较大的焊接电流和较慢的焊接速度。
4 )焊枪角度的选择
在焊接方向上,焊枪角度一般控制在90°左右,过大和过小都会造成焊接缺陷。焊枪角度过大会造成气体保护不充分而产生气孔;角度过小还有可能使液铝达到电弧前端,使电弧不能直接作用于焊缝而产生未熔合。
保护措施
1) 焊前用机械或化学方法清除工件坡口及周围部分和焊丝表面的氧化物；
2) 焊接过程中要采用合格的保护气体进行保护；
3) 在气焊时，采用熔剂，在焊接过程中不断用焊丝挑破熔池表面的氧化膜。
焊后清理
1) 在热水中用硬毛刷仔细地洗刷焊接接头。
2) 将焊件在温度为60～80℃、质量分数为2%～3%的铬酐水溶液或重铬酸钾溶液中浸洗约5～10min，并用硬毛刷仔细洗刷。或者将焊件放于15～20℃质量分数为10%的硝酸溶液中浸洗10～20min。
3) 在热水中冲刷洗涤焊件。
4) 将焊件用热空气吹干或在100℃干燥箱内烘干。

❷ 焊接铝合金需要注意什么

焊接铝合金需要注意:
铝合金材料,强度高和质量轻量。主要焊接工艺为手工MIG焊和自动MIG焊,其母材、焊丝、保护气体、焊接设备。
铝合金是以铝为基体元素和加入一种或多种合金元素组成的合金。由于钨极氩弧焊焊枪热能比较集中，电弧燃烧稳定，焊缝金属致密，焊接接头的强度和塑性较高，接头质量较优，所以是焊接铝合金最常用的方法。另外我们在焊接铝合金时，还需要注意以下六个要点：
（一）热导率高
铝合金的热导率和比热容均为碳素钢和低合金钢的2倍多。铝的热导率是奥氏体不锈钢的十几倍。在焊枪焊接过程中，大量的热量被迅速传导到基体金属内部，熔池形成困难。因此应当采用能量集中、功率大的能源，根据结构尺寸、环境温度等条件，也可预热；
（二）无色泽变化
铝合金焊接熔池金属由固态变成液态时，没有明显的色泽变化，这和钢在临熔化前呈现红色不一样，会给焊枪操作带来不便。不能准确判断坡口母材在什么时候开始熔化，熔融的铝表面张力小、强度低、流动性好，从而易造成焊缝金属的塌陷或烧穿。因此，要求铝焊接操作者有更熟练的操作技能，善于利用熔池表面的微小变化来判断铝的加热温度；
（三）氧化能力强
铝和氧的亲和力很强，铝在空气中极易与氧化合而生成致密结实的薄膜，其熔点高达2050℃远远超过铝和铝合金的熔点。并且氧化铝薄膜的相对密度较大，约为铝的1.4倍。在使用焊枪进行焊接过程中，氧化铝薄膜会阻碍金属之间的良好结合，易造成夹渣。氧化铝薄膜还会吸附水分，焊接时会促使焊缝生成气孔。因此，焊前必须严格清理焊件表面的氧化物，并防止在焊接过程中再次氧化；
（四）热裂倾向大
铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的2倍。铝凝固时的体积收缩率较大，达6.5％，而铁为3.5％。熔融铝合金高温时强度低，如果工艺措施不当，焊缝及近缝区在冷却过程中还会产生很大的焊接应力、拘束应力及热应力。因而，铝焊接熔池凝固时容易产生缩孑L、缩松、热裂纹及较高的内应力；
（五）易蒸发烧损
铝合金中含有低沸点的元素，如镁、锌、锰等，在高温电弧作用下，极易蒸发烧损，从而改变焊缝金属的化学成分，使焊缝性能下降；
（六）气孔敏感性高
铝合金液体熔池很容易吸收氢等气体，高温下溶入的大量气体在焊枪焊后冷却凝固过程中来不及析出，聚集在焊缝中会形成气孔。弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分，都是焊缝中氢气的重要来源。因此，焊接前对母材坡口与焊丝进行清理是很有必要的。

❸ 铝型材焊接需要注意哪些事项

铝合金焊接需要注意如下事项
一、铝焊机的调节工艺参数与焊接铝母体的匹配好，小电流会使熔池形成困难。
二、铝焊机的电位器的合理利用，比如是否开启脉冲，是否开启四步模式，这些是和具体的应用挂钩的。

❹ 请问铝合金焊接要注意哪些

焊前用机械或化学方法清除工件坡口及周围部分和焊丝表面的氧化物;焊接过程中要采用合格的保护气体进行保护;在气焊时，采用熔剂，在焊接过程中不断用焊丝挑破熔池表面的氧化膜。板厚在3mm以下的对接焊缝可不开坡口,只需在焊缝背面倒一0.5~1mm的角即可,这样有利于气体的排放和避免背面凹槽。背面是否倒角对焊缝的影响。铝合金厚板的坡口角度较钢板的要大。单边坡口一般采用55°坡口,双边坡口采用每边35°坡口。这样可以使焊接的可达性提高,同时可降低未熔合缺陷的产生几率。对于厚板T形接头中的HV或HY接头,要求填满坡口外,再加一个角焊缝,使焊缝总尺寸S不小于板厚T。厚板T形接头焊接。焊前清理工作焊接铝合金需要最干净的准备工作,否则其抗腐蚀能力下降,而且容易产生气孔。焊接铝合金应该与焊钢的习惯彻底区分。焊钢已经用过的工具,严禁焊接铝合金时使用。

❺ 焊接铝都需要什么条件

给你看看这个，是否能用

21世纪航天工业铝合金焊接工艺技术展望

摘要：简要回顾了航天工业铝合金焊接技术的发展，并对国内外铝合金在航天器上的应用情况进行了综述和分析。介绍了铝合金焊接技术的最新发展和应用前景，其中包括变极性等离子焊、局部真空电子束焊、气脉冲焊接技术、搅拌摩擦焊、焊接修复技术以及焊接工艺裕度和焊接结构安全评定技术。

关键词：铝合金；焊接；航天

1 前 言

铝合金不但具有高的比强度、比模量、断裂韧度、疲劳强度和耐腐蚀稳定性，同时还具有良好的成形工艺性和良好的焊接性，因此成为在航天工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料。

例如，铝合金是运载火箭及各种航天器的主要结构材料。美国的阿波罗飞船的指挥舱、登月舱，航天飞机氢氧推进剂贮箱、乘务员舱等也都采用了铝合金作为结构材料。我国研制的各种大型运载火箭亦广泛选用了铝合金作为主要结构材料。

航天工业铝合金焊接技术的发展和应用与材料的发展有着密切的联系，本文将简要回顾航天工业铝合金焊接技术的发展并介绍几种极有应用前景的铝合金焊接工艺技术。

2 铝合金焊接技术的发展

2.1 LD10CS铝合金焊接回顾

早期的一些导弹和远程运载火箭的推进剂贮箱结构材料主要采用Al�Mg系列合金，特别是退火和半冷作硬化状态的LF3、LF6防锈铝的应用最为普遍。这两种铝合金都具有优良的焊接性能〔1〕。�

随着航天技术的发展，运载火箭的推进剂贮箱结构材料，从使用非热处理强化的防锈铝，转变到使用可热处理强化的高强度铝合金。LD10CS合金已在多种大型运载火箭和固体导弹上获得成功的应用。由于它的超低温性能较好，因此在三子级的液氢、液氧推进剂贮箱上也获得了应用。

需要指出的是LD10合金的焊接性能较差，焊接时形成热裂纹的倾向较大，对焊接过程中的各种因素也比较敏感，焊接接头的断裂韧度较低，特别是当焊缝部位存在焊接缺陷时，液压强度试验时试验件经常发生低压爆破。

20世纪70年代，在研制LD10合金火箭推进剂贮箱初期，在焊接工艺方面曾遇到了极大的困难。在“三结合”攻关中发明的“两面三层焊”工艺（正面打底、盖面，背面清根封焊）使焊接接头性能达到了设计要求。在LD10焊接生产实践中总结得出：如果焊接接头区的延伸率不小于3%，则焊接接头的塑性可以满足使用要求。在此后的许多年中，一直以“延伸率不小于3%”作为一个重要的验收指标。�

几十年来，焊接工艺主要是氩弧焊（TIG），包括手工氩弧焊和自动氩弧焊。从焊接工艺方面看，为了减少焊接结构的焊接残余应力和变形，通常在焊接工艺选择上都尽量减少焊接热输入量。特别是对于热处理强化铝合金，由于焊接热过程的作用，在焊接热影响区存在软化区，塑性较好，强度较低。焊接接头强度系数为0.5～0.7。�

为什么LD10CS贮箱采用两面三层焊工艺？理论分析和实践结果表明，若不采用此焊接方法，就会造成LD10CS铝合金焊接接头塑性较差，且焊缝背面焊趾处易出现裂纹。两面三层焊时，清根和封底焊可消除此种裂纹。同时由于热输入量较大，热影响区发生不同程度的退火或过时效，使硬度降低，塑性提高，焊接拉伸试样断裂的位置是焊接软化区。这样在结构中，焊接接头在复杂的应力状态下以软化区的塑性和变形补偿了熔合区塑性的不足。但贮箱焊缝补焊后，有时仍发生低压爆破。

由于两面焊的特殊要求，限制了自动焊及焊接新技术（如真空电子束焊、变极性等离子焊等）的应用。这是因为，氩弧焊焊接热输入量比高能束的真空电子束焊要大，同时考虑到焊接接头的结构承载适应能力，难以应用焊接热输入较为集中的焊接新技术，制约了焊接新技术的应用。�

在焊接生产中，铝合金焊缝内常见的缺陷为焊缝气孔。氢是铝及其合金熔焊时产生气孔的主要原因。基体金属中含氢量、焊丝及基体金属表面氧化膜吸附的水分以及弧柱气氛中的水分都是焊缝气孔中氢的重要来源。航天焊接工作者经过不懈的攻关和努力保证了航天焊接产品的交付和发射成功。但是，由于诸多因素和条件的限制，在生产中个别贮箱仍存在气孔超差。�

在焊接材料方面，国外使用的是焊接专用板材，基体金属的氢含量小于2×10-7�。而国内铝合金板材制造技术条件中尚无对氢含量的要求。

2.2 铝合金2219和铝锂合金焊接概述

2219高强铝合金的突出特点是焊接性能好，从-253℃到+200℃均具有良好的力学性能、抗应力腐蚀性能，对焊接热裂纹的敏感性较低，焊接接头塑性及低温韧性较好。在美国已作为推进剂贮箱的主要结构材料，美国土星Ⅴ号Ⅰ级贮箱等均采用了2219铝合金。前苏联在能源号和暴风雪号航天飞机均大量采用了1201（相当于2219）铝合金。�

国内研制的S147铝合金与2219铝合金相类似，生成焊接裂纹的倾向性较低，但生成气孔的敏感性较强，尤其是熔合区、密集的微气孔是影响焊接接头性能的主要缺陷。

随着航天技术的发展，对铝合金的强度和减重提出了更高的要求，铝锂合金在近几十年得到了迅猛的发展。因为每加入1%Li，可使铝合金质量减轻3%，弹性模量提高6%，比弹性模量增加9%，这种合金与在飞机产品上普遍使用的2024和7075合金相比，密度下降7%～11%，弹性模量提高12%～18%。前苏联的1420合金与广泛使用的杜拉铝(硬铝)Д16(2024)合金相比，密度下降12%，弹性模量提高6%～8%，抗腐蚀性好，疲劳裂纹扩展速率低，强度、屈服强度和延伸率相近、焊接性较好〔2〕。

前苏联航空材料研究所(ВИАМ)И.Н.Фридляндер等人于20世纪60年代在发明了Al�Mg�Li系的1420合金不久，就对该合金的焊接开展了研究。70年代对该合金的焊接研究已经取得了成果，他们认为这种合金氩弧焊时，可采用AM�г6、AM�г6T和1557焊丝，焊接接头的强度系数达到0.7以上。焊前、焊后热处理对焊接接头强度有很大的影响，淬火状态下焊接的接头强度比淬火及人工时效状态焊接的强度低78.5 MPa，焊后淬火及人工时效又可以使焊接接头的强度系数达到0.9～1.0。1980年1420合金被用于制造米格-29超音速战斗机的焊接机身、油箱、座舱，这使飞机的重量明显降低了24%。至今，1420合金已成功使用了30多年，广泛用于军用、民用飞机和火箭上〔3〕。

20世纪80年代俄罗斯研制了高强度、高模量的1460（Al�Cu�Li）合金，这种合金由于加入了Sc元素强化，使晶粒和亚晶结构变化，拉伸强度提高30～50 MPa，焊接性能明显改善。1460合金焊接工艺与1420合金基本相同，可采用1201（Al�Cu�Mn）合金焊丝焊接，也可在焊丝中添加钪（Sc）元素。在对多种成分比较试验后，推荐应用CB-1207或CB-1217焊丝，这种焊丝的成分是在AL�Cu基础上添加Cu、Sc、Zr、Ti等，具体成分有待于进一步了解。应用此种焊丝可以显著地降低焊缝热裂纹敏感性，氩弧焊焊接接头强度大于250 MPa，焊接接头强度系数大于0.5，焊后热处理焊接接头的强度、硬度增加。〔4～8〕�这种焊丝可以保证无裂纹和细晶粒结构的接头，合理的选择焊接工艺和焊前准备可得到无气孔的焊接接头。

美国发现者号航天飞机的外贮箱采用了2195（Al�Cu�Li�Mg）高强铝锂合金，取代原来使用了25～40年的2219合金。新设计的贮箱SLWT(Super Light Weight Tank超轻重量贮箱)，比原来的贮箱减重5%，即3 405 kg，其中LH2箱减重1 907 kg、LO2箱减重736 kg，箱间段减重341 kg，其他减重422 kg。每减轻1 kg质量可以增加1 kg有效载荷，这样就增加3 405 kg的有效载荷。美国总共生产120台SLWT，完成全部航天飞行计划〔9～10〕。

2195-T8合金的贮箱采用4043焊丝，变极性等离子弧焊 (VPPA)焊接。VPPA具有高的电弧温度、高的电弧电压和更集中的热量。VPPA焊接2195-T8铝锂合金的关键是焊缝背面保护，铝锂合金含有活泼的Li元素，如焊接时背面保护不好，极易氧化。马歇尔飞行中心研制出长229 mm、宽25.4 mm、高152 mm的不锈钢“保护盒”，“保护盒”在焊接时随焊枪行走，使焊缝区域氧气少于0.5%。另外，研制了直径51 mm、长229 mm的不锈钢管装在工件背面，焊接时随焊枪移动，也可有效保护背面焊缝。如果这两种保护装置同时使用，效果更好。

3 极具前途的几种工艺技术

3.1 变极性等离子弧焊接技术（VPPA）

1978年，美国NASA宇航局马歇尔宇航中心决定变极性等离子弧焊技术部分取代钨极氩弧焊工艺焊接航天飞机外贮箱。航天飞机外贮箱材料为2219铝合金，共焊接了6400 m焊缝，经100% X射线检测，未发现任何内部缺陷，焊缝质量比TIG多层焊明显提高。�

变极性等离子焊接技术用于铝合金焊接，单道焊接铝合金厚度可达25.4 mm。其工艺特点是在焊接过程中，在焊接熔池中心存在一穿透的小孔，而且在实际生产中通常采用立向上焊工艺，既有利于焊缝的正面成形，又有利于熔池中氢的逸出，减少气孔缺陷。因此被称为“零缺陷焊接”。�

“八五”期间，在引进国外某公司的变极性等离子焊接系统的基础上，进行了LF6、LD10铝合金平板（厚3 mm、6 mm、10 mm）焊接工艺试验〔11〕。�

“九五”期间，与哈尔滨工业大学联合开展了变极性等离子焊接技术研究，研制了变极性等离子焊接设备样机，并进行了LF6和LD10铝合金板材（厚3 mm、5 mm、12 mm）焊接工艺试验，完成了带有纵缝和环缝的贮箱模拟件焊接，解决了环缝焊接时起弧打孔和收弧填孔及焊缝首尾相接的难题，焊接模拟件通过了液压试验，将变极性等离子焊接技术的工程应用向前推进了一大步。

随着2219铝合金和2195铝锂合金的应用，在未来中厚度的大型贮箱焊接生产中，变极性等离子焊接技术有着广阔的应用前景。

3.2 局部真空电子束焊接技术

由于真空电子束焊接工艺是将被焊工件置于真空环境中进行焊接，因此可以得到优质的焊缝。同时，电子束高的能量密度使焊缝较窄，深宽比大，焊接应力和变形较小，在工业各领域尤其是国防工业中得到了广泛的应用。

但对于一些大型构件如运载火箭贮箱壳体等，如果采用真空电子束焊接工艺，则需要较大的真空室，其容积可达数百立方米，这种电子束焊接设备造价很高。为了解决这一问题，国外开始设计和应用局部真空电子束焊接设备，不是将被焊工件整体放入真空室，而是在焊缝局部建立真空环境，从而完成焊接。

前苏联将局部真空电子束焊接技术应用于不同类型和尺寸火箭燃料贮箱壳体的焊接，在壳体的纵缝、对接环缝及法兰环缝焊接中，有7种类型焊缝（纵缝、对接环缝、法兰环缝）应用局部真空电子束焊接工艺。20世纪90年代初已用于Φ2.5 m直径壳体环缝焊接，能源号火箭贮箱纵缝采用局部真空电子束焊接工艺，壁厚为42 mm，局部密封采用磁流体密封、橡胶圈密封等技术。�

国内在“九五”期间，与中科院电工所合作研制了国内第1台法兰环缝局部真空电子束焊机(专利号：ZL002631776.6)〔12〕。电子枪与上真空室采用动密封结构，工件与上、下真空室间为静密封结构。焊接时电子枪可以实现极坐标运动。电子枪径向移动采用步进电机驱动，光栅尺检测位移；圆周方向转动通过交流伺服电机驱动，光码盘检测器角位移。二次电子焊缝对中系统用于实现焊缝轨迹示教。采用两级微机控制，可编程序控制器（PLC）控制焊接参数可实现柔性焊接，即可焊接100～300 mm直径的法兰环缝。局部真空室的真空度达到5×10-3Pa,高于国外同类产品水平。�

在未来的2219铝合金和2195铝锂合金航天器厚壁结构中，特别对于焊接残余应力和变形要求较高的法兰环缝焊接生产中，局部真空电子束焊接技术应用对焊接质量的提高有着极为重要的意义。

3.3 气脉冲TIG和MIG焊接技术

在航天工业中，铝合金焊接中应用较广的TIG和MIG工艺，保护气体采用氩气和氦气，其中以氩气应用较多。

就TIG焊而言，有交流氩弧焊和直流正接氦弧焊两种工艺。氦（He）和氩（Ar）相比，其最小电离能高，在其它条件和参数相同时，电弧电压较高。因此，氦弧焊电弧温度高，焊接热输入量大，也具有更高的能量密度，与氩弧焊相比熔深较大，焊接缺陷特别是焊接气孔较少。

据资料介绍，由于直流正接氦弧焊没有交流氩弧焊阴极雾化去除氧化膜的作用，氧化膜的破坏程度取决于电弧长度的大小，故直流正接氦弧焊采用短弧焊去除氧化膜。这样使得焊接时填丝变得较为困难，加上设备等因素的制约，直流正接氦弧焊一直未大面积推广应用。

为了利用氦气电弧热高的优点并避免纯氦带来的缺点，国外采用气脉冲Ar+He TIG和MIG焊接技术焊接铝合金，可大大减少焊接气孔。�

借鉴国外的经验，近几年开始进行气脉冲TIG焊接技术研究，初步试验表明，采用气脉冲（Ar+He）TIG焊接工艺焊接S147铝合金抑制焊接气孔方面有明显的效果。不开坡口可一次焊透7 mm平板，且表面光泽与氩弧焊相同，避免直流正接氦弧焊焊缝表面发暗。焊接工艺性、可操作性也与氩弧焊无异，弧长也无特别限制。这对于未来型号将应用对气孔较敏感的S147铝合金和2195铝锂合金有极大的应用价值。�

3.4 搅拌摩擦焊技术

宇航工业飞行器结构大量使用铝合金，由于某些材料熔焊焊接性不良不得不采用铆接结构。英国焊接研究所（TWI）1991年发明的搅拌摩擦焊为此类材料连接提供了一个新思路〔13〕。由于此方法属于固相焊，特别适合应用于熔化焊接性差的有色金属。相对于熔化焊接方法，不会产生与熔化有关的焊接缺陷，如热裂纹和气孔。但由于方法的限制，其应用仅限于简单结构的工件。

搅拌摩擦焊的原理是，利用摩擦发生的热，在高速旋转的搅拌头特形指棒周围的金属迅速被加热，并形成了很薄的热塑性金属层。随着搅拌头的移动形成了搅拌摩擦焊的焊缝。目前，已成功地进行了搅拌摩擦焊研究的铝合金包括：2000系列（Al�Cu）、5000系列（Al�Mg）、6000系列（Al�Mg�Si）、7000系列（Al�Zn）、8000系列（Al�Li）。美国波普公司的空间防御实验室在1998年将此技术用于火箭某些部件焊接。目前，ESAB公司正在制造可供商业应用的搅拌摩擦焊机，计划于2002年安装在TWI，用来焊接尺寸为8 m×5 m的工件，预计可焊接的工件厚度为1.5～18 mm。国内某些院校和研究所也开始了这方面的研究工作，有理由相信，国内最具备搅拌摩擦焊技术应用前景的将是航天工业。

3.5 焊接修补技术

铝合金结构件的焊接修补是航天器在生产和使用中不可避免地会遇到的问题。在焊接生产中，由于材料、结构、设备、工艺及环境条件等方面的偶然因素，在焊后会发现焊缝中存在超出标准的焊接缺陷，这就需要补焊。传统的手工TIG焊方法虽然操作简便、易行，但由于局部焊接热输入量较大，可能产生晶粒长大，局部韧性降低，同时在补焊部位引起较大的残余应力，往往成为“低压爆破”的裂源。另一方面，未来可重复使用运载器，在重复使用后，可能在某些构件局部出现裂纹等缺陷，需要进行焊接修补，此时在运载器外部覆有绝热材料，对温升有极严格的要求，必须采取热输量集中而且较小的焊接工艺。

1995年英国剑桥焊接研究所发明摩擦塞焊技术〔14〕，洛马公司和国家宇航局马歇尔飞行中心进行了补焊工艺研究，2000年已用于外贮箱焊接修补。这是一种新的焊接修补技术，在焊缝缺陷位置，钻一楔形孔，将一个与孔的形状相类似的楔形旋转塞插入孔内，高速旋转时完整的楔形塞与孔表面摩擦生热而实现焊接。焊接参数包括塞的直径、旋转速度、施加的压力和塞的位移。它不同于熔焊修补，在缺陷去掉之前，要反复打磨和填充，焊接修补比通常的TIG熔焊修补强度高20%，改善了补焊部位的力学性能，而且不易产生焊接缺陷。采用这种修补工艺还可大大减少修补时间，降低成本。

此外，也有人提出激光补焊的设想。铝合金激光焊的难点在于铝合金对CO2激光束（波长为10.6�μm）极高的表面初始反射率（超过90%以上），对YAG激光束（波长为1.06μm）反射率接近80%。而且，铝合金激光束还易产生气孔。这些问题都有待于进行深入的研究工作。

3.6 焊接工艺和焊接结构安全评定技术

由于航天产品的特殊性，对产品质量和可靠性极为重视。随着焊接技术的发展，对航天产品焊接质量和可靠性不断提出新的要求。在实际生产中，焊接工艺的优劣不仅要看其是否能够完成所针对结构的焊接，而且要看其是否具有相对稳定的使焊接质量达到产品验收标准的能力。“焊接性”概念回答了是否能实现焊接的问题；90年代，航天焊接工作者提出的“焊接工艺裕度”概念回答了一种焊接工艺是否能达到焊接质量标准的问题〔15〕。换言之，“焊接工艺裕度”概念是焊接工艺评定的基础。例如：可根据焊接工艺裕度的评价方法对其保证焊接质量的能力进行评定，分为“合格工艺”、“限用工艺”以及“禁用工艺”等。当然，对某一特定工艺进行评定，仍需进行必要的实验工作，首先要找准影响焊接质量的关键因素，而后方可对这些因素进行综合评定。

由于目前技术水平和生产条件的限制，仅依靠焊后对焊缝的无损检测尚不能完全评定焊接接头的全部性能。在实际生产中，目前对铝合金焊缝也只检测气孔、夹杂、裂纹、未焊透等几类缺陷，而且难以做到100%检测，尤其对于角焊缝，尚难进行有效的检测。即使对于铝合金焊接时常见的气孔缺陷，X射线的分辨率目前也只能检测到0.2 mm以上气孔，而对于对接头塑性影响较大的微气孔尚不能做到充分判定。总之，焊接工艺仍是决定焊接质量的直接因素，对焊接工艺在生产中保证质量能力进行科学的评定是非常必要的。

针对焊接结构的可靠性评定，是近20年焊接结构安全评定技术不断发展。这里仅介绍“合于使用”原则的概念〔16〕。“合于使用”原则是针对“完美无缺”原则而言的。在焊接结构发展初期，要求结构在制造和使用过程中均不能有任何缺陷存在，即结构应完美无缺，否则就要返修或报废；后来曾任英国焊接研究所所长的Edgar Fuchs通过大量实验证明：在铝合金焊接接头中，即使存在某种程度的气孔，对接头强度的影响可能微乎其微，而并非必要的返修补焊却会造成局部残余应力的增大和微观组织结构的不利变化，导致使用性能的降低。基于这一研究，英国焊接研究所首先提出了“合于使用”的概念。在断裂力学出现和广泛应用后，这一概念成为焊接结构长期研究的中心课题之一，现已逐渐发展成为原则，并且有了明确的定义。在一些国家已建立了应用于焊接结构设计、制造和验收的“合于使用”原则的标准。

在“合于使用”评定标准中，均需输入载荷、类裂纹缺陷和断裂韧度3个参量，并可粗略地将安全评定方法分为断裂力学方法和结构试验方法。

4 结束语

铝合金是航天产品的主要结构材料之一。随着材料技术的发展，铝合金家族不断壮大。在美国和俄罗斯，2219，1201，1420铝合金都已获得了广泛的应用，2195铝合金也已开始应用。在国内，S147和2195等在未来航天型号中的应用前景不容忽视。载人航天和可重复使用航天器对焊接结构的可靠性提出了更高的要求。随着这一进程的出现，新焊接技术在航天工艺焊接生产中的应用必将获得突飞猛进的发展，焊接自动化和高的质量及可靠性保证能力将是21世纪对焊接技术的基本要求。尤其是铝合金中厚板和厚板焊接技术在近几年将成为航天焊接工作者研究和推广的热点之一。

参 考 文 献

1 材料工艺. 北京：宇航出版社，1989.�

2 The first space shuttle super lightweight tank presented to NASA. 1998�01�16. Email-98-7-14．�

3 DC-X demonstrates key maneuver. Aviation Week & Space Technology, 1995�0717

4 Fridlyander I N et al. High�strength weldable 1460 alloy for cryogenic application. Al�Li Conf.，6：1245～1250�

5 Ш алин Р Е, Е фремов и др И С. Опыт проектирования иизговления крупногабариттных конструций из алюминиево-литиевых сплавов изделий ракетно-космической техники. Сварочное Производство, 1996(11)：14～18�

6 Дриц А М, Т В Крымова. Российский Высокопрочный Свариваемый Алюминиево-Литиевый Сплав Марки 1460. Цветный металлы, 1996(3)：68～73�

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8 Фридлядер И Н, Дриц А М, Крымова Т В. Возможностьсоздания свариваемых сплавов на основе системы Al�Cu�Li. МиТОМ， 1991(9)：30～32�

9 Stanley W K. Lightweight aluminum�based materials challenge nonmetallics in aerospace uses. Aviation Week & Space Technology, 1991�04�15： 57～60

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11 沈江红 等.铝合金中厚板变极性等离子电弧焊焊接工艺的研究.宇航材料工艺,1997(3)．�

12 刘志华 等.法兰环缝局部真空电子束焊机的研制.宇航材料工艺，2001(3)：52～56�

13 唐 伟 等.搅拌摩擦焊及其在铝合金连接中的应用.第九次全国焊接会议论文集,1999：529～532�

14 Friction plug weld repair of space shuttle external tank. Welding & Metal Fabrication, 2000�09：6～8�

15 Liu Zhihua et al. Welding technology margin and its application in welding quality assurance. Proceedings of 47th International Welding Annual Conference, Beijing, China, 1994.�

16 霍立兴.焊接结构安全评定技术的现状及进展. 第九次全国焊接会议论文集,1999：82～95

❻ 铝合金的惰性气体保护焊原理

惰性气体保护焊的工作原理是：惰性气体保护焊使用一根焊丝，焊丝和电极以一定的速度自动进给，在母材和焊丝之间出现短弧，短弧产生的热量使焊丝熔化，因而将母材连接起来。由于焊丝以稳定的速度自动送丝，这种方法又可称为半自动电弧焊接法。在焊接过程中，用情性气体对焊接部位进行保护，以免母材受到空气的氧化。所使用的惰性气体的种类由需要焊接的母材而决定。

惰性气体的发现是怎样的？
   早在1785年，英国著名科学家卡文迪许在研究空气的组成时，发现一个奇怪的现象。当时 人们已经知道空气中含有氮、氧、二氧化碳等。卡文迪许把空气中的这些成分除尽后，发现还残 留少量的气体，这少量的气体在当时没有引起化学家们应有的重视。
  谁也没有想到，就在这少 量气体里竟隐藏着一个化学元素家族，它们错过了这一次被发现的机会，又默默无闻地酣睡了 100多年。 19世纪末，一位叫瑞利的英国物理学家，在研究氮气的时候发现一件不可思议的事:从空 气中制得的氮比从氨等含氮化合物中制备的氮，总是重那么一点点——0。
  0064克。这0。0064 克的差异到底意味着什么？是实验的疏忽还是另有原因？瑞利花费了足足两年的时间，做了多 次精密入微的实验，锲而不舍，反复观察验证，结果表明实验并无差错。瑞利想，可能是因为在 空气中还含有一些没有被发现的气体，才使氮重一点。
  他和他的朋友——化学家拉姆赛合作， 终于揭开了这些未知气体的秘密。他们断定，1〇〇年前卡文迪许所说的剩余气体是一种和许多 试剂都不发生反应的古怪气体，体积占空气体积不到1%，就算让性格活泼的氯或脾气暴躁的 磷跟它反应，它也无动于衷。

❼ 铝合金焊接的保护措施是什么

铝合金焊接的最大问题是气孔，为此必须严格控制气体的来源。

母材及焊丝：母材要严格去除氧化膜及油污，必要时在焊前用刮刀刮削其表面，然后用氩气吹其表面，其待焊材料，停留时间，一般不操过4-24h，否则得重新清洗。焊丝的比表面值很大，最好是采用光滑、光洁、光亮的抛光焊丝。

惰性气体：纯氩和纯氦应符合国家标准，H2<0.0001%，O2<0.1%，H2O<0.02%，露点温度不高于-55℃

焊枪结构：焊前应检测焊枪及气体管道可能附着的水分，焊前应先通一段时间的气体。

现场环境：现场温度不宜超过25℃，相对湿度不宜超过50%。操作人员也要注意，可能带入的油污。

结构设计：避免多条焊接接头，避免手工焊频繁的引弧和息弧而引起的气孔。

焊接方法：气焊、电弧焊难以保证焊缝中无气孔，在焊接质量不高时采用。TIG电弧稳定，生成焊缝气孔的几率小，薄板采用。MIG电弧相对稳定性差，中厚板采用。

焊接参数：应综合考虑焊接结构、焊接材料、焊接方法，选择焊接参数。

焊前预热、减缓散热：在铝合金定位焊、焊接、补焊时，适当延长熔池的存在时间有利于气孔的溢出。

操作技能：因人而已，

防止裂纹：需选择化学成分合适的焊丝、合适的接头形式和尺寸及合适的焊接工艺，减小结构因素及工艺因素形成的拘束度。

❽ 铝合金焊接方法铝合金焊接注意事项

铝合金被广泛的运用在工业产品上，因为它具有很好的物理性能，不过由于焊接方法及焊接工艺参数的选取不当，造成铝合金零件焊接后因应力过于集中产生严重变形，或因为焊缝气孔、夹渣、未焊透等缺陷，导致焊缝金属裂纹或材质疏松，严重影响了产品质量及性能。接下来小编为大家介绍铝合金焊接方法及铝合金焊接注意事项。
铝键姿合金焊接方法
1、钨极氩弧焊
钨极氩弧焊法主要用于铝合金，是一种较好的焊接方法，不过钨极氩弧焊设备较复杂，不合适在露天条件下操作。
2、电阻点焊、缝焊
这种焊接方法可以用来焊接厚度在5mm以下的铝合金薄板。但是在焊接时用的设备比较复杂，焊接电稿喊绝流大、生产率较高，特别适用于大批量生产的零、部件。
3、脉冲氩弧焊
脉冲氩弧焊可以很好的改善在焊接过程中的稳定性可以调节参数来控制电弧功率和焊缝成形。焊件变形小、热渗虚影响区小，特别适用于薄板、全位置焊接等场合以及对热敏感性强的锻铝、硬铝、超硬铝等的焊接。
铝合金焊接注意事项
1、焊接铝合金前先要清理铝合金表面，不能有油污，尘埃等存在，可以用丙酮清洗铝合金焊接处的表面，厚板铝合金要用钢丝刷清理，之后再加丙酮清洗。
2、在焊接铝合金的时候要先清理铝合金表面，不能有油烟，灰尘等，另外厚板铝合金要用钢丝刷清理，然后再加丙酮清洗。
3、如果板材比较后可以对板材预热，这样可以防止预热不够造成成焊不透，在收弧时要用小电流收弧填坑。
4、焊接时一定要规范，要根据板材的厚度来焊接
5、焊枪的电缆不要太长，要是太长会造成送丝稳定。