鋁及鋁合金產品具有輕質、高強、大規格、耐高溫、耐腐蝕和耐疲勞等優點,在航天、航空、汽車等行業中越來越具有不可替代性。鋁及鋁合金的焊接已經不僅僅局限於以前的焊條電弧焊、普通氬弧焊、氣體保護焊等基本的焊接方法,現也逐步向高質量、高效率、高新技術、低成本、低能耗、低勞動強度的方向發展。鋁及鋁合金的傳統焊接方法主要是技術成熟,設備簡單,相對於新型的焊接技術來說更能節約成本,但對於高難度焊件皆無能為力了,下面介紹一下目前較為先進的焊接方法:
隨著微處理單元(MCU)以及數位訊號處理器(DSP)等科技的發展,結合傳統的TIG焊和MIG焊,目前開發出了雙焊槍TIG焊、低脈衝MIG焊和精密交流MIG焊等焊接方法,可以用來焊接對表面質量和內在質量均要求較高的鋁合金部件(如自行車架、殼體、油箱等)。
雷射焊誕生於20世紀60年代,主要有CO2和YAG等雷射焊,其主要優點包括以下三個方面:一是能量密度高,深穿透,焊縫熱影響區小,變形小,接頭強度高;二是生產速度快,效率高;三是焊接過程中可採用自動化和精密控制,實現對密閉透明物體內部的金屬材料進行焊接,但由於鋁合金對雷射具有很高的反射性且由於其自身的熱導率較高,因此焊接中容易產生氣孔、熱裂紋。鋁合金高溫支持強度低,鋁及鋁合金焊縫在焊接中容易產生塌陷和接頭軟化等缺陷。為了克服鋁及鋁合金焊接過程中的這些缺點,國內外對雷射焊接技術不斷改進,研究了複合雷射焊接技術、雙束雷射焊和超聲振動雷射焊等。如雷射TIG焊和雷射MIG焊,分別適用於薄板和厚板的焊接。目前雷射焊在航空航天、汽車製造、輕工電子等領域得到廣泛應用。
電子束焊，電子束焊分為真空電子束焊和非真空電子束焊兩大類,但通常焊接都是採用真空電子束焊接。真空電子束焊接的突出特點是靜確、快速，高功率、高密度、高穿透能力強、可控性好、保護效果好。鋁合金的電子束焊接,由於能量密度高,可大大減小熱影響區,提高焊接接頭強度,可避免熱裂紋等缺陷的產生,且由於穿透能力強,所以可對難以焊接的鋁合金厚板進行焊接。因此,在航空、航天和汽車製造業等領域,質量要求高的鋁合金零部件均是採用電子束焊進行加工,如運載火箭的貯箱殼體和汽車的變速器齒輪等均採用電子束焊。
變極性等離子電弧焊又被稱為「零缺陷焊」,變極性等離子電弧焊在鋁及鋁合金焊接中的優點是具有很高的能量密度和射流速度(射流速度是普通電弧射流速度的2~15倍),使其能量更集中,線能量更小,焊接變形小,接頭性能可以和母材等強;變極性等離子電弧焊一次可以焊很厚的板,最厚可達25mm,可以單面焊雙面成型,變極性等離子電弧焊接鋁的這些優點可以大大地減少焊接工序和縮短焊接時間,使焊接過程既可以提高工作效率,又可以提高焊接構件的質量。目前變極性等離子弧焊接主要應用於航天產品的焊接中。
攪拌摩擦焊是如今已經作為一種新興技術泛應用於軍事和工業等領域。攪拌摩擦焊具有無焊接變形、殘餘應力小、焊接接頭的綜合力學性能優良、成本低、適用範圍廣、焊接質量對人的依賴程度很低等優點。攪拌摩擦焊的局限性是焊接時機械力很大,需要焊接設備有很好的剛性;與弧焊相比,攪拌摩擦焊缺少焊接操作的柔性。但攪拌摩擦焊作為先進的固態連接技術,尤其是應用在現代運載工具的高速化、輕型化進程中,技術經濟效益顯著。因此正在大面積取代熔焊方法,廣泛應用於鋁合金結構件的連接製造。
隨著焊接技術的發展以及計算機控制與焊接技術相結合，自動化和智能化的焊接設備不斷湧現，鋁及其合金的焊接變得更容易！