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应对铝合金热焊接中的挑战
日期:2020-09-25浏览量:766来源:

铝已经在汽车中使用了数十年,自1970年代以来,铝的使用量逐年增加。与钢相比,铝的挑战是高导热性、氧化物的熔点和氢的溶解度。低密度、高强度铝合金是当今使用最广泛的轻质金属之一。在铝合金中,由于凝固动力学而发生所谓的热裂纹。此外,铝合金的高热导率要求高的热输入,这又要求所使用的焊接设备具有高等级。焊接铝合金具有挑战性。一些物理性质阻碍了这些材料的加工,但是有一些方法可以克服这些困难。通过适当的材料准备和处理以及应用于铝合金焊接的专业设备,可以更好地实现铝合金的正确焊接。

为了进行适当的准备,铝部件和所选的填充材料(主要是电线)必须干燥清洁,并应存放最短时间以防止氧化物生长。在汽车应用中,铝板经常接受特殊的涂层,以防止氧化物不受控制地增长。在航空航天环境中,铝板在焊接前甚至要经过酸洗。其他行业仅使用刷牙机械清洁。为了降低氧气含量,建议使用较大直径的填充焊丝,以最大程度地减少暴露在环境中的焊丝表面。

通常用于热焊接工艺的设备也可以用于铝合金,包括用于MIG、TIG和激光-MIG混合工艺的设备。传统上,主要是将TIG工艺用于铝焊接。然而,也可以将AC焊接应用于铝的氧化物层。用这种方法,可以用正波去除氧化层,而用负波可以实现穿透。对于更高的板厚,也可以使用等离子焊接。在这里,可以用直流或交流电流进行焊接。在等离子焊接中,与TIG焊接相比,可以实现更高的焊接速度甚至更好的表面质量。

还可以通过利用MIG焊接找到提高焊接速度的另一种方法。但是,如果速度太高,则液态金属中的氢可能在凝固之前无法逸出,这可能会导致孔洞。对于薄板应用,也可以使用脉冲焊接、交流焊接和改进的短电弧工艺。

铝焊接的手动应用是众所周知的并且被广泛使用。图中显示了铝梯子和自行车车架的TIG焊接,其特点是TIG焊枪具有较高的额定值和较小的设计空间。体积小,可以在难以触及的区域进行焊接。

在自动铝焊接方面,最早的工业机器人应用是在2000年代开发的。对于Abicor,交付了其第一个铝机器人焊接应用程序,用于生产奥迪的A8系列。铝合金对热连接工艺的挑战可以通过工艺知识,正确的焊缝准备和使用适当的设备来克服。这使工业能够利用铝合金的巨大轻量化潜力。

铝应用的使用不断增加,必须进一步研究热连接工艺,以提高与周围组件(例如不同类型的焊接机器人)的可靠性和兼容性。而且,必须进一步开发将诸如铝的材料组合焊接到钢或钛上的焊接。

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