焊接方法
鋁合金材料,強(qiáng)度高和質(zhì)量輕。主要焊接工藝為鎢極氬弧焊TIG、氣體保護(hù)焊MIG、攪拌摩擦焊FSW、電阻點(diǎn)焊等。
鋁合金焊接保護(hù)措施
1、焊前用化學(xué)+機(jī)械的方法工件坡口及周圍部分和焊絲表面的氧化物，順序是先化學(xué)清洗，后機(jī)械打磨；
2、焊接過(guò)程中要采用合格的保護(hù)氣體進(jìn)行保護(hù)；
3、在氣焊時(shí)，采用熔劑，在焊接過(guò)程中不斷用焊絲挑破熔池表面的氧化膜。
焊接難點(diǎn)
（1）極易氧化。在空氣中，鋁容易同氧化合，生成致密的三氧化二鋁薄膜（厚度約0．1－0．2μm），熔點(diǎn)高（約2050℃），遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鋁及鋁合金的熔點(diǎn)（約600℃左右）。氧化鋁的密度3．95－4．10g/cm3，約為鋁的1．4倍，氧化鋁薄膜的表面易吸附水分，焊接時(shí)，它阻礙基本金屬的熔合，極易形成氣孔、夾渣、未熔合等缺陷，引起焊縫性能下降。
（2）易產(chǎn)生氣孔。鋁和鋁合金焊接時(shí)產(chǎn)生氣孔的主要原因是氫，由于液態(tài)鋁可溶解大量的氫，而固態(tài)鋁幾乎不溶解氫，因此當(dāng)熔池溫度快速冷卻與凝固時(shí)，氫來(lái)不及逸出，容易在焊縫中聚集形成氣孔。氫氣孔難于完全避免，氫的來(lái)源很多，有電弧焊氣氛中的氫，鋁板、焊絲表面氧化膜吸附空氣中的水分等。實(shí)踐證明，即使氬氣按GB/T4842標(biāo)準(zhǔn)要求，純度達(dá)到99．99% 以上，但當(dāng)水分含量達(dá)到20ppm時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)大量的致密氣孔，當(dāng)空氣相對(duì)濕度超過(guò)80%時(shí)，如果不采取加熱等措施，焊縫就會(huì)明顯出現(xiàn)氣孔。同時(shí)，采用小電流慢速焊，加大焊縫冷卻時(shí)間，并利用焊絲電弧進(jìn)行熔池?cái)噭?dòng)，可以較好的幫助氣體排出熔池。
（3）焊縫變形和形成裂紋傾向大。鋁的線膨脹系數(shù)和結(jié)晶收縮率約比鋼大兩倍，易產(chǎn)生較大的焊接變形的內(nèi)應(yīng)力，對(duì)剛性較大的結(jié)構(gòu)將促使熱裂紋的產(chǎn)生。
（4）鋁的導(dǎo)熱系數(shù)大（純鋁0．538卡/Cm．s．℃）。約為鋼的4倍，因此，焊接鋁和鋁合金時(shí)，比焊鋼要消耗更多的熱量。
（5）合金元素的蒸發(fā)的燒損。鋁合金中含有低沸點(diǎn)的元素（如鎂、鋅、錳等），在高溫電弧作用下，極易蒸發(fā)燒損，從而改變焊縫金屬的化學(xué)成分，使焊縫性能下降。
（6）高溫強(qiáng)度和塑性低。高溫時(shí)鋁的強(qiáng)度和塑性很低，破壞了焊縫金屬的成形，有時(shí)還容易造成焊縫金屬塌落和焊穿現(xiàn)象。
（7）無(wú)色彩變化。鋁及鋁合金從固態(tài)轉(zhuǎn)為液態(tài)時(shí)，無(wú)明顯的顏色變化，使操作者難以掌握加熱溫度。

氫氣是很容易被熔化的鋁吸附的。不幸的是，在熔化的鋁合金中，氫氣的溶解度基本上大于其在固體鋁中的溶解度。當(dāng)鋁合金凝固時(shí)，氫氣從熔液中排出，收縮孔隙度擴(kuò)大并放大，同時(shí)伴隨著力學(xué)性能的喪失。氫氣一般源自濕爐料和潮濕的熔化工具，但主要的氫氣源是環(huán)境中的濕氣。因?yàn)槿蹮挄r(shí)幾乎難以防止氫氣的吸附，所以澆注前必須從熔液中除去氫氣。常使用的方法是向熔液中鼓入干燥的氮?dú)饣驓鍤馀?。使? 除去氫氣是格外有效的。然而，由于環(huán)境和原因常排除它在生產(chǎn)中使用。
過(guò)去已利用減壓測(cè)試法測(cè)量出溶解在熔液中的氫氣量，其過(guò)程是將熔化鋁的試樣注入鋼杯中，并讓它在真空腔中凝固。觀察凝固過(guò)程發(fā)現(xiàn)，在凝固過(guò)程中氣泡變化的程度指示了存在的氫氣量。同時(shí)使用凝固后的試樣切片可以檢查形成氣泡的大小。遺憾的是，這些方法并不，而且受到熔體中作為氫氣泡晶核存在的氧化物顆粒的影響很大。測(cè)試溶解氫氣的更好方法是使用專門(mén)設(shè)計(jì)的利用液體萃取技術(shù)顯示氫氣的儀器。
鋁在熔液表面瞬時(shí)形成非常穩(wěn)定的氧化物。氧化的速度隨著溫度的升高和某些合金元素(如鎂和鈹)的存在而增加。而如果鋁熔液表面沒(méi)有受到于擾，那么在其表面形成的氧化物膜是自我限制的，任何紊流都會(huì)將氧化物膜攪和到大部分的熔液中，并產(chǎn)生新鮮的表面以有利于更多的氧化物形成。生成的氧化物膜和氧化物雜質(zhì)非常有害于鑄鋁件的性能，然而，在合金冶煉、熔化金屬的轉(zhuǎn)運(yùn)或澆注和鑄型注滿的過(guò)程中都會(huì)引起紊流。
熔液中的氧化物顆粒成為形成縮孔和氣孔的品核。缺少氧化物雜質(zhì)時(shí)，氣孔和碾孔隙也就基本消失了。對(duì)于鑄鋁件的生產(chǎn)，減少氧化物雜質(zhì)是特別重要的一個(gè)條件。因?yàn)橥ǔＫ鼈兊囊合嗑€與固相線之問(wèn)有非常大的幅差，而在多孔隙的狀態(tài)下冷凝，則很難給孔隙提供補(bǔ)給。
鑄件的氧化膜則形成了極易失效的脆弱面，鑄鋁合金力學(xué)性能的不均勻性恰恰就是由于這些氧化膜的存在而引起的，如果沒(méi)有這些氧化膜，不均勻性就會(huì)減少，鑄件性能的重復(fù)性就會(huì)優(yōu)于鍛件，用X射線檢查時(shí)，這些氧化膜通常是不可見(jiàn)的，但必須做到事前而不要等事后發(fā)現(xiàn)時(shí)再去修補(bǔ)。
在熔融狀態(tài)下，可以利用熔劑的覆蓋來(lái)控制氧化物。這些熔劑一般為氯化鎂鹽。它們漂浮在熔液的表而上。但仍要定期從熔液表面氧化物，可以采用熔液通過(guò)過(guò)濾床的辦法從大熔爐中這些懸浮的氧化物雜質(zhì)。較小規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，可以在澆注系統(tǒng)中設(shè)置過(guò)濾器來(lái)氧化物。
為了防止在鑄件中形成氧化膜，則需要讓金屬以毫尤紊流的狀態(tài)進(jìn)入到鑄型的型腔．對(duì)大多數(shù)鑄件來(lái)說(shuō)，利用重力澆注的方法就不可能做到這一點(diǎn)，因?yàn)橹睗驳赖乃^高度會(huì)加快流動(dòng)速度從而發(fā)生紊流，所以一定要采用反重力法或液位模具澆注技術(shù)。這樣過(guò)濾器減緩金屬流動(dòng)的速度，使其慢到足以防止氧化物產(chǎn)生。另外必須從底部注入模具的型腔，注入鑄件各個(gè)液位的次序電要精心設(shè)計(jì)好，以免發(fā)生“瀑布”——模具中液態(tài)金屬?gòu)妮^高液位掉落到較低的液位，從而在新生金屬表面形成氧化物。利用從底部注入模具的方法，液態(tài)金屬頂上的氧化層將升入到上砂箱層面的頂部并流入冒口的頂，這樣則不會(huì)損害鑄件。
很多鑄鋁合金都含有像鎂這樣的會(huì)慢慢與氧氣發(fā)生反應(yīng)的元素，熔化的金屬保存時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，這些元素就會(huì)被逐漸氧化，導(dǎo)致鑄件的化學(xué)成分不達(dá)標(biāo)，而其他一些合金元素，例如具有低氣化壓的鋅，還會(huì)從浴槽的表而蒸發(fā)。 [3]
加工工藝
硅對(duì)硬質(zhì)合金有腐蝕作用。雖然一般將超過(guò)12%Si的鋁合金稱為高硅鋁合金，使用金剛石刀具，但這不是 的，硅含量逐漸增多對(duì)刀具的破壞力也逐漸加大。因此有些廠商在硅含量超過(guò)8%時(shí)就使用金剛石刀具。
硅含量在8%-12%之間的鋁合金是一個(gè)過(guò)渡區(qū)間，既可以使用普通硬質(zhì)合金，也可以使用金剛石刀具。但使用硬質(zhì)合金應(yīng)使用經(jīng)PVD(物理鍍層)方法、不含鋁元素的、膜層厚度較小的刀具。因?yàn)镻VD方法和小的膜層厚度使刀具保持較鋒利的切削刃成為可能(否則為避免膜層在刃口處異常長(zhǎng)大需要對(duì)刃口進(jìn)行足夠的鈍化，切鋁合金就會(huì)不夠鋒利)，而膜層材料含鋁可能使刀片膜層與工件材料發(fā)生親合作用而破壞膜層與刀具基體的結(jié)合。因?yàn)槌插儗佣酁殇X、氮、鈦三者的化合物，可能會(huì)因硬質(zhì)合金基體隨膜層剝落時(shí)少量剝落造成崩刃。