鋁及鋁合金材料密度低，強度高，熱電導率高，耐腐蝕能力強，具有良（liáng）好的物理特性和力學性（xìng）能（néng），因而廣泛應用於工業產品的焊接結構上。長期以來，由於（yú）焊接方法及焊接工藝參數的選取不當，造成鋁合金零件焊接後因應力過於集中產生嚴重變形，或因為焊縫氣孔、夾（jiá）渣、未焊透等缺陷（xiàn），導致焊縫金屬裂紋或材質疏鬆，嚴重影響了產品質量及性能。
1 鋁合金材料（liào）特點
鋁是銀白色的輕金屬，具有（yǒu）良好的塑（sù）性、較（jiào）高的導電性（xìng）和導熱性，同時還具有抗氧化和抗腐蝕的能力。鋁極易氧化產生三氧化二鋁薄膜（mó），在焊縫中容易產生夾雜物（wù），從而破壞金屬的連續性和均勻性，降低（dī）其機械性能和耐腐蝕性能。常見（jiàn）鋁合金母材和焊（hàn）絲的化學成分及機械性能見表1。
2 鋁合（hé）金材（cái）料的焊接難點
（1）極易氧化。在空氣中，鋁容易同氧化合，生（shēng）成致密的三氧化二鋁薄膜（厚度約0．1－0．2μm），熔點高（約2050℃），遠遠超過鋁及鋁合金的熔點（約600℃左右）。氧化（huà）鋁的密度3．95－4．10g/cm3，約為鋁的1．4倍，氧（yǎng）化鋁薄膜的表（biǎo）麵（miàn）易吸（xī）附水分，焊接時，它阻礙（ài）基本金（jīn）屬的熔合，極易形成氣孔、夾渣、未熔合等缺陷，引起焊縫性（xìng）能下降。
（2）易產生氣孔。鋁和鋁合金焊接時產生氣孔的（de）主要原因是氫，由於液（yè）態鋁可溶解大（dà）量的氫，而固態鋁幾乎不溶解（jiě）氫，因此當熔池溫度快速冷卻與凝固時，氫來不及逸出（chū），容易在焊縫中（zhōng）聚集形成氣孔。氫氣孔目前難於完（wán）全避免，氫的來源很多，有電弧焊氣氛中的氫，鋁板、焊絲表麵吸附（fù）空氣中的水分等。實踐證（zhèng）明，即使氬氣（qì）按（àn）GB/T4842標（biāo）準要（yào）求，純度（dù）達（dá）到99．99% 以上，但當水分含量達到（dào）20ppm時，也會（huì）出現大量的致密氣孔，當空氣相對濕度超過80%時，焊縫就（jiù）會明（míng）顯出現氣孔。
（3）焊（hàn）縫變形（xíng）和形成裂紋傾向大。鋁的線膨脹係（xì）數和結晶收縮率約比鋼（gāng）大（dà）兩倍，易產生較大的焊接變形的內應（yīng）力，對剛性（xìng）較大的（de）結構將促使熱裂紋的產生。
（4）鋁的導熱係數大（純鋁0．538卡/Cm．s．℃）。約為鋼的4倍，因此，焊接鋁和鋁合金時，比焊鋼要消耗更多的熱量。
（5）合金元（yuán）素的（de）蒸發（fā）的燒損。鋁合金中含有低沸（fèi）點的元素（如鎂、鋅、錳等），在高溫電（diàn）弧作用下，極易蒸發（fā）燒（shāo）損，從而改變焊縫金屬的化學成（chéng）分，使焊縫性能下降。
（6）高溫強度和塑性低。高溫時鋁的強度（dù）和塑性很低，破壞了焊縫金屬的成形，有時還容易造（zào）成焊縫（féng）金屬塌落和焊穿現象。
（7）無色彩變化。鋁及鋁合金（jīn）從固態（tài）轉（zhuǎn）為液態時，無明顯的顏色變化，使操作者難以掌握加熱溫度。
3 鋁合金（jīn）材料焊接的工藝方法
（1）焊前準備
采用化學或機械方法，嚴格清理焊縫坡口兩側的表麵氧化膜（mó）。
化學（xué）清洗是使用堿或酸清洗工件表麵（miàn），該法既可去除（chú）氧化膜，還可除油汙，具體工藝過程如下：體積分數為6%～10%的（de）氫氧化鈉溶（róng）液，在70℃左右浸泡0．5min→水洗→體積分數為15%的硝酸在常溫下浸泡1min進行（háng）中和處理→水洗（xǐ）→溫水洗→幹燥。洗好（hǎo）後（hòu）的鋁（lǚ）合金（jīn）表麵為無光（guāng）澤的銀白色。
機械清（qīng）理可采用（yòng）風動或電動銑刀，還可采用刮刀（dāo）、銼刀等工具，對（duì）於較薄的（de）氧（yǎng）化膜也可用（yòng）0．25mm的銅絲刷打磨清除氧化膜。
清理好後立即施焊，如果放置時間超過4h，應重新清理。
（2）確定裝配間隙及定位焊間距
施（shī）焊過程中，鋁板受（shòu）熱膨脹，致（zhì）使（shǐ）焊縫坡口間隙減少，焊前裝配間隙（xì）如果留得太小，焊接過程中就（jiù）會引起兩板的坡口重疊，增加焊後板麵不平度和變形量；相反，裝配間隙過大，則施焊困難，並有燒穿的（de）可能。合適的定位焊（hàn）間距能保證（zhèng）所需的定位焊間隙，因此，選擇合適的裝配間隙及定位焊間距，是減少變（biàn）形的一項有效措施。根（gēn）據經驗，不（bú）同板厚對接縫較合理的裝配工藝參數如表2。
（3）選擇焊（hàn）接設備
目前市場上焊接產品種類較多（duō），一般情況下宜采用交流鎢極氬（yà）弧焊（即TIG焊）。它是在氬（yà）氣的保護下，利用鎢電極與工（gōng）件問產生的電弧熱熔化（huà）母材和填充焊絲的一種焊接方（fāng）法（fǎ）。該焊機工作時，由於交流（liú）電流的極性是在（zài）周期性的變換，在每個周期裏半波為直流正接，半（bàn）波為直流反接。正（zhèng）接的半波期間鎢極可以發射足（zú）夠的電子而又不致於過熱，有利（lì）於（yú）電弧的穩定。反接的半波（bō）期間工件表麵生成的氧化膜很（hěn）容易被清理掉（diào）而獲得表麵光亮美觀、成形良好的焊縫。
（4）選（xuǎn）擇焊絲
一（yī）般選（xuǎn）用（yòng）301純鋁焊絲及311鋁矽焊絲。
（5）選取焊接方法和參數
一般以左焊法進行，焊（hàn）炬和（hé）工件成60°角。焊接厚度15mm以上時，以右焊法進行，焊（hàn）炬和工件成90°角（jiǎo）。
焊接壁厚在3mm以上時，開V形坡口，夾角為（wéi）60°～70°，間隙不得大於1mm，以（yǐ）多層焊完成。壁厚在（zài）1．5mm以下時，不開坡口，不留間隙，不加填充絲。焊（hàn）固定管（guǎn）子對接接頭時，當管徑為200mm，壁厚為6mm時，應采用直徑為3～4mm的鎢極，以220～240A的焊接電流，直（zhí）徑為4mm的填充焊絲，以1～2層焊完。
根據經驗，在鋁（lǚ）及鋁合金焊接（jiē）時（shí），其（qí）適用的焊接參數（shù）如表3所示。
