什么是不可焊接鋁合金？

有些鋁合金為何不可進(jìn)行焊接？

其實(shí)只要采用正確的焊接工藝，大多數(shù)鋁母材合金都可以成功地采用弧焊進(jìn)行焊接。然而，一些鋁母材合金有時(shí)被稱為不可焊合金。眾所周知，這些合金組通常不適合弧焊。因此，通過(guò)鉚接或螺栓對(duì)其進(jìn)行機(jī)械連接。

什么是不可焊接的鋁合金？

不可焊這個(gè)術(shù)語(yǔ)，有時(shí)用來(lái)描述在焊接過(guò)程中和/或焊接后未遇到問(wèn)題但卻難以進(jìn)行弧焊的鋁合金。這些問(wèn)題通常與開裂有關(guān)，最常見的是熱開裂，有時(shí)也與應(yīng)力腐蝕開裂 (SCC) 有關(guān)。

當(dāng)考慮鋁合金屬于這個(gè)難以焊接的類別時(shí)，我們可以將它們分成不同的組。

我們將首先考慮小眾鋁合金，此類合金專為可加工性（而非可焊接性）而設(shè)計(jì)。2011 和 6262 等合金分別含 0.20-0.6 Bi、0.20-0.6 Pb 及 0.40-0.7 Bi、0.40-.7 Pb。在這些材料中添加這些元素（鉍和鉛）大大有助于在這些自由加工合金中形成切屑。然而，由于這些元素的固化溫度較低，它們會(huì)嚴(yán)重降低在這些材料中成功產(chǎn)生良好焊縫的能力。

有許多鋁合金在弧焊時(shí)很容易發(fā)生熱裂。這些合金通常為可熱處理合金，最常在 2xxx 系列 (Al-Cu) 和 7xxx 系列 (Al-Zn) 材料組中發(fā)現(xiàn)。

為什么有些鋁合金不可進(jìn)行焊接？

鋁合金的焊接確實(shí)比較復(fù)雜，有些鋁合金之所以不適合焊接，主要是因?yàn)橐韵聨讉€(gè)原因：

合金成分：鋁合金的成分復(fù)雜，有些合金含有其他金屬元素，例如鎂、鋅、銅等，這些元素會(huì)影響焊接性能。例如，含有鎂的鋁合金會(huì)在焊接時(shí)產(chǎn)生熱裂紋，使得焊接困難。

氧化層：鋁與空氣中的氧氣反應(yīng)生成的氧化層使得焊接困難。這層氧化層需要事先清除，否則會(huì)影響焊接接頭的質(zhì)量。通常需要采取特殊的清潔方法或者使用化學(xué)溶劑來(lái)去除氧化層。

熱裂紋傾向：部分鋁合金在焊接時(shí)容易產(chǎn)生熱裂紋，尤其是在快速冷卻的情況下，這會(huì)導(dǎo)致焊接接頭的質(zhì)量下降。

焊接過(guò)程控制：鋁合金的熔點(diǎn)較低，熱導(dǎo)率較高，因此焊接時(shí)需要嚴(yán)格控制焊接溫度和速度，避免出現(xiàn)焊接變形或者氣孔等缺陷。

強(qiáng)度降低：有些鋁合金在焊接過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度降低的情況，這可能會(huì)影響到焊接接頭的使用性能。

綜上所述，鋁合金焊接需要針對(duì)不同的合金成分和應(yīng)用場(chǎng)景采取不同的焊接方法和工藝參數(shù)，以確保焊接接頭的質(zhì)量和性能。

2xxx 系列合金 (Al-Cu)

2xxx系列鋁合金是含銅的鋁合金，其主要合金元素是鋁和銅，通常還含有少量的鎂。這種合金的焊接確實(shí)會(huì)面臨一些挑戰(zhàn)：

強(qiáng)度降低：2xxx系列鋁合金在焊接過(guò)程中容易發(fā)生過(guò)強(qiáng)度降低的問(wèn)題，尤其是在T6時(shí)效狀態(tài)下。這是由于焊接過(guò)程中的熱影響和殘余應(yīng)力導(dǎo)致合金微觀結(jié)構(gòu)的改變，從而影響了合金的力學(xué)性能。

熱裂紋傾向：含銅的鋁合金在焊接時(shí)容易產(chǎn)生熱裂紋，這是由于焊接過(guò)程中銅的高濃度導(dǎo)致焊縫區(qū)域的塑性降低，易于形成裂紋。

氧化層：鋁合金表面的氧化層對(duì)焊接有一定的影響，特別是2xxx系列鋁合金，其氧化層通常較厚，需要采取適當(dāng)?shù)那鍧嵎椒▉?lái)去除氧化層，以保證焊接接頭的質(zhì)量。

選擇合適的焊接方法和工藝參數(shù)：對(duì)2xxx系列鋁合金的焊接需要選擇合適的焊接方法和工藝參數(shù)，以最大限度地減少焊接過(guò)程中的缺陷和影響。

因此，對(duì)2xxx系列鋁合金的焊接需要采取特殊的焊接工藝和控制方法，以確保焊接接頭的質(zhì)量和性能。

7xxx 系列合金 (Al-Zn)

7xxx系列鋁合金是含鋅的鋁合金，其主要合金元素是鋁和鋅，通常還含有少量的鎂、銅和其他元素。這些合金通常具有優(yōu)異的強(qiáng)度和耐腐蝕性能，廣泛用于航空航天和汽車工業(yè)等領(lǐng)域。然而，對(duì)于7xxx系列鋁合金的焊接也存在一些挑戰(zhàn)：

熱裂紋傾向：與其他鋁合金一樣，7xxx系列鋁合金在焊接過(guò)程中容易產(chǎn)生熱裂紋。這是由于焊接過(guò)程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力導(dǎo)致合金微觀組織的改變，從而增加了裂紋的形成傾向。

氧化層：7xxx系列鋁合金表面的氧化層通常較厚，對(duì)于焊接來(lái)說(shuō)是一個(gè)挑戰(zhàn)。必須采取適當(dāng)?shù)那鍧嵎椒ê皖A(yù)處理措施，以確保焊接接頭的質(zhì)量。

選擇合適的焊接方法：對(duì)于7xxx系列鋁合金的焊接，通常采用惰性氣體保護(hù)焊（TIG）或者惰性氣體保護(hù)氣體金屬弧焊（GMAW）等高質(zhì)量的焊接方法。這些方法能夠提供足夠的熱輸入和焊接速度，以減少熱影響區(qū)域，降低熱裂紋的形成傾向。

合金設(shè)計(jì)和預(yù)處理：在焊接7xxx系列鋁合金之前，必須對(duì)接頭進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)和預(yù)處理。這包括清潔接頭表面，去除氧化層，并采取適當(dāng)?shù)膴A持和支撐措施，以減少焊接過(guò)程中的變形和殘余應(yīng)力。

因此，對(duì)于7xxx系列鋁合金的焊接，需要采取特殊的焊接工藝和控制方法，以確保焊接接頭的質(zhì)量和性能。

Al-Zn-Mg 合金

Al-Zn-Mg合金是一類含鋅、鎂和鋁的鋁合金，通常屬于7xxx系列鋁合金的一種。這種合金由于其良好的強(qiáng)度、耐腐蝕性和可加工性，在航空航天、汽車工業(yè)、運(yùn)動(dòng)器材等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，對(duì)于Al-Zn-Mg合金的焊接也存在一些挑戰(zhàn)：

熱裂紋傾向：Al-Zn-Mg合金在焊接過(guò)程中容易產(chǎn)生熱裂紋。這主要是由于焊接過(guò)程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力導(dǎo)致合金微觀組織的變化，增加了裂紋形成的傾向。

氧化層：與其他鋁合金一樣，Al-Zn-Mg合金表面也會(huì)形成氧化層，這會(huì)影響焊接質(zhì)量。必須采取適當(dāng)?shù)那鍧嵎椒ê皖A(yù)處理措施來(lái)去除氧化層，以確保焊接接頭的質(zhì)量。

選擇合適的焊接方法和工藝參數(shù)：對(duì)于Al-Zn-Mg合金的焊接，通常采用TIG焊、MIG焊等高質(zhì)量的焊接方法。需要根據(jù)具體情況選擇合適的焊接方法和工藝參數(shù)，以最大限度地減少焊接過(guò)程中的缺陷和影響。

合金設(shè)計(jì)和預(yù)處理：在焊接Al-Zn-Mg合金之前，必須對(duì)接頭進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)和預(yù)處理。這包括清潔接頭表面，去除氧化層，并采取適當(dāng)?shù)膴A持和支撐措施，以減少焊接過(guò)程中的變形和殘余應(yīng)力。

因此，對(duì)于Al-Zn-Mg合金的焊接，需要采取特殊的焊接工藝和控制方法，以確保焊接接頭的質(zhì)量和性能。

Al-Zn-Mg-Cu合金

這是一種含鋅、鎂、鋁和銅的鋁合金，通常屬于7xxx系列鋁合金的一種。這種合金由于其優(yōu)異的強(qiáng)度、耐腐蝕性和輕量化特性，在航空航天、汽車工業(yè)、運(yùn)動(dòng)器材等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。對(duì)于Al-Zn-Mg-Cu合金的焊接，也面臨著一些挑戰(zhàn)：

熱裂紋傾向：Al-Zn-Mg-Cu合金在焊接過(guò)程中容易產(chǎn)生熱裂紋。這主要是由于焊接過(guò)程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力導(dǎo)致合金微觀組織的變化，增加了裂紋形成的傾向。

氧化層：與其他鋁合金一樣，Al-Zn-Mg-Cu合金表面也會(huì)形成氧化層，這會(huì)影響焊接的質(zhì)量。必須采取適當(dāng)?shù)那鍧嵎椒ê皖A(yù)處理措施來(lái)去除氧化層，以確保焊接接頭的質(zhì)量。

選擇合適的焊接方法和工藝參數(shù)：對(duì)于Al-Zn-Mg-Cu合金的焊接，通常采用TIG焊、MIG焊等高質(zhì)量的焊接方法。需要根據(jù)具體情況選擇合適的焊接方法和工藝參數(shù)，以最大限度地減少焊接過(guò)程中的缺陷和影響。

合金設(shè)計(jì)和預(yù)處理：在焊接Al-Zn-Mg-Cu合金之前，必須對(duì)接頭進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)和預(yù)處理。這包括清潔接頭表面，去除氧化層，并采取適當(dāng)?shù)膴A持和支撐措施，以減少焊接過(guò)程中的變形和殘余應(yīng)力。

綜上所述，對(duì)于Al-Zn-Mg-Cu合金的焊接，需要采取特殊的焊接工藝和控制方法，以確保焊接接頭的質(zhì)量和性能。