張廷旺

（常州鐵道高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 常州 213011）

鋁元素在地殼中的含量是非常高的，它的儲量僅次于氧元素和硅元素，是在地殼中儲量最多的金屬元素，但是相對于鋼鐵來說屢被開發(fā)的是比較晚的，各項技能對于鋁來說，都能夠得到很好的保障。隨著目前現(xiàn)代焊接技術(shù)的發(fā)展，鋁合金的各種優(yōu)勢逐漸的被人們所發(fā)現(xiàn)，其中包括它的耐腐蝕性、密度小以及易于加工的特點，都使得鋁合金得到了很高的重視。其中在對鋁合金進(jìn)行焊接的過程當(dāng)中，它的焊接接頭是否能夠承受很強大的疲勞，強度還是需要進(jìn)一步進(jìn)行測試的。

1 超聲沖擊提高焊接接頭疲勞性能的研究

超聲沖擊技術(shù)在國外的發(fā)展是比較成熟的，我國對于這方面的技術(shù)還只是停留在表面，但是它已經(jīng)能夠高效的提高焊接接頭的疲勞性能了。傳統(tǒng)的技術(shù)只是針對性的對金屬做出一些強化手段，但是超聲沖擊技術(shù)屬于一種新型的技術(shù)，它能夠?qū)τ诒砻娴奶幚砀拥膹娀?，而且在這方面很多專家和科研人員都非常的重視，也在此做出了非常多的研究，都取得了不錯的進(jìn)展。

大約在上世紀(jì)50年代這些技術(shù)能夠很好的在金屬焊接的過程當(dāng)中有效的提高構(gòu)建的疲勞壽命，但是基于這些強化技術(shù)，科研人員逐漸的對此進(jìn)行了新的研究，主要包括新型技術(shù)的超聲波技術(shù)，超聲波技術(shù)在金屬構(gòu)件的使用當(dāng)中能夠?qū)?gòu)建內(nèi)部的材料進(jìn)行不錯的強化處理，如表1所示。而到了20世紀(jì)70年代，超聲波技術(shù)得到了更進(jìn)一步的發(fā)展，許多科研人員從表面的研究逐漸轉(zhuǎn)入到性能的研究，對于金屬材料進(jìn)行表面處理之后，它的表面會形成一種塑性變形層，這種變形層能夠起到一個不錯的保護(hù)作用，很大程度上能夠增強他的金屬處理結(jié)構(gòu)以及抗疲勞的拓展，也有非常強大的作用，因此目前超聲沖擊技術(shù)在我國很多行業(yè)都起到了不錯的發(fā)展，其中包括軌道交通設(shè)備、航空航天設(shè)備、重型機械和油氣管道。

表1 金屬構(gòu)件經(jīng)強化處理后性能分析

2 鋁合金焊接方法的研究

鋁及鋁合金在整個工業(yè)上的使用都是非常廣泛的，尤其是目前隨著科技的發(fā)展，它在航空方面的發(fā)展也得到了很大的提升，但是要將鋁合金使用在航空工業(yè)方面就對相關(guān)的構(gòu)件有了更高的要求，因此鋁合金在進(jìn)行焊接的時候，焊接方式也需要得到高度的重視，由于鋁合金特殊的性能在進(jìn)行焊接的時候會出現(xiàn)各種各樣的問題，比如不同型號的鋁合金由于熔點不同，在焊接的過程當(dāng)中可能會出現(xiàn)一些氣泡或者氣孔，鋁合金在焊接的時候，外界因素對它的影響是非常大的，如果大氣中的潮氣太多，氫在溶解的過程當(dāng)中就會出現(xiàn)析氫反應(yīng)，因此在進(jìn)行鋁合金焊接的時候，它的接頭就會產(chǎn)生各種各樣的問題，比如它的強度和抗腐蝕性能都會出現(xiàn)明顯的降低。其次就是鋁特別容易被氧化，即使在空氣中也是非常容易被氧化的，三氧化鋁膜就是一個非常常見的存在，這種氧化膜的熔點和密度都比鋁合金本身要高很多，因此在焊接的過程當(dāng)中，這二者會出現(xiàn)非常多的問題，因此在進(jìn)行焊接的時候，要提前將這層三氧化二鋁膜進(jìn)行處理，才能夠更好的保障鋁合金的焊接性能。目前我國很多行業(yè)對于鋁合金的焊接選用的方式都是惰性氣體保護(hù)焊，這種焊接方法是比較流行的，其中也有焊條電弧焊和攪拌摩擦焊，最常見的方法是攪拌摩擦焊，這種焊接能夠更大程度上保證鋁合金本身的性能，而不對其進(jìn)行破壞，但是如果是要選取最小的變形量，還是要選擇惰性氣體保護(hù)焊，這也是目前鋁合金焊接最常用的一種焊接方法，多新氣體能夠很大程度上保證鋁合金的特殊性，能在焊接的時候不會產(chǎn)生各種各樣的問題，因此這種焊接工藝也就被廣泛的使用了。如表2所示。

表2 金屬構(gòu)件焊接形式及疲勞強度

3 鋁合金焊接接頭疲勞性能的研究

如果構(gòu)建在出現(xiàn)疲勞破壞的時候，要注重去檢查它有沒有很明顯的破壞現(xiàn)象，因為這種情況往往發(fā)生的都比較突然，因此，疲勞破壞對于整體性的危險系數(shù)還是非常高的，因此在后期進(jìn)行調(diào)節(jié)的時候，要主動去觀察它的變形區(qū)，很多受力物體在彈性形變的范圍之內(nèi)會產(chǎn)生一些裂紋，這些裂紋雖然變形不是很明顯，但是隨著使用的年限，還是會產(chǎn)生一定破壞的，因此疲勞破壞一定是經(jīng)歷一定時間才能夠發(fā)生的，它是逐層積累起來的，這種危險性才是最高的。

近些年來，相關(guān)的專家學(xué)者在進(jìn)行鋁合金焊接研究的時候，雖然取得了不錯的進(jìn)展，但是在很大程度上，疲勞性能還是會受到各種各樣的影響，其中鋁合金在進(jìn)行焊接的時候，焊接接頭如果其軸經(jīng)組織產(chǎn)生了有效的裂紋擴(kuò)展，就會對疲勞強度產(chǎn)生一個直接性的影響，焊接的接頭會不可避免的出現(xiàn)氣孔或者一些雜物，這些都是會影響疲勞程度的。也有相關(guān)的學(xué)者提出可以用其他的結(jié)構(gòu)件連接方式代替焊接，但是焊接也有其不可替代的優(yōu)點，比如它的強度比較高，在很大程度上接頭的強度也能夠與材料的強度達(dá)到一個平等的狀態(tài)，這在后續(xù)的使用當(dāng)中，也會省去不少麻煩。如何采用其他的連接方式，就無法保證后續(xù)的使用，出一個安全的狀態(tài)，可能會使得結(jié)構(gòu)件的承載能力下降，這反倒成為了一件更麻煩的事情。

其次就是在焊接的時候，焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計對于它的形狀并沒有很大的限制，也不會產(chǎn)生過大的改變，但是其他的連接結(jié)構(gòu)就無法保證這一點，如果連接結(jié)構(gòu)的厚度相差較大，焊接也是能夠很好的將其連接起來，并且達(dá)到一個有效的效果。焊接的時候?qū)τ谶B接件的尺寸并沒有很高的要求，無論是大型的零部件還是小部件，都能夠經(jīng)過焊接再進(jìn)行組裝拼接起來，只要保證焊接接頭的密封性處于一個完整的狀態(tài)，就能夠很好的保證焊接件的組裝實用性。其次焊接的成本也是非常低的，它的周期也很短，這在整個工作的過程當(dāng)中能夠很好的脫穎而出，如果是單件或者小批量生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)焊接方法，是非常具有優(yōu)勢的，雖然他有很多的優(yōu)點，但是在焊接的過程當(dāng)中也會出現(xiàn)各種各樣的問題，如果受熱不均勻的話，整個焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和變形也是非常大的，對于后續(xù)的工作來說也會產(chǎn)生非常嚴(yán)重的影響，整個結(jié)構(gòu)的高度是無法得到保證的，穩(wěn)定性也會受到影響，其次就是焊接畢竟是人為操作的，如果人為操作，略有偏差就會導(dǎo)致焊接見到不均勻，這種不均勻的程度對于結(jié)構(gòu)的力學(xué)影響是比較嚴(yán)重的。

4 結(jié)語

鋁合金的性能是非常優(yōu)越的，他在很多材料中能夠脫穎而出，但是在進(jìn)行焊接的時候，也會遇到各種各樣的問題，目前我國的相關(guān)學(xué)者在這方面已經(jīng)進(jìn)行了很多的研究，并進(jìn)一步將其突破，從而保證焊接接頭的疲勞強度能夠達(dá)到要求，相關(guān)的工作人員在進(jìn)行焊接的時候，要盡可能做好前期的準(zhǔn)備工作，避免由于外界的因素，對于焊接接頭產(chǎn)生過多的影響，從而更好的保障焊接接頭的疲勞強度和其他的各種變化，讓他在后續(xù)的工作當(dāng)中能夠發(fā)揮出最大的作用，保證各項工作的有序進(jìn)行。