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⼀、铝及铝合⾦的焊接特点
1、铝在空⽓中及焊接时极易氧化，⽣成的氧化铝（Al2O3）熔点⾼、⾮常稳定，不易去除。阻碍母材的熔化和熔合，氧化膜的⽐重⼤，不易浮出表⾯，易⽣成夹渣、未熔合、未焊透等缺⽋。铝材的表⾯氧化膜和吸附⼤量的⽔分，易使焊缝产⽣⽓孔。
焊接前应采⽤化学或机械⽅法进⾏严格表⾯清理，清除其表⾯氧化膜。在焊接过程加强保护，防⽌其氧化。钨极氩弧焊时，选⽤交流电源，通过“阴极清理”作⽤，去除氧化膜。⽓焊时，采⽤去除氧化膜的焊剂。在厚板焊接时，可加⼤焊接热量，例如，氦弧热量⼤，利⽤氦⽓或氩氦混合⽓体保护，或者采⽤⼤规范的熔化极⽓体保护焊，在直流正接情况下，可不需要“阴极清理”。
2、铝及铝合⾦的热导率和⽐热容均约为碳素钢和低合⾦钢的两倍多。
、铝及铝合⾦的热导率和⽐热容均约为碳素钢和低合⾦钢的两倍多。铝的热导率则是奥⽒体不锈钢的⼗⼏倍。在焊接过程中，⼤量的热量能被迅速传导到基体⾦属内部，因⽽焊接铝及铝合⾦时，能量除消耗于熔化⾦属熔池外，还要有更多的热量⽆谓消耗于⾦属其他部位，这种⽆⽤能量的消耗要⽐钢的焊接更为显著，为了获得⾼质量的焊接接头，应当尽量采⽤能量集中、功率⼤的能源，有时也可采⽤预热等⼯艺措施。
、铝及铝合⾦的线膨胀系数约为碳素钢和低合⾦钢的两倍。铝凝固时的体积收缩率较⼤，3、铝及铝合⾦的线膨胀系数约为碳素钢和低合⾦钢的两倍。
焊件的变形和应⼒较⼤，因此，需采取预防焊接变形的措施。铝焊接熔池凝固时容易产⽣缩孔、缩松、热裂纹及较⾼的内应⼒。⽣产中可采⽤调整焊丝成分与焊接⼯艺的措施防⽌热裂纹的产⽣。在耐蚀性允许的情况下，可采⽤铝硅合⾦焊丝焊接除铝镁合⾦之外的铝合⾦。在铝硅合⾦中含硅0.5%时热裂倾向较⼤，随着硅含量增加，合⾦结晶温度范围变⼩，流动性显著提⾼，收缩率下降，热裂倾向也相应减⼩。根据⽣产经验，当含硅5%~6%时可不产⽣热裂，因⽽采⽤SAlSi（硅含量4.5%~6%)焊丝会有更好的抗裂性。
4、铝对光、热的反射能⼒较强，固、液转态时，没有明显的⾊泽变化，焊接操作时判断难。⾼温铝强度很低，⽀撑熔池困难，容易焊穿。
5、铝及铝合⾦在液态能溶解⼤量的氢，固态⼏乎不溶解氢。在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中，氢来不及溢出，极易形成氢⽓孔。弧柱⽓氛中的⽔分、焊接材料及母材表⾯氧化膜吸附的⽔分，都是焊缝中氢⽓的重要来源。因此，对氢的来源要严格控制，以防⽌⽓孔的形成。
6、合⾦元素易蒸发、烧损，使焊缝性能下降。
7、母材基体⾦属如为变形强化或固溶时效强化时，焊接热会使热影响区的强度下降；铝为⾯⼼⽴⽅晶格，没有同素异构体，加热与冷却过程中没有相变，焊缝晶粒易粗⼤，不能通过相变来细化晶粒。
⼆、焊接⽅法
⼏乎各种焊接⽅法都可以⽤于焊接铝及铝合⾦，但是铝及铝合⾦对各种焊接⽅法的适应性不同，各种焊接⽅法有其各⾃的应⽤场合。⽓焊和焊条电弧焊⽅法，设备简单、操作⽅便。⽓焊可⽤于对焊接质量要求不⾼的铝薄板及铸件的补焊。焊条电弧焊可⽤于铝合⾦铸件的补焊。惰性⽓体保护焊（TIG或MIG）⽅法是应⽤最⼴泛的铝及铝合⾦焊接⽅法。铝及铝合⾦薄板可采⽤钨极交流氩弧焊或钨极脉冲氩弧焊。铝及铝合⾦厚板可采⽤钨极氦弧焊、氩氦混合钨极⽓体保护焊、熔化极⽓体保护焊、脉冲熔化极⽓体保护焊。熔化极⽓体保护焊、脉冲熔化极⽓体保护焊应⽤越来越⼴泛。
1）⽓焊
⽓焊的热功率⽐电弧焊低，热量分散，因⽽焊件变形⼤，⽣产效率低。且焊缝⾦属晶粒粗⼤，组织疏松，容器产⽣夹渣。实际上被氩弧焊所取代。
2）焊条电弧焊
焊条电弧焊的接头质量较差，⼯业中应⽤较少，主要⽤于焊补。
3）⼿⼯钨极氩弧焊
优点：热量⽐较集中，电弧燃烧稳定，焊缝⾦属致密，焊接接头的强度和塑性较⾼，接头质量优点：
较优，可焊接的板厚度为1mm~20mm，是焊接铝和铝合⾦最普通的⽅法。
缺点：此⽅法不宜在露天操作。
缺点
4）熔化极氩弧焊
优点：以焊丝为电极，电流⽐较⼤，电弧功率⼤，热量集中，焊接速度快，⽣产效率⾼。可焊优点：
接厚度为⼩于50mm。
缺点：焊丝直径受送丝系统的限制，且焊缝的⽓孔敏感性较⼤。
缺点：
5）熔化极脉冲钨极氩弧焊
焊接电流⼩，参数调节范围⼴，焊件变形⼩，适⽤于薄板焊和全位置焊。常⽤于2~12mm。
）其它不常⽤的焊接⽅法：等离⼦弧焊、真空电⼦束焊、激光焊、电阻焊等。
6）其它不常⽤的焊接⽅法：
粉丝淘按照本公司产品的特点及需求宜采⽤双脉冲熔化极⽓体保护焊，焊接质量好、⽣产效率⾼，但焊机成本较⾼，国产双脉冲熔化极⽓体保护焊机⼀套（含送丝机、送丝软管、焊等）约4~5万元；也采⽤钨极交流氩弧焊或钨极脉冲氩弧焊，此焊接⽅法焊缝成型美观，焊机成本较低，约1~2万元，但此种焊接⽅法⽣产效率较低，不宜在露天操作。
1、焊丝的选⽤主要按照下列原则：
（1）纯铝焊丝的纯度⼀般不低于母材；
（2）铝合⾦焊丝的化学成分⼀般与母材相应或相近；
（3）铝合⾦焊丝中的耐腐蚀元素（镁、锰、硅等）的含量⼀般不低于母材；
（4）异种铝材焊接时应按耐腐蚀较⾼、强度⾼的母材选择焊丝；
（5）不要去耐腐蚀性的⾼强度铝合⾦（热处理强化铝合⾦）可采⽤异种成分的焊丝，如抗裂性好的铝硅合⾦焊丝SAlSi-1等（注意强度可能低于母材）。
本公司选⽤焊丝需待产品铝合⾦材质确认后再选取，铝焊丝价格⼤概在30~40元/Kg。
2、焊丝、焊件的清洗：
在焊前必须将铝焊丝(钨极氩弧焊焊丝需进⾏表⾯清理，溶化极⽓体保护焊盘丝不需进⾏表⾯处
理，因为盘丝有保护措施防⽌氧化、污染)、铝板表⾯上的油污、氧化膜等污物清洗掉。清洗⽅法如下：
a) 去油污
华泰圣达菲改装在清除氧化膜之前，先将铝丝表⾯、铝板坡⼝及其两侧(各30mm内)的油污、脏物清洗⼲净。在⽣产上⼀般采⽤汽油或丙酮、醋酸⼄酯、松⾹⽔、四氯化碳等溶剂。也可配制⼀种化学混合液进⾏脱脂处理，其步骤如下：
①在温度为(60～70)℃的混合溶液(⼯业磷酸三钠(40～50)g，碳酸钠(40～50)g，⽔玻璃(20～
30)g，⽔1L)中加热(5～8)min；
②在50℃左右的热⽔中冲洗2min；
③冷⽔中冲洗2min。
清除氧化膜氧化膜的清理有机械清理及化学清理两种⽅法：
①机械清理在去除油污后，可⽤不锈钢丝轮、铜丝轮或刮⼑，将焊件坡⼝两侧表⾯刮净。这种⽅法较简便，但清理的质量较差，主要⽤于焊缝质量要求不⾼、焊件尺⼨较⼤、不易⽤化学⽅法清理或化学清理后⼜被局部污染的焊件。这种⽅法难于清除焊丝表⾯的氧化膜。
②化学清理铝及铝合⾦板材、管⼦及铝丝化学清理时，先把铝板、铝管及铝丝放⼊温度为
40~60℃、浓度8~10%的氢氧化钠溶液中侵蚀，保持10~15min（对于铝合⾦只需5min）后取出，⽤冷⽔冲洗2min；再置于30%的硝酸溶液中进⾏光化处理，以中和余碱，避免碱液继续腐蚀铝板、铝管、铝丝；再⽤流动的冷⽔冲洗2~3min。
按本公司产品特点可采⽤直径为0.15mm～0.2mm的铜丝刷或不锈钢刷的机械清理⽅法，不能使⽤砂轮打磨，因为使⽤砂轮打磨只会使氧化膜熔合在焊材表⾯,⽽不会真正去除。⽽且如果使⽤硬质砂轮，其中的杂质会进⼊焊缝，导致热裂纹。此外，由于Al2O3 膜在极短的时间内⼜会重新⽣成和堆积，为了使氧化膜尽可能少地影响焊缝，清理完毕后应⽴即施焊。
清理⼯作完成后，铝丝应置于150~200℃的烘箱内，随⽤随取。清理过的焊件、焊丝必妥善保管，不准随意乱放。铝板坡⼝清理后宜⽴即进⾏装配、焊接，⼀般不得超过24h。
祁峰 蒋晨3、保护⽓体：
保护⽓体为氩⽓、氦⽓或其混合⽓。交流加⾼频TIG焊时，采⽤⼤于99.9%纯氩⽓，直流正极性焊接宜⽤氦⽓。MIG焊时，板厚<25mm时宜⽤氩⽓；板厚25~50mm时氩⽓中宜添加10%~35%的氦⽓；板厚50mm~75mm时氩⽓中宜添加10%~35%或50%的氦⽓；当板厚>75mm时推荐采⽤添加50%~75%氦⽓的氩⽓。氩⽓应符合GB/T4842-1995《纯氩》的要求。氩⽓瓶压低于0.5MPa后压⼒不⾜，不能使⽤。
按照本公司产品的特点保护⽓体采⽤⼤于99.9%纯氩⽓。
4、钨极
氩弧焊⽤的钨极材料有纯钨、钍钨、铈钨、锆钨四种。纯钨的熔点和沸点⾼，不易溶化挥发，电极烧损及尖端的污染较少，但电⼦发射能⼒较差。在纯钨中加⼊1%~2%氧化钍的电极为钍钨极，电⼦发射能⼒强，允许的电流密度⾼，电弧燃烧较稳定，但钍元素具有⼀定的放射性，使⽤时应采取适当的防护措施。在纯钨中加⼊1.8%~2.2%的氧化铈（杂质≤0.1%）的电极为铈钨极。铈钨极电⼦逸出功低，
化学稳定性⾼，允许电流密度⼤，钨放射性，时⽬前普遍采⽤的电极。锆钨极可防⽌电极污染基体⾦属，尖端易保持半球形，适⽤于交流焊接。
三、总结
保时捷993综上所述，结合公司产品发展⽅向及铝合⾦焊接的主流发展趋势，建议采⽤双脉冲熔化极⽓体保护焊（应配套铝合⾦焊接专⽤的送丝机及送丝软管），焊接质量好、⽣产效率⾼；保护⽓体采⽤⼤于99.9%纯氩⽓；再按产品材质选取合适的铝合⾦盘丝（焊丝），焊前焊丝、⼯件坡⼝及坡⼝两侧各50mm范围应⽤丙酮去除油污，⽤Φ0.2mm左右的不锈钢丝刷（轮）清理表⾯氧化膜，经清理的焊丝和焊件焊前严禁沾污，如超过4h未焊，应重新清理。
四、铆接特点
汽车轻量化已然成为汽车⼯业发展的必然趋势。⽽⼤量使⽤铝合⾦和⾼强度钢等先进轻量化材料是解决汽车轻量化的重要⼿段之⼀。传统的连接⼯艺在连接这些先进轻量化材料时⾯临着巨
⼤的困难；研究表明，⾃冲铆接⽅法是⼀种能够有效连接上述材料的新型⼯艺⼿段。
为了能够在世界汽车市场中占据⼀席之地，中国的汽车⼯业必然会⼤量应⽤铝合⾦及先进⾼强钢等轻量化材料。然⽽这些材料的引⼊必将对车⾝连接技术提出巨⼤挑战。
⽬前，汽车⼯业中使⽤最⼴泛的装配⼯艺是电阻点焊，这种连接⼯艺在⼤批量⽣产中已被证明是可靠的；但是电阻点焊⼯艺主要是⽤于连接车⽤薄钢板，⽽对于铝板与铝板以及铝板与钢板的连接则显得⼒不从⼼。
⾸先，对于铝板的连接，由于铝合⾦具有导热性好、电导率⾼且易与铜电极发⽣合⾦化反应等特点，在运⽤传统电阻点焊⼯艺连接铝合⾦结构件时将出现能耗⼤、点焊质量不稳定、焊接后铜电极末端易受污染，缩短了焊头使⽤寿命等缺点；⽽将其⽤于铝板与钢板的连接时则由于铝和钢的熔点与热膨胀系数的巨⼤差异以及熔焊时易形成硬⽽脆的⾦属间化合物⽽使得采⽤传统的电阻电焊⽅法难以实现铝板和钢板之间的连接。
由于⽤电阻点焊⼯艺连接铝板以及铝板与钢板的混合板件时存在上述种种困难，研究⼈员开始考虑使⽤胶粘、摩擦搅拌焊以及铆接等连接技术来代替电阻点焊⽅法⽤于连接铝板以及铝板与钢板的混合板件。胶粘接头虽然具有良好的疲劳性能，但是在⾼温固化时容易产⽣变形。摩擦搅拌焊虽然可以不存在焊接变形，但是搅拌结束后残留的⼯艺孔会削弱接头的静态和动态⼒学性能，⽽且摩擦搅拌焊⼯艺时间较长不利于⼤批量⽣产。⽽传统的铆接⼯艺需要对铆接材料进⾏预冲孔，然后⽤铆钉进⾏连接；这样的铆接⼯艺过程复杂、外观质量较差、效率低且不易实现⾃动化，这⼤⼤限制了铆接⼯艺的⾃动化发展，因⽽有很⼤的局限性。
⾃冲铆接⼯艺过程克服了传统铆接的弊端，实现冲、铆⼀次完成，使得加⼯⼯序简单，尤其适合汽车车⾝制造这种⼤规模⾃动化⽣产的需求；同时，⾃冲铆接⼯艺作为⽤于连接两层或多层板件的冷成形⼯艺，相较电阻点焊⼯艺具有⽣产过程中不产⽣烟雾和飞溅且噪⾳⼩等优点，这样就极⼤的提⾼了⼯艺的安全性和⼯作环境的清洁性，降低了对⼯作⼈员⾝体的伤害，符合未来绿⾊⼯业的发展趋势，因⽽在汽车⼯业中具有⼴阔的应⽤前景。
尼桑骊威劲锐⾃冲铆接⼯艺发展⾄今，最常⽤的有两种类型，分别为：⽆铆钉压铆连接⼯艺以及半空⼼铆钉⾃冲铆接⼯艺。
(1) ⽆铆钉压铆连接⼯艺
⽆铆钉压铆连接⼯艺顾名思义是⼀种⽆需铆钉，仅通过具有特定形状的上下模具对板件施加压⼒迫使连接板件产⽣塑性变形，最终在板与板之间形成牢固互锁结构的板件连接⼯艺。⽆铆钉压铆连接⼯艺过程如图1-2 所⽰。
图 1-2 ⽆铆钉压铆连接⼯艺
1. 压边圈
2. 凸模
3. 待铆板件
4. 卸料板
5. 凹模
⽆铆钉压铆连接⼯艺可以⽤于连接不同材料板件、多层板件、复合板件、不等厚板件及中间有夹层板件，⽽且压铆连接经济、环保、可靠⽽且易实现⾃动化。但是该连接⽅式的接头强度不⾼，尤其是疲劳强度较弱，不适⽤于连接长期受较⼤载荷的部件。
(2) 半空⼼铆钉⾃冲铆接⼯艺
半空⼼铆钉⾃冲铆接⼯艺是⼀个在铆钉与板料之间形成牢固互锁的冷成型⼯艺，这种通过机械互锁连接板件的⽅法不同于点焊熔核的连接⽅法，它可以⽤于连接各种混合异种板材，如带镀锌层、有机层
或预涂装的钢板以及铝钢混合板件或塑料与⾦属的混合板件。同时，半空⼼铆钉⾃冲铆接既可以⽤来连接总厚度⾼达6mm 的钢板，也可以⽤来连接总厚度为10mm 的轻质合⾦。半空⼼铆钉⼀般采⽤⾼强钢制造并设计成特定的形状和尺⼨以满⾜铆接要求，凹模⼀般采
⽤模具钢制造，其形貌与尺⼨也要满⾜产品所预期的接头外形。
半空⼼铆钉⾃冲铆接⼯艺流程如图1-3 所⽰：
⼯艺
半空⼼铆钉⾃冲铆接⼯艺
图 1-3 半空⼼铆钉⾃冲铆接
车船使用税查询其中，图(a)为半空⼼铆钉⾃冲铆接⼯艺整体结构⽰意图。通常可将该铆接过程分为四个阶段，分别如图(b)-(e)所⽰：
第⼀阶段(b)：夹紧阶段
压边圈向下压紧待铆接板料，与此同时，铆钉也在冲锤的驱动下垂直向下对板料进⾏预压紧。第⼆阶段(c)：冲裁阶段
该阶段，动⼒源加⼒下压铆钉迫使其刺穿上层板料，与此同时铆钉也驱使下层板料向凹模内发⽣塑性变形。
第三阶段(d)：扩张阶段
随着铆接过程的进⾏，下层板料逐渐填充⼊凹模，在铆钉腿部形状以及凹模凸起的共同作⽤下，铆钉腿部向周围扩张从⽽形成了铆钉与板料间的机械互锁结构；（需要注意的是，在铆钉腿部扩张过程中，铆钉不应刺穿下层板料，否则铆接接头失效。）
第四阶段(e)：冲铆完成
当冲锤将铆钉下压⾄铆钉头与上层板料的上表⾯紧密接触且平齐时可以认为铆接完成，此时压边圈释放压边⼒，冲锤将返回初始⼯位。
结合汽车的使⽤特点，同时考虑到半空⼼铆钉⾃冲铆接接头相⽐⽆铆钉压铆连接接头具有更⾼的静强度与疲劳强度，因此，⼤多数汽车⽣产企业选择将半空⼼铆钉⾃冲铆接⼯艺应⽤于轻量化汽车车⾝薄板的装配。
为了满⾜使⽤要求，这种⾃冲铆接⼯艺仍然需要注意以下基本原则：
A. 确定不对易碎的板材进⾏铆接，如玻璃板、脆质塑料板等；
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