铝合金是有色金属结构类材料的一种，以美观、轻便、高强度、高耐腐蚀性著称，在航天、航空、汽车、机械制造、船舶及化学等工业早已广泛应用。随着市场的发展，各行各业对铝合金焊接构件的需求日益增多，也使铝合金的焊接性研究也随之深入。
3月10日，西南大学材料与能源学院蒋显全教授应邀来到国联云有色直播间。他带来的主讲课题是《铝合金的新型焊接技术—超声点焊和电磁脉冲焊接》。
蒋显全，西南大学材料与能源学院二级教授、博导。中国有色行业和重庆市学术带头人；国家各种项目评审专家；3个国家级学会理事，5个省部级学会副理事长或常务理事，3所大学兼职教授，国内外9个杂志编委和审稿专家。曾在多个铝加工企业和研究院所任过总经理或其他职务。主持国家及省部级项目42项；论文76篇；专利69项；省部级一等奖2项、二、三等奖8项、其它级别奖励若干。负责建新公司和生产线11条，实验室6个。指导21名博硕士完成学位论文。
本次有色直播蒋教授主要讲了四部分——人文环境下的铝合金发展态势，铝合金的传统焊接方法，超声点焊和电磁脉冲焊接。蒋教授认为，人类未来100年面临的主要问题是能源和资源，水，环境。而能源和资源的使用，必然对工业制造产生冲击，那么如何避开降低油耗，节能减排，控制雾霾，如何应对温室效应呢？最佳应对方案应为新工艺，新材料和轻量化。蒋教授表示，从成本、材料性能、减重效果、制备工艺全过程等多方面综合考虑，铝合金具有优势。
传统电焊方法中，蒋教授重点讲解了钨极氩弧焊（MIG)、电阻点焊、缝焊、脉冲氩弧焊、激光焊四种传统电焊方式。传统方法需要将铝合金熔化再凝固，但能耗高，常出现气孔、夹杂、烧损和蒸发、性能低、外观差等缺陷。对于厚度很薄的铝板、高锌、高镁硅合金的淬火态材料焊接性能极低。铝合金与其他异种材料特别难于焊接。接头强度为母材的50-70%，硬铝等高强淬火态更低。而铝合金搅拌摩擦焊接，优点是残余应力低，工件不易变形；有利于大截面长焊缝；操作方便，利于自动化；无焊丝，不需除氧化膜，不需要保护气体，成本低；可焊异种材料；安全。缺点则是反面有底板；焊缝端头有难以修补键孔；某些特殊领域中要考虑腐蚀性能、残余应力和变形时，会影响实际应用。
例如：
超声波焊接（ Ultrasonic stir welding -USW）是通过施加局部高频振动能量和适度夹紧力而产生原子聚结的固态过程。系统构成：包括超声波发生器，换能器/变幅杆/焊头三联组，模具和机架。其原理：超声波以几万次/秒的高频振动作用于焊件，焊区界面产生局部高温导致产生原子扩散或界面层迅速熔化并快速凝固，在外加压力共同作用下使其融合成一体。
超声点焊的优势：焊接的热影响区小，焊接强度高；成本低；焊接件的导电、导热性好；超声波点焊对环境的要求低，占地面积小，无需专业的粘结剂，焊接无火花与飞溅。接头氧化物少，金属间化合物弥散；焊接时间很短，温度低于再结晶，没有残余应力，是一种金属的冷焊技术。超声点焊的另一个不可替代的优势是可将铝和其它材料联接。由此可见，铝合金的很多领域都可采用超声点焊替代。
蒋教授在有色直播间里讲到，铝合金的超声点焊技术与电阻点焊相比具有许多优势，特别是在克服焊接界面脆性的金属间化合物引起焊接接头综合力学性能降低方面优势突出。在目前现代高速发展的工业中会有越来越广泛应用前景。但不可否认，目前我国在超声波金属焊接研究和应用方面面临很多困难，还很多工作要做。
提到电磁脉冲焊接，蒋教授介绍说，为适应轻量化发展趋势，采用强度高、轻质、耐蚀性好的铝合金在汽车结构件方面替代钢、铜等金属，同时，异种材料的焊接随之增加。目前，电磁脉冲焊接是异种材料间焊接的最佳方法，它利用电磁感应进行电-磁-力转换，实现异种金属原子冶金结合。能量易精确控制、焊接速度快、磁场力瞬间作用且无机械接触、焊接强度高于母材、利于实现自动化生产及复合工艺焊接，整个焊接过程绿色、环保等特点。
电磁脉冲焊接（EMPW）是由磁脉冲成形（Magnetic pulse forming-MPF）技术发展起来的。1950年代末第一台MPF机诞生；95年开始，汽车行业铝合金代替钢材，美国、日本、俄罗斯、以色列、加拿大等国家在汽车行业将MPF应用于铝合成形。2000年后波音、空客、宝马、福特、奥迪等公司已经广泛应用于实际生产。蒋教授坦言，国内虽有一些高等院校和科研院所开展了EMPW技术研究，在应用于生产方面与国外差距较大。国外该技术也对我国实行封锁。
专业知识和丰富的生产实践，造就了这堂精彩的有色直播课。蒋教授在线回复并讲解铝加工单位提出的生产中遇到的具体问题。留言区观众代表觉得意犹未尽。
国联云有色直播CMO魏晓娟女士在直播后总结道，铝合金焊接技术的开发和完善，必将提高铝合金的生产和应用技术水平，从而带动和促进周边行业的技术进步。专业知识造就技术人才，国联云有色直播将一如既往地面向行业人士敞开知识大门，与未来携手！
（微信关注【冶金工业】公众号、【国联云】公众号及小程序，专家回放和在线问题等更多精彩等你来看！）
京公网安备 11010602030059号
