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鋁合金是有色金屬結(jié)構(gòu)類(lèi)材料的一種，以美觀、輕便、高強(qiáng)度、高耐腐蝕性著稱(chēng)，在航天、航空、汽車(chē)、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)等工業(yè)早已廣泛應(yīng)用。隨著市場(chǎng)的發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)鋁合金焊接構(gòu)件的需求日益增多，也使鋁合金的焊接性研究也隨之深入。

3月10日，西南大學(xué)材料與能源學(xué)院蔣顯全教授應(yīng)邀來(lái)到國(guó)聯(lián)云有色直播間。他帶來(lái)的主講課題是《鋁合金的新型焊接技術(shù)—超聲點(diǎn)焊和電磁脈沖焊接》。

蔣顯全，西南大學(xué)材料與能源學(xué)院二級(jí)教授、博導(dǎo)。中國(guó)有色行業(yè)和重慶市學(xué)術(shù)帶頭人；國(guó)家各種項(xiàng)目評(píng)審專(zhuān)家；3個(gè)國(guó)家級(jí)學(xué)會(huì)理事，5個(gè)省部級(jí)學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)或常務(wù)理事，3所大學(xué)兼職教授，國(guó)內(nèi)外9個(gè)雜志編委和審稿專(zhuān)家。曾在多個(gè)鋁加工企業(yè)和研究院所任過(guò)總經(jīng)理或其他職務(wù)。主持國(guó)家及省部級(jí)項(xiàng)目42項(xiàng)；論文76篇；專(zhuān)利69項(xiàng)；省部級(jí)一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、二、三等獎(jiǎng)8項(xiàng)、其它級(jí)別獎(jiǎng)勵(lì)若干。負(fù)責(zé)建新公司和生產(chǎn)線(xiàn)11條，實(shí)驗(yàn)室6個(gè)。指導(dǎo)21名博碩士完成學(xué)位論文。

本次有色直播蔣教授主要講了四部分——人文環(huán)境下的鋁合金發(fā)展態(tài)勢(shì)，鋁合金的傳統(tǒng)焊接方法，超聲點(diǎn)焊和電磁脈沖焊接。蔣教授認(rèn)為，人類(lèi)未來(lái)100年面臨的主要問(wèn)題是能源和資源，水，環(huán)境。而能源和資源的使用，必然對(duì)工業(yè)制造產(chǎn)生沖擊，那么如何避開(kāi)降低油耗，節(jié)能減排，控制霧霾，如何應(yīng)對(duì)溫室效應(yīng)呢？最佳應(yīng)對(duì)方案應(yīng)為新工藝，新材料和輕量化。蔣教授表示，從成本、材料性能、減重效果、制備工藝全過(guò)程等多方面綜合考慮，鋁合金具有優(yōu)勢(shì)。

傳統(tǒng)電焊方法中，蔣教授重點(diǎn)講解了鎢極氬弧焊（MIG)、電阻點(diǎn)焊、縫焊、脈沖氬弧焊、激光焊四種傳統(tǒng)電焊方式。傳統(tǒng)方法需要將鋁合金熔化再凝固，但能耗高，常出現(xiàn)氣孔、夾雜、燒損和蒸發(fā)、性能低、外觀差等缺陷。對(duì)于厚度很薄的鋁板、高鋅、高鎂硅合金的淬火態(tài)材料焊接性能極低。鋁合金與其他異種材料特別難于焊接。接頭強(qiáng)度為母材的50-70%，硬鋁等高強(qiáng)淬火態(tài)更低。而鋁合金攪拌摩擦焊接，優(yōu)點(diǎn)是殘余應(yīng)力低，工件不易變形；有利于大截面長(zhǎng)焊縫；操作方便，利于自動(dòng)化；無(wú)焊絲，不需除氧化膜，不需要保護(hù)氣體，成本低；可焊異種材料；安全。缺點(diǎn)則是反面有底板；焊縫端頭有難以修補(bǔ)鍵孔；某些特殊領(lǐng)域中要考慮腐蝕性能、殘余應(yīng)力和變形時(shí)，會(huì)影響實(shí)際應(yīng)用。

例如：

超聲波焊接（ Ultrasonic stir welding -USW）是通過(guò)施加局部高頻振動(dòng)能量和適度夾緊力而產(chǎn)生原子聚結(jié)的固態(tài)過(guò)程。系統(tǒng)構(gòu)成：包括超聲波發(fā)生器，換能器/變幅桿/焊頭三聯(lián)組，模具和機(jī)架。其原理：超聲波以幾萬(wàn)次/秒的高頻振動(dòng)作用于焊件，焊區(qū)界面產(chǎn)生局部高溫導(dǎo)致產(chǎn)生原子擴(kuò)散或界面層迅速熔化并快速凝固，在外加壓力共同作用下使其融合成一體。

超聲點(diǎn)焊的優(yōu)勢(shì)：焊接的熱影響區(qū)小，焊接強(qiáng)度高；成本低；焊接件的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好；超聲波點(diǎn)焊對(duì)環(huán)境的要求低，占地面積小，無(wú)需專(zhuān)業(yè)的粘結(jié)劑，焊接無(wú)火花與飛濺。接頭氧化物少，金屬間化合物彌散；焊接時(shí)間很短，溫度低于再結(jié)晶，沒(méi)有殘余應(yīng)力，是一種金屬的冷焊技術(shù)。超聲點(diǎn)焊的另一個(gè)不可替代的優(yōu)勢(shì)是可將鋁和其它材料聯(lián)接。由此可見(jiàn)，鋁合金的很多領(lǐng)域都可采用超聲點(diǎn)焊替代。

蔣教授在有色直播間里講到，鋁合金的超聲點(diǎn)焊技術(shù)與電阻點(diǎn)焊相比具有許多優(yōu)勢(shì)，特別是在克服焊接界面脆性的金屬間化合物引起焊接接頭綜合力學(xué)性能降低方面優(yōu)勢(shì)突出。在目前現(xiàn)代高速發(fā)展的工業(yè)中會(huì)有越來(lái)越廣泛應(yīng)用前景。但不可否認(rèn)，目前我國(guó)在超聲波金屬焊接研究和應(yīng)用方面面臨很多困難，還很多工作要做。

提到電磁脈沖焊接，蔣教授介紹說(shuō)，為適應(yīng)輕量化發(fā)展趨勢(shì)，采用強(qiáng)度高、輕質(zhì)、耐蝕性好的鋁合金在汽車(chē)結(jié)構(gòu)件方面替代鋼、銅等金屬，同時(shí)，異種材料的焊接隨之增加。目前，電磁脈沖焊接是異種材料間焊接的最佳方法，它利用電磁感應(yīng)進(jìn)行電-磁-力轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)異種金屬原子冶金結(jié)合。能量易精確控制、焊接速度快、磁場(chǎng)力瞬間作用且無(wú)機(jī)械接觸、焊接強(qiáng)度高于母材、利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)及復(fù)合工藝焊接，整個(gè)焊接過(guò)程綠色、環(huán)保等特點(diǎn)。

電磁脈沖焊接（EMPW）是由磁脈沖成形（Magnetic pulse forming-MPF）技術(shù)發(fā)展起來(lái)的。1950年代末第一臺(tái)MPF機(jī)誕生；95年開(kāi)始，汽車(chē)行業(yè)鋁合金代替鋼材，美國(guó)、日本、俄羅斯、以色列、加拿大等國(guó)家在汽車(chē)行業(yè)將MPF應(yīng)用于鋁合成形。2000年后波音、空客、寶馬、福特、奧迪等公司已經(jīng)廣泛應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。蔣教授坦言，國(guó)內(nèi)雖有一些高等院校和科研院所開(kāi)展了EMPW技術(shù)研究，在應(yīng)用于生產(chǎn)方面與國(guó)外差距較大。國(guó)外該技術(shù)也對(duì)我國(guó)實(shí)行封鎖。

專(zhuān)業(yè)知識(shí)和豐富的生產(chǎn)實(shí)踐，造就了這堂精彩的有色直播課。蔣教授在線(xiàn)回復(fù)并講解鋁加工單位提出的生產(chǎn)中遇到的具體問(wèn)題。留言區(qū)觀眾代表覺(jué)得意猶未盡。

國(guó)聯(lián)云有色直播CMO魏曉娟女士在直播后總結(jié)道，鋁合金焊接技術(shù)的開(kāi)發(fā)和完善，必將提高鋁合金的生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)水平，從而帶動(dòng)和促進(jìn)周邊行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。專(zhuān)業(yè)知識(shí)造就技術(shù)人才，國(guó)聯(lián)云有色直播將一如既往地面向行業(yè)人士敞開(kāi)知識(shí)大門(mén)，與未來(lái)攜手！

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