超详细｜铝合金的焊接方法和材料选用大全（上）

碳纤维的冲压方式许多，各式各样方式有其相同的应用领域公开场合。除现代的THF1、阻抗焊、spinning方式外，其它许多冲压方式（如激光焊、激光束焊、电浆蔓延焊等）也可以难地将碳纤维冲压在一同。

碳纤维常见冲压方式的特征及通则见表1。应依照铝及碳纤维的车牌号、焊件宽度、商品内部结构和对冲压性的明确要求等优先选择。

（1）spinning

氧－乙炔spinning闪电的热输出功率低，热能较零散，因而焊件形变大、劳动生产率低。用spinning冲压较薄的铝焊件时需紧接著，焊后的沟槽合金不仅孔隙粗壮、组织机构肥厚，所以难造成铝参杂、导管及裂纹等瑕疵。此种方式只用作宽度覆盖范围在0.5～10㎜的不关键铝玻璃钢和模具的焊补上。

（2）钨极氩焊

此种方式是在惰性气体为保护桠鼠焊，热能较为分散，静电熔化平衡，沟槽合金球状，冲压接点的气压和脆性高，在轻工业中赢得起来越广为的应用领域。钨极氩焊用作碳纤维是一类较健全的冲压方式，但钨极氩焊电子设备较繁杂，切忌在室内室外前提下操作方式。

（3）熔化极氩焊

自动、半自动熔化极氩焊的静电输出功率大，热能分散，热能影响区小，生产效率比手工钨极氩焊可提高2～3倍。可以冲压宽度在50㎜以下的纯铝及碳纤维板。例如，冲压宽度30㎜的铝板不必紧接著，只冲压正、反两层就可赢得表面光滑、质量优良的沟槽。半自动熔化极氩焊适用作定位沟槽、断续的短沟槽及内部结构形状不规则的焊件，用半自动氩焊焊炬可方便灵活地进行冲压，但半自动焊的焊丝直径较细，沟槽的导管敏感性较大。

（4）脉冲氩焊

1）钨极脉冲氩焊

用此种方式可明显改善小电流冲压过程的平衡性，便于通过调节各式各样工艺参数来控制静电输出功率和沟槽成形。焊件形变小、热影响区小，特别适用作薄板、全位置冲压等公开场合和对热敏感性强的锻铝、硬铝、超硬铝等的冲压。

2）熔化极脉冲氩焊

可采用的平均冲压电流小，参数调节覆盖范围大，焊件的形变及热影响区小，劳动生产率高，抗导管及抗裂性好，适用作宽度在2～10㎜碳纤维薄板的全位置冲压。

（5）阻抗点焊、缝焊

可用来冲压宽度在4㎜以下的碳纤维薄板。对于质量明确要求较高的商品可采用直流冲击波点焊、缝焊机冲压。冲压时需要用较繁杂的电子设备，冲压电流大、劳动生产率较高，特别适用作大批量生产的零、部件。

（6）搅拌摩擦焊

搅拌摩擦焊是一类可用作各式各样合金板冲压的固态连接技术。与现代THF1方式相比，搅拌摩擦焊无飞溅、无烟尘，不需要添加焊丝和为保护气体，接点无导管、裂纹。与普通摩擦相比，它不受轴类零件的限制，可冲压直沟槽。此种冲压方式还有一系列其它优点，如接点的力学性能好、节能、无污染、焊前准备明确要求低等。由于铝及碳纤维熔点低，更适于采用搅拌摩擦焊。

铝用冲压金属材料

（1）焊丝

采用spinning、钨极氩焊等冲压碳纤维时，需要加填充焊丝。铝及碳纤维焊丝分为同质焊丝和异质焊丝两大类。为了得到良好的冲压接点，应从冲压构件使用明确要求考虑，优先选择适合于母材的焊丝作为填充金属材料。

优先选择焊丝首先要考虑沟槽成分明确要求，还要考虑商品的力学性能、耐蚀性能，内部结构的刚性、颜色及抗裂性等。优先选择熔化温度低于母材的填充合金，可大大减小热影响区的晶间裂纹倾向。对于非热处理合金的冲压接点气压，按1000系、4000系、5000系的次序增大。

含镁3%以上的5000系的焊丝，应避免在使用温度65℃以上的内部结构中采用，因为这些合金对应力腐蚀裂纹很敏感，在上述温度和腐蚀环境中会发生应力腐蚀龟裂。用合金含量高于母材的焊丝作为填充合金，通常可防止沟槽合金的裂纹倾向。

目前，碳纤维常见的焊丝大多是与基体合金成分相近的标准车牌号焊丝。在缺乏标准车牌号焊丝时，可从基体合金上切下狭条代用。较为通用的焊丝是HS311，此种焊丝的液态合金流动性好，凝固时的收缩率小，具体优良的抗裂性能。为了细化缝孔隙、提高沟槽的抗裂性及力学性能，通常在丝中加入少量的Ti、V、Zr等合金元素作为变质剂。

换用碳纤维焊丝应注意的问题如下：

1）冲压接点的裂纹敏感性

影响裂纹敏感性的直接因素是母材与焊丝的匹配。换用熔化温度低于母材的沟槽合金，可以减小沟槽合金和热影响区的裂纹敏感性。例如，冲压硅含量0.6%的6061合金时，换用同一合金作沟槽，裂纹敏感性很大，

但用硅含量5%的ER4043焊丝，由于其熔化温度比6061合金低，在冷却过程中有较高的脆性，所以抗裂性能良好。此外，沟槽合金避免镁与铜的组合，因为Al－Mg－Cu有很高的裂纹敏感性。

2）冲压接点的力学性能

轻工业纯铝的气压最低，4000系列碳纤维居中，5000系列碳纤维气压最高。铝硅焊丝虽然有较高的抗裂性能，但含硅焊丝的脆性较差，所以对焊后需要脆性形变加工的接点来说，应避免换用含硅焊丝。

3）冲压接点的使用性能

填充合金的优先选择除取决于母材成分外，还与接点的几何形状、运行中的抗腐蚀性明确要求和对冲压件的外观明确要求有关。例如，为了使容器具有良好的抗腐蚀能力或防止所储存商品对其的污染，储存过氧化氢的冲压容器明确要求高纯度的碳纤维。在此种情况下，填充合金的纯度至少要相当于母材。

（2）焊条

碳纤维焊条型号、规格与用途见表2。碳纤维焊条的化学成分和力学性能见表3。

（3）为保护气体

冲压碳纤维的惰性气体有氩所和氦气。惰性气体的技术明确要求为Ar＞99.9%,氧＜0.005%，氢＜0.005%，水分＜0.02mg/L，氮＜0.015%。氧、氮增多，均恶化阴极雾化作用。氧＞0.3%，则使钨极烧损加剧，超过0.1%使沟槽表面无光泽或发黑。

钨极氩焊时，交流加高频冲压换用纯惰性气体，适用大宽度板；直流正极性冲压换用Ar+He或纯Ar。

熔化极氩焊时，当板厚＜25㎜时，采用纯Ar。当板厚为25～50㎜时，采用添加10%～35%Ar的Ar+He混合气体。当板厚为50～75㎜时，宜采用添加10%～35%或50%He的Ar+He混合气体。当板厚＞75㎜时，推荐添加50%～75%He的Ar+He混合气体。

朋友们，学到了吗？

下期继续给大家更新碳纤维的冲压方式和金属材料换用六本（下）