CN108453354A - 一种适用于铝合金的对接焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于铝合金的对接焊接工艺，特别适用于一定间隙范围内铝合金薄板的对接接头，首先对板材进行预处理，并设置一定间隙，将板材进行装配后选择焊接姿态，根据母材厚度和性能选择焊接参数，焊后对板材表面进行清理并进行外观检查，同时检验接头强度；本发明对工装精度的要求降低，且能够有效的提高焊接效率，并保证一定间隙下铝合金接头的连接强度。
Description
技术领域
本发明属于铝合金薄板焊接技术领域，涉及一种焊接工艺，具体涉及一种适用于铝合金的对接焊接工艺。
背景技术
随着车身轻量化的发展，铝合金薄板焊接就显得越来越重要，使用传统的MIG焊来焊接铝合金薄板，往往会存在许多问题。由于不稳定的焊接过程，MIG焊往往会产生很大的飞溅，由于较大的热输入，在焊接铝合金薄板时，焊材经常易产生较大的热变形；同时较大的热输入也会造成热裂纹的产生，从而影像接头的连接强度。
CMT(冷金属过度焊接)是奥地利Fronius公司发明的一种具有特殊熔滴过渡方式的焊接方法，通过焊丝的不断回抽减小了焊接时的热量，尤其适用于薄板焊接，使用此方法可以有效避免飞溅，同时获得稳定的焊接过程。在实际生产中，零部件的工装精度往往不是很高，在对接接头中经常会有一定间隙的存在，如果所选工艺不合适，会造成焊缝不连续，以及存在过多缺陷等成形问题；不合适的焊接工艺不仅会产生较多外观缺陷，对接头的连接强度也会有极大影响。
发明内容
为了克服上述现有技术在焊接过程中出现的缺陷，本发明的目的在于提供一种适用于铝合金的对接焊接工艺，有效地确保一定间隙范围内接头的焊缝成形和连接强度，降低对工装精度的要求。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
一种适用于铝合金的对接焊接工艺，具体地，包含以下步骤：
S1、铝合金预处理；
先对铝合金的切口面进行打磨处理，保证所述切口面平整、无毛刺；再对上述铝合金表面进行打磨处理，去除氧化膜；打磨完后用酒精对上述铝合金表面进行擦拭，保证表面清洁；
S2、铝合金装配与固定；
通过夹具将步骤S1中预处理后的铝合金固定好，组成对接接头结构，并确定上述对接接头结构的预置间隙为0.5～2mm；
S3、CMT对接焊接；
将焊枪角度调整为与步骤S2中固定好的对接接头结构成90°夹角，调整焊丝末端距离上述结构表面12～15mm，焊丝指向所述间隙区域中心，保护气选择纯度为99.99％的氩气，然后进行CMT焊接；其中，所述CMT焊接的工艺参数为：送丝速度为4～5m/min；弧长修正为0～15％；EP/EN-Balance为-5～5％；氩气气流量为15～21L/min；起弧电流为100～120％；收弧电流为45～50％；干伸长为10～15mm；
S4、工件后处理；
对步骤S3中焊接后的焊缝表面进行清理，并对焊缝进行检验。
进一步地，步骤S2中，所述预置间隙为0.5～1.5mm。
更进一步地，步骤S2中，所述预置间隙为1mm。
进一步地，步骤S3中，所述CMT焊接的工艺参数为：送丝速度为4.2～4.8m/min；弧长修正为5～10％；EP/EN-Balance为-2～2％；氩气气流量为17～19L/min；起弧电流为105～115％；收弧电流为46.5～50％；干伸长为10～15mm。
更进一步地，所述CMT焊接的工艺参数为：送丝速度为4.5m/min；弧长修正为7.5％；EP/EN-Balance为0；氩气气流量为18L/min；起弧电流为110％；收弧电流为47.5％；干伸长为12.5mm。
进一步地，步骤S4中，所述焊缝检验的指标包括焊缝外观和接头强度。
相较于现有技术，本发明的有益效果在于：
1.本发明采用CMT焊接工艺，在保证焊接质量的同时，最大程度的降低焊接热输入，避免板材产生较大变形等问题。
2.本发明适用于0.5～2mm间隙范围内的铝合金薄板对接焊接，减小间隙敏感度，降低对工装精度的要求，焊缝成形美观，接头的连接强度较高。
3.本发明的CMT焊接工艺自动化程度较高，有效地确保焊接的稳定性与可靠性，提高产品的成品率，且可重复性极高。
4.现有技术中，在汽车零部件的焊接过程中由于工装精度有限，焊接时往往存在一定间隙，造成焊缝不连续等缺陷；本发明避免薄板焊接过程中由于间隙带来的焊接缺陷，降低零部件的工装精度，节约成本，大大提高成品率。
附图说明
图1为0.8mm间隙的铝合金焊接接头截面图；
图2为1.4mm间隙的铝合金焊接接头截面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
实施例1
一种适用于铝合金的对接焊接工艺，包含以下步骤：
第一步、铝合金预处理
选择母材为6061铝合金，其厚度为2mm；焊丝为AlSi5，直径为1.2mm；先对上述铝合金的切口面进行打磨处理，保证切口面平整、无毛刺；再先用粗砂纸后用细砂纸分别对上述铝合金表面进行打磨处理，去除氧化膜；打磨完后用酒精擦拭干净。
第二步、铝合金装配与固定
通过夹具将上述预处理后的铝合金固定好，组成对接接头结构，间隙通过塞尺控制，预置间隙选择0.8mm。
第三步、CMT对接焊接
将焊枪角度调整为与上述对接接头结构成90°夹角，调整焊丝末端距离上述结构表面12～15mm，焊丝指向所述间隙区域中心，保护气选择纯度为99.99％的氩气，然后选择CMT Advance模式进行焊接，其中，送丝速度为4.5m/min，弧长修正为15％，气流量为21L/min，干伸长为12mm。
第四步、工件后处理
对上述焊接后的焊缝表面进行清理，并对焊缝进行检验，观察焊缝外观形貌并测试接头强度。
如附图1所示，通过光学显微镜对焊后截面进行观察，测量接头的熔深，熔宽等焊缝参数；同时将接头制成拉伸试样，通过万能拉伸机测试接头的拉伸强度。结果表明，经过该工艺的焊接，焊接接头成形良好，无夹渣、咬边等明显缺陷；母材的拉伸强度为200MPa，接头的拉伸强度在180～190MPa之间，接头强度高，力学性能较好。
实施例2
一种适用于铝合金的对接焊接工艺，包含以下步骤：
第一步、铝合金预处理
选择母材为6061铝合金，其厚度为2mm；焊丝为AlSi5，直径为1.2mm；先对上述铝合金的切口面进行打磨处理，保证切口面平整、无毛刺；再先用粗砂纸后用细砂纸分别对上述铝合金表面进行打磨处理，去除氧化膜；打磨完后用酒精擦拭干净。
第二步、铝合金装配与固定
通过夹具将上述预处理后的铝合金固定好，组成对接接头结构，间隙通过塞尺控制，预置间隙选择1.4mm。
第三步、CMT对接焊接
将焊枪角度调整为与上述对接接头结构成90°夹角，调整焊丝末端距离上述结构表面12～15mm，焊丝指向所述间隙区域中心，保护气选择纯度为99.99％的氩气，然后选择CMT Advance模式进行焊接，其中，送丝速度为4.7m/min，弧长修正为15％，气流量为21L/min，干伸长为12mm。由于预置间隙增大，需要更大的熔敷量以填充间隙，因此选择的送丝速度较大。
第四步、工件后处理
对上述焊接后的焊缝表面进行清理，并对焊缝进行检验，观察焊缝外观形貌并测试接头强度。
如附图2所示，通过光学显微镜对焊后截面进行观察，测量接头的熔深，熔宽等焊缝参数；同时将接头制成拉伸试样，通过万能拉伸机测试接头的拉伸强度。结果表明，经过该工艺的焊接，焊接接头成形良好，无夹渣、咬边等明显缺陷，母材的拉伸强度为200MPa，接头的拉伸强度在185～195MPa之间，接头具有较高强度，力学性能较好。
实施例3
一种适用于铝合金的对接焊接工艺，包含以下步骤：
第一步、铝合金预处理
选择母材为6061铝合金，其厚度为2mm；焊丝为AlSi5，直径为1.2mm；先对上述铝合金的切口面进行打磨处理，保证切口面平整、无毛刺；再先用粗砂纸后用细砂纸分别对上述铝合金表面进行打磨处理，去除氧化膜；打磨完后用酒精擦拭干净。
第二步、铝合金装配与固定
通过夹具将上述预处理后的铝合金固定好，组成对接接头结构，间隙通过塞尺控制，预置间隙选择0.5mm。
第三步、CMT对接焊接
将焊枪角度调整为与上述对接接头结构成90°夹角，调整焊丝末端距离上述结构表面12～15mm，焊丝指向所述间隙区域中心，保护气选择纯度为99.99％的氩气，然后选择CMT Advance模式进行焊接，其中，送丝速度为4m/min，弧长修正为15％，气流量为15L/min，干伸长为10mm。
第四步、工件后处理
对上述焊接后的焊缝表面进行清理，并对焊缝进行检验，观察焊缝外观形貌并测试接头强度。通过光学显微镜对焊后截面进行观察，测量接头的熔深，熔宽等焊缝参数；同时将接头制成拉伸试样，通过万能拉伸机测试接头的拉伸强度。结果表明，经过该工艺的焊接，焊接接头成形良好，无夹渣、咬边等明显缺陷，母材的拉伸强度为200MPa，接头的拉伸强度在190～200MPa之间，接头具有较高强度，力学性能较好。
实施例4
一种适用于铝合金的对接焊接工艺，包含以下步骤：
第一步、铝合金预处理
选择母材为6061铝合金，其厚度为2mm；焊丝为AlSi5，直径为1.2mm；先对上述铝合金的切口面进行打磨处理，保证切口面平整、无毛刺；再先用粗砂纸后用细砂纸分别对上述铝合金表面进行打磨处理，去除氧化膜；打磨完后用酒精擦拭干净。
第二步、铝合金装配与固定
通过夹具将上述预处理后的铝合金固定好，组成对接接头结构，间隙通过塞尺控制，预置间隙选择0.5mm。
第三步、CMT对接焊接
将焊枪角度调整为与上述对接接头结构成90°夹角，调整焊丝末端距离上述结构表面12～15mm，焊丝指向所述间隙区域中心，保护气选择纯度为99.99％的氩气，然后选择CMT Advance模式进行焊接，其中，送丝速度为4.2m/min，弧长修正为10％，气流量为17L/min，干伸长为11mm。
第四步、工件后处理
对上述焊接后的焊缝表面进行清理，并对焊缝进行检验，观察焊缝外观形貌并测试接头强度。通过光学显微镜对焊后截面进行观察，测量接头的熔深，熔宽等焊缝参数；同时将接头制成拉伸试样，通过万能拉伸机测试接头的拉伸强度。结果表明，经过该工艺的焊接，焊接接头成形良好，无夹渣、咬边等明显缺陷，其中，母材的拉伸强度为200MPa，接头的拉伸强度在190～200MPa之间，接头具有较高强度，力学性能较好。
实施例5
一种适用于铝合金的对接焊接工艺，包含以下步骤：
第一步、铝合金预处理
选择母材为6061铝合金，其厚度为2mm；焊丝为AlSi5，直径为1.2mm；先对上述铝合金的切口面进行打磨处理，保证切口面平整、无毛刺；再先用粗砂纸后用细砂纸分别对上述铝合金表面进行打磨处理，去除氧化膜；打磨完后用酒精擦拭干净。
第二步、铝合金装配与固定
通过夹具将上述预处理后的铝合金固定好，组成对接接头结构，间隙通过塞尺控制，预置间隙选择1.5mm。
第三步、CMT对接焊接
将焊枪角度调整为与上述对接接头结构成90°夹角，调整焊丝末端距离上述结构表面12～15mm，焊丝指向所述间隙区域中心，保护气选择纯度为99.99％的氩气，然后选择CMT Advance模式进行焊接，其中，送丝速度为4.8m/min，弧长修正为7.5％，气流量为18L/min，干伸长为12.5mm。由于预置间隙增大，需要更大的熔敷量以填充间隙，因此选择的送丝速度较大。
第四步、工件后处理
对上述焊接后的焊缝表面进行清理，并对焊缝进行检验，观察焊缝外观形貌并测试接头强度。通过光学显微镜对焊后截面进行观察，测量接头的熔深，熔宽等焊缝参数；同时将接头制成拉伸试样，通过万能拉伸机测试接头的拉伸强度。结果表明，经过该工艺的焊接，焊接接头成形良好，无夹渣、咬边等明显缺陷，其中，母材的拉伸强度为200MPa，接头的拉伸强度在180～190MPa之间，接头具有较高强度，力学性能较好。
实施例6
一种适用于铝合金的对接焊接工艺，包含以下步骤：
第一步、铝合金预处理
选择母材为6061铝合金，其厚度为2mm；焊丝为AlSi5，直径为1.2mm；先对上述铝合金的切口面进行打磨处理，保证切口面平整、无毛刺；再先用粗砂纸后用细砂纸分别对上述铝合金表面进行打磨处理，去除氧化膜；打磨完后用酒精擦拭干净。
第二步、铝合金装配与固定
通过夹具将上述预处理后的铝合金固定好，组成对接接头结构，间隙通过塞尺控制，预置间隙选择1.0mm。
第三步、CMT对接焊接
将焊枪角度调整为与上述对接接头结构成90°夹角，调整焊丝末端距离上述结构表面12～15mm，焊丝指向所述间隙区域中心，保护气选择纯度为99.99％的氩气，然后选择CMT Advance模式进行焊接，其中，送丝速度为4.5m/min，弧长修正为5％，气流量为19L/min，干伸长为15mm。由于预置间隙增大，需要更大的熔敷量以填充间隙，因此选择的送丝速度较大。
第四步、工件后处理
对上述焊接后的焊缝表面进行清理，并对焊缝进行检验，观察焊缝外观形貌并测试接头强度。通过光学显微镜对焊后截面进行观察，测量接头的熔深，熔宽等焊缝参数；同时将接头制成拉伸试样，通过万能拉伸机测试接头的拉伸强度。结果表明，经过该工艺的焊接，焊接接头成形良好，无夹渣、咬边等明显缺陷，力学性能也符合强度要求。
对比例
具体操作步骤按照同实施例1，区别在于步骤三中CMT焊接的工艺参数为：送丝速度为6m/min；弧长修正为20％；EP/EN-Balance为10％；氩气气流量为22L/min；干伸长为18mm。对由上述工艺焊接后的焊缝表面进行清理，并对焊缝进行检验，观察焊缝外观形貌并测试接头强度。通过光学显微镜对焊后截面进行观察，测量接头的熔深，熔宽等焊缝参数；同时将接头制成拉伸试样，通过万能拉伸机测试接头的拉伸强度。结果表明，上述工艺焊接时的焊接接头存在夹渣、咬边明显缺陷，母材的拉伸强度为150MPa，接头的拉伸强度在120～150MPa之间。
将实施例1～6与上述对比例对比可知，采用本发明的CMT对接焊接工艺，且控制工艺参数为：送丝速度为4～5m/min；弧长修正为0～15％；EP/EN-Balance为-5～5％；氩气气流量为15～21L/min；起弧电流为100～120％；收弧电流为45～50％；干伸长为10～15mm，在保证焊接质量的同时，最大程度的降低焊接热输入，避免板材产生较大变形等问题；同时适用于0.5～2mm间隙范围内的铝合金薄板对接焊接，减小间隙敏感度，降低对工装精度的要求，焊缝成形美观，接头的连接强度较高。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。
Claims (7)
1.一种适用于铝合金的对接焊接工艺，其特征在于，包含以下步骤：
S1、铝合金预处理；
先对铝合金的切口面进行打磨处理，保证所述切口面平整、无毛刺；再对上述铝合金表面进行打磨处理，去除氧化膜；打磨完后用酒精对上述铝合金表面进行擦拭，保证表面清洁；
S2、铝合金装配与固定；
通过夹具将步骤S1中预处理后的铝合金固定好，组成对接接头结构，并确定上述对接接头结构的预置间隙为0.5～2mm；
S3、CMT对接焊接；
将焊枪角度调整为与步骤S2中固定好的对接接头结构成90°夹角，调整焊丝末端距离上述结构表面12～15mm，焊丝指向所述间隙区域中心，保护气选择纯度为99.99％的氩气，然后进行CMT焊接；
其中，所述CMT焊接的工艺参数为：送丝速度为4～5m/min；弧长修正为0～15％；EP/EN-Balance为-5～5％；氩气气流量为15～21L/min；起弧电流为100～120％；收弧电流为45～50％；干伸长为10～15mm；
S4、工件后处理；
对步骤S3中焊接后的焊缝表面进行清理，并对焊缝进行检验。
2.一种如权利要求1所述适用于铝合金的对接焊接工艺，其特征在于，步骤S1中，所述铝合金为铝合金薄板。
3.一种如权利要求1所述适用于铝合金的对接焊接工艺，其特征在于，步骤S2中，所述预置间隙为0.5～1.5mm。
4.一种如权利要求1或3所述适用于铝合金的对接焊接工艺，其特征在于，步骤S2中，所述预置间隙为1mm。
5.一种如权利要求1所述适用于铝合金的对接焊接工艺，其特征在于，步骤S3中，所述CMT焊接的工艺参数为：送丝速度为4.2～4.8m/min；弧长修正为5～10％；EP/EN-Balance为-2～2％；氩气气流量为17～19L/min；起弧电流为105～115％；收弧电流为46.5～50％；干伸长为10～15mm。
6.一种如权利要求1或5所述适用于铝合金的对接焊接工艺，其特征在于，步骤S3中，所述CMT焊接的工艺参数为：送丝速度为4.5m/min；弧长修正为7.5％；EP/EN-Balance为0；氩气气流量为18L/min；起弧电流为110％；收弧电流为47.5％；干伸长为12.5mm。
7.一种如权利要求1所述适用于铝合金的对接焊接工艺，其特征在于，步骤S4中，所述焊缝检验的指标包括焊缝外观和接头强度。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180828 |