[發明專利]一種用于鋁合金車體氣保焊的焊接方法

無效

• 申請號: 201310353012.8
• 申請日: 2013-08-14
• 公開（公告）號: CN103447664A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 陽家盛
• 申請（專利權）人: 桂林市慶通有色金屬工藝材料開發有限公司
• 主分類號: B23K9/16
• 分類號: B23K9/16;B23K9/235;B23K35/24;B23K35/362
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 劉梅芳

技術領域

本發明屬于鋁合金氣體保護電弧焊焊接材料技術領域，具體涉及一種用于鋁合金車體氣保焊的焊接方法。

背景技術

近年來，隨著我國汽車產業政策的調整和新能源政策、低碳環保政策的實施，以及軌道車輛高速高效交通的發展，采用高強度、高韌性、耐腐蝕鋁合金替代鋼材，同時采用薄壁復雜斷面鋁型材和薄板沖壓鋁結構件作為車體材料，已經成為實現車體輕量化的主要途徑。由于車體制造是以焊接為主導工藝的產業，鋁合金車體制造業的發展深度促進了鋁焊接技術的快速發展，同時推動了我國鋁焊材產業結構調整，以穩健的步伐從焊接大國向焊接強國邁進。

目前鋁合金車體覆蓋件和沖壓件的用材多數采用5000系的Al-Mg合金，具體牌號如5083防銹鋁等，車體鋁型材以6000系的Al-Mg-Si合金為主，其中汽車用的小型鋁型材多采用6063鍛鋁，而軌道車輛用的斷面尺寸達到300mm以上的大型鋁型材則多采用6005鍛鋁；對重載的鋁型材、覆蓋件和鈑金件也常用7000系的Al-Zn?-Mg合金，如7005超硬鋁等。車體鋁覆蓋件與鋁覆蓋件之間，或者鋁型材與鋁型材之間多為同種金屬之間的焊接，但覆蓋件與鋁型材之間常出現不同牌號鋁合金的焊接。

車體骨架的料厚一般≤3mm，覆蓋件的料厚通常≤2mm。目前用于車體鋁合金焊接工藝多為氬氣（或氬氣+氦氣的混合氣體）保護焊，焊絲直徑為0.8mm-1.6mm，最常用是1.0mm或1.2mm。目前我國自動焊接的程度還比較低，半自動或手工焊接還比較普遍，但是自動焊接技術正在快速發展，逐步淘汰半自動和手工焊接。

目前國內用于焊接鋁-鎂合金母材的焊材是傳統的鋁-鎂合金焊絲，主要有ER5356、ER5183等。傳統的鋁合金電弧焊是依靠電弧來擊碎鋁合金表面氧化膜的，這項技術存在很多負面作用。由于氧化膜熔點很高，?Al₂O₃的熔點2050℃，MgO的熔點2825℃，高于母材本身的熔點接近5倍，且結構致密，不導電、阻礙金屬間的融合；氧化膜還含有大量水分，被電弧分解后，氫氣被吸附到熔池的熔態金屬中，熔態金屬冷卻凝固后氫氣析出形成了氣泡。弧焊時電弧需要對母材輸入大量的熱量才能擊碎氧化膜，完成焊接過程。但是過多的熱量輸入，首先造成了母材結構尺寸形狀翹曲變形超差，焊接結構組裝配合困難，材料越薄的覆蓋件，翹曲越嚴重，甚至矯正無效，造成產品報廢，為減少變形和防止過熱電弧燒穿，通常要對母材進行工藝性加厚；二是被電弧擊碎的氧化膜碎片并沒有熔化消失掉，而是攪合到熔池金屬中，冷卻后成為焊縫金屬中的夾渣。由于氧化膜不與金屬結合，它本身就是一條微裂紋。在冷卻過程中受熱應力的作用，微裂紋進一步擴展成為宏觀的焊縫裂紋。特別是焊接電弧的穩定還得依賴熔池金屬中存在的氧化膜碎片，這使焊縫金屬中存在氧化物夾雜具有必然性；三是原來存在于氧化膜中的水分子被電弧分解后，大量氫氣被吸附到熔池金屬中并以氧化膜為氣泡形核的界面迅速聚合成氫氣泡從而形成氣孔。四是由于焊接電弧過多的熱量輸入，導致了焊縫鄰近熱影響區的范圍更大，影響程度更深，造成焊縫熱影響區強度過低，只有母材自身強度的60%-70%，熱處理強化的鋁合金強度降低更多，在工藝設計時為了保持工件的承載力不得不對母材進行工藝性加厚。五是由于輸入熱量過多，金屬蒸發和發塵量增大，出現環保等問題。

由于上述綜合的原因，傳統的鋁合金電弧焊技術，一方面過多浪費了制造車體的優質原材料和寶貴的焊后處理工時，另一方面也大大延長了產品生產周期，產品質量不高，還降低了車體減重的效果，直接影響了鋁合金車體制造業的發展。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種用于鋁合金車體氣保焊的焊接方法，本發明是只需低熱量輸入就能實現高強度車體鋁合金MIG氣保焊連接的方法，工藝優異、接頭性能穩定良好。

實現本發明目的的技術方案是：

一種用于鋁合金車體氣保焊的鋁-鎂合金焊絲焊接工作原理是由預先涂敷在母材接頭上的焊劑借助電弧溫度場低溫區的熱量剝離和溶解掉氧化膜，電弧只需輸入較低的熱量就能熔化焊絲和母材實現可靠焊接。

一種用于鋁合金車體氣保焊的焊接方法包括以下步驟：在施焊時，預先在裝配好的焊縫母材上噴涂一層焊劑，涂層寬度10-15mm，厚度50-200μm；隨著焊接電弧沿焊縫方向移動，進入電弧溫度場外圍低溫區的焊劑達到其熔化溫度（560-570℃），立即熔化形成透明的液膜，迅速潤濕母材表面并去處母材表面氧化膜，隨后覆蓋在母材以及熔池金屬表面，焊接電弧輸入的熱量只需要熔化熔點為570-640℃的母材和作為電極的鋁-鎂合金焊絲，就可以完成焊接過程。