5A06鋁合金薄板自動化焊接工藝研究

杜 亮，賈志欣

（天津航天機電設(shè)備研究所，天津 300000）

5A06是（Mg）為5.8%～6.8%的一種鋁-鎂系合金，其含鎂量最高，是不可熱處理強化的鋁合金，其強度中等，退火時塑性尚可，易于進(jìn)行氬弧焊、電阻焊、電子束焊、等離子弧焊、攪拌摩擦焊等，退火狀態(tài)的耐腐蝕性良好，冷作硬化可提高強度，但抗應(yīng)力腐蝕性能降低，是航空、航天、國防工業(yè)中應(yīng)用很廣的一種鋁合金。本文從焊前準(zhǔn)備、焊接方法、焊接材料、焊接規(guī)范、焊后檢查以及缺陷補焊等方面進(jìn)行試驗分析，確定了5A06薄板自動化焊接合理的工藝流程及其工藝規(guī)范。5A06鋁合金薄板焊接還容易變形。由于鋁的熱導(dǎo)率是鋼的3倍，5A06鋁合金在焊接過程中，不均勻的加熱使得焊縫及其附近的溫度很高，冷卻后，焊縫就產(chǎn)生了不同程度的收縮和內(nèi)應(yīng)力，致使焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)生各種變形。采用薄板焊接專機（圖1所示）能夠?qū)ζ唇影迤鸬胶芎玫膭傂怨潭?，有效的控制變形。?為5A06鋁合金板材的化學(xué)成分。

圖1 薄板焊接專機

表1 5A06鋁合金板材化學(xué)成分（%,質(zhì)量分?jǐn)?shù)）

1 焊接工藝

1.1 焊前準(zhǔn)備

（1）坡口。使用薄板焊接專機拼接5A06鋁合金薄板厚度在5mm以內(nèi)不需要開坡口，可以達(dá)到單面焊雙面成形。

（2）對焊接端清理。全面檢查鋁合金薄板焊接部位30mm范圍內(nèi)是否保持清潔，清洗液體為乙醇，將薄板表面污染物清理干凈，待清洗液體揮發(fā)后，合金薄板表面的氧化膜使用電動鋼絲輪進(jìn)行清理，清理完成后擦拭干凈，確保焊接面沒有灰塵、水分等情況下進(jìn)行焊接作業(yè)。

（3）焊槍的清理。對薄板焊接專機的TIG焊槍噴嘴內(nèi)、外都要仔細(xì)清理，保證噴嘴內(nèi)、外壁無灰塵、水分等雜物，噴嘴內(nèi)壁光滑、無尖銳棱角、凹槽，飛濺物應(yīng)及時清理干凈，噴嘴可靠旋緊，氣篩完好。

1.2 焊接方法

使用薄板焊接專機將鋁板剛性固定（圖2所示），采用TIG焊，保護(hù)氣體為純度大于99.99%的氬氣，拼接焊縫為長直焊縫，不留間隙，底部墊板上留有凹槽和充氬孔（圖3所示），保證了焊縫單面焊雙面成形的效果。

圖2 剛性固定

圖3 薄板焊接專機底部墊板

表2 5mm、3mm、2mm焊接工藝參數(shù)

1.3 焊接規(guī)范

1.3.1 焊接方法

焊接方向與焊槍角度采用左向焊法，即焊接熱源從接頭右端向左端移動，并指向待焊部分。送絲機構(gòu)與焊槍聯(lián)動，起弧后自動送絲。焊槍與焊接接頭保持80～85的角度（圖4所示）。

圖4 焊槍與送絲機構(gòu)

1.3.2 焊接工藝參數(shù)

本次選用米勒氬弧焊機（圖5所示）對三種厚度的母材進(jìn)行測試（5mm、3mm、2mm），表2為具體焊接參數(shù)。

圖5 焊機

1.3.3 引弧和收弧

采用高頻引弧，對沒有余量的焊件必須加引弧板和收弧板（圖6所示）。

圖6 沒有余量的焊件加設(shè)引弧板

1.3.4 焊接變形的控制措施

（1）薄板焊接專機依靠氣袋將兩排琴鍵式壓板自動壓緊、均勻受力，實現(xiàn)剛性固定（圖7所示）。底部墊板采用水冷循環(huán)系統(tǒng)（圖8所示），能很好的控制焊接變形。

（2）對接間隙越小越好，最大不超過0.5mm，能更好的減小焊接變形。

圖7 氣袋

圖8 水冷循環(huán)系統(tǒng)

1.4 焊后檢查

為確保焊縫的致密性，焊后對拼接焊縫采取滲透探傷。

1.5 缺陷補焊

自動拼焊過程中，遇到特殊情況中斷時，需要應(yīng)用銑削工具對出現(xiàn)中斷的弧坑及反面縮孔內(nèi)的殘余物質(zhì)進(jìn)行清理，同時要保證鋁合金薄板在緩坡狀態(tài)下進(jìn)行焊接。如果在檢查過程中查出質(zhì)量問題，采用以上方法去處理，可以將薄板30mm以內(nèi)的雜物清除干凈，用棉布擦干后，方可進(jìn)行TIG焊接。

2 結(jié)論

通過大量的焊接試驗，得到5A06鋁合金薄板自動化拼焊工藝流程，包括焊前清理、焊接方向、焊槍角度、焊接材料、焊接工裝、工藝參數(shù)、焊后檢查方法以及補焊工藝等。掌握這種焊接方式，可以有效的控制薄板焊接變形，焊縫致密性在不受特殊中斷因素影響的情況下可達(dá)到99%的合格率，同時還保證了焊縫的美觀。