郭晨皓 閆佳佳 牛帥帥 王文蘭 崔衛(wèi)則 張國東

?

光亮焊絲在鋁合金筒體焊接中適用性工藝研究

郭晨皓 閆佳佳 牛帥帥 王文蘭 崔衛(wèi)則 張國東

（山西航天清華裝備有限責任公司，長治 046012）

基于光亮焊絲前期準備周期短、工作量小、生產(chǎn)效率高的優(yōu)點，為進一步驗證光亮處理后焊絲在產(chǎn)品焊接中的適用性，針對光亮焊絲焊接性、試件及產(chǎn)品的焊縫質(zhì)量及機械性能等情況，對項目內(nèi)容進行了相關驗證性試驗。試驗采用不同規(guī)格的試板及產(chǎn)品針對光亮焊絲與普通焊絲焊接結果進行對比試驗及分析，試驗結果表明采用光亮處理后的焊絲焊接，焊縫表面質(zhì)量明顯提高，內(nèi)部缺陷相對減少，焊接接頭力學性能與普通焊絲焊接接頭力學性能相當，完全滿足產(chǎn)品設計要求的焊縫性能指標，可以進行正式產(chǎn)品的焊接應用。

5A06；光亮焊絲；適用性

1 引言

目前，多種產(chǎn)品焊接方式均采用鋁合金全自動粗絲MIG焊方式，產(chǎn)品材質(zhì)為鋁合金5A06。所選用普通焊絲牌號為5A06-H18，在焊接前需要按廠標Qh418—2010《鋁及鋁合金焊絲焊接前化學清洗規(guī)范》進行化學清洗，清除表面的氧化膜、油漬等污物，清洗后要求烘干、保存，以減少焊縫缺陷產(chǎn)生，且酸洗后需要在較短時間內(nèi)進行焊接，否則會造成焊絲表面二次污染。同時該焊絲供貨為非標線盤，使用時還需根據(jù)懸臂焊機配套的送絲輪進行二次纏繞，以保證焊絲正常放線、送絲應用。該焊絲在焊接前準備時間長，存放時間短，中間過程易對產(chǎn)品質(zhì)量及進度造成影響，且實際應用時有不同程度的焊接缺陷出現(xiàn)。為了減少焊絲焊前的準備工作，提高生產(chǎn)效率及焊接質(zhì)量，工廠調(diào)研業(yè)內(nèi)光亮焊絲的應用使其替代普通焊絲。

經(jīng)過市場調(diào)研，光亮焊絲是對普通焊絲進行光亮化處理，即對焊絲進行退火、拉拔、刮削、橢圓度光整、繞盤、真空包裝等處理。處理后焊絲表面可以形成一層致密的保護層，在焊接前不需要再進行酸洗等化學清洗處理，減少工藝流程，且表面有保護層保護，短時間內(nèi)不會被氧化，開封后保存、待用時間延長，其焊接工藝性比普通焊絲更加優(yōu)越，其焊縫焊接過程生成氣孔、殘留氧化膜夾雜物等缺陷更少，使用效果較好。基于上述光亮焊絲的優(yōu)點及工廠對產(chǎn)品質(zhì)量控制的嚴格要求，對所購置的普通焊絲進行光亮化處理，最終達到原焊絲應用規(guī)格4mm、5mm。

基于前期已解決的光亮焊絲焊縫表面問題，為進一步驗證光亮處理后焊絲的焊接性、焊縫質(zhì)量及機械性能情況，對項目內(nèi)容進行了相關驗證性試驗。

2 試驗方案

2.1 實施方案

為了驗證光亮焊絲在我廠產(chǎn)品上推廣應用的可行性，針對鋁合金筒體厚鋁板縱、環(huán)焊縫的焊接進行試驗驗證，光亮焊絲材質(zhì)為5A06，直徑為4.0mm、5.0mm。具體實施措施如下：

a. 采用規(guī)格為35mm的5A06-H112試板對5.0mm光亮焊絲進行應用驗證，對試件焊縫進行外觀檢查、X射線檢測，對焊接接頭進行力學性能檢測；

b. 采用規(guī)格為15mm、20mm的5A06-H112試板對4.0mm光亮焊絲進行應用驗證，對試件焊縫進行外觀檢查、X射線檢測，對焊接接頭進行力學性能檢測；

c. 采用規(guī)格為35mm的產(chǎn)品鋁筒對5.0mm光亮焊絲進行應用驗證，對其焊縫進行外觀檢查、X射線檢測；

d. 采用規(guī)格為14mm、20mm的產(chǎn)品鋁筒對4.0mm光亮焊絲進行應用驗證，對其焊縫進行外觀檢查、X射線檢測；

e.對比光亮焊絲與原普通焊絲的焊接結果，確認其替代情況。

2.2 試驗項目及試驗要求

a. 普通焊絲與光亮處理后焊絲力學性能對比試驗

因普通焊絲在光亮處理過程中采取了退火處理，為確認其退火前后狀態(tài)對力學性能的影響，試驗過程抽取4.0mm焊絲進行了光亮處理前、后力學性能對比驗證試驗；

b. 在試板和產(chǎn)品上采用普通焊絲與光亮處理后的焊絲焊接后焊縫改觀情況

使用經(jīng)過光亮處理后的焊絲進行焊接試驗，焊接參數(shù)與普通焊絲相同，對焊縫進行外觀檢查、X射線檢測；

c. 光亮焊絲應用試驗驗證及力學性能驗證

使用經(jīng)過光亮處理后的焊絲，針對不同厚度的5A06-H112試板進行焊接試驗，焊接參數(shù)與普通焊絲相同，按照QJ176A—1999《焊接通用技術條件》中的Ⅰ級焊縫質(zhì)量標準完成對接焊縫的焊接及檢測，對試驗達到Ⅰ級標準后的試件截取拉伸試樣進行拉伸試驗。焊接試件及焊接要求見表1。其中產(chǎn)品鋁合金筒體涉及鋁板規(guī)格有14mm、16mm、20mm、35mm，因考慮到14mm、16mm規(guī)格鋁板厚度較為接近，故試驗方案制定時采取了規(guī)格為15mm鋁板替代14mm、16mm規(guī)格鋁板。

表1 焊接試件及要求

3 試驗結果

3.1 普通焊絲與光亮處理后焊絲力學性能對比試驗

根據(jù)方案要求，抽取了4.0mm普通焊絲與4.0mm光亮處理后焊絲制成拉伸試件，并進行了拉伸試驗，結果見表2。

表2 普通焊絲與光亮處理焊絲力學性能對比

其中，5A06-H18材質(zhì)的鋁合金焊絲硬度較大，光亮處理過程中，為了光亮處理后所纏繞的焊絲盤按標準盤執(zhí)行，且有效控制其放線、送絲應用效果，對焊絲進行了退火（軟化）處理。從普通焊絲與光亮焊絲力學性能對比結果看，雖光亮焊絲力學性能較原供貨狀態(tài)有一定的下降，但完全滿足產(chǎn)品要求的焊接接頭抗拉強度不小于235MPa要求，故確認可進行焊接接頭試驗。

3.2 光亮處理后焊絲應用試驗驗證

3.2.1 試件試驗

根據(jù)方案要求，分別用4.0mm普通焊絲、4.0mm光亮處理后焊絲對規(guī)格為15mm、20mm的鋁板試件進行了焊接試驗，用5.0mm光亮處理后焊絲對規(guī)格為35mm的鋁板試件進行了焊接試驗，并按要求進行了X射線檢測、力學拉伸試驗（說明：未對直徑為5mm普通焊絲進行試件焊接試驗，通過產(chǎn)品中隨帶的試件進行了力學性能檢測結果的收集對比）。

3.2.1.1 外觀質(zhì)量檢測

通過焊接結果可確認，采用光亮處理的焊絲焊接，焊接飛濺明顯減少，焊縫表面成形較為美觀，如圖1所示。

圖1 光亮焊絲焊接試件（項目2）

采用普通焊絲焊接，焊接表面成形尚可，飛濺相對較多，試件見圖2。

圖2 普通焊絲焊接試件（項目2）

3.2.1.2 內(nèi)部質(zhì)量檢測

對3種規(guī)格試件焊縫進行100%X射線探傷檢測，有效區(qū)域內(nèi)（不包含試件兩端50mm范圍）滿足Ⅰ級焊縫要求，檢測結果見表3，檢測結果表明，較普通焊絲焊接結果，光亮焊絲內(nèi)部缺陷更少。

表3 光亮焊絲焊接試板X射線檢測結論

3.2.1.3 力學性能檢測

利用光亮焊絲焊接試件后，對試驗件接頭進行拉伸試驗，結果見表4，試驗情況見圖3。其中實驗要求：b≥235MPa、0.2≥120MPa、≥5%。

表4 光亮焊絲焊接接頭拉伸試驗結果

圖3 拉伸試驗

3.2.2 產(chǎn)品應用驗證

根據(jù)試件試驗結果，在產(chǎn)品上對4.0mm、5.0mm光亮焊絲進行了應用性驗證，見圖4、圖5。

圖4 Φ4.0mm光亮焊絲應用

圖5 Φ5.0mm光亮焊絲應用

通過對兩種光亮焊絲在型號產(chǎn)品上的應用，產(chǎn)品焊接質(zhì)量較普通焊絲有所提高，實際生產(chǎn)過程中取消了焊絲焊前酸洗、繞絲、二次清理等的工作量，大大提高了生產(chǎn)效率。此焊絲的應用過程還按人、機、料、法、環(huán)、測各方面對其典型產(chǎn)品的應用進行了驗證，各方面均滿足產(chǎn)品生產(chǎn)要求。

4 結束語

a. 普通焊絲在經(jīng)過光亮處理后，焊接工藝特性有所改觀，焊縫表面質(zhì)量明顯提高，內(nèi)部缺陷相對減少，且減省了酸洗、繞焊絲、表面丙酮擦拭等焊前準備工作量，可大大提高工作效率。

b. 普通焊絲在經(jīng)過光亮處理后，焊接接頭力學性能滿足b≥235MPa，0.2≥120MPa，≥5%，使用光亮焊絲獲得的焊縫外觀質(zhì)量、內(nèi)部質(zhì)量滿足I級焊縫要求，且對光亮焊絲在產(chǎn)品焊縫焊接中的應用過程，從人、機、料、法、環(huán)、測各方面進行了確認，完全可以進行正式產(chǎn)品的焊接應用。

1 成大先，王德夫，姬奎生，等. 機械設計手冊[M]. 化學工業(yè)出版社，2007

Research on Applicability of Bright Welding Wire in Aluminum Alloy Tube Welding

Guo Chenhao Yan Jiajia Niu Shuaishuai Wang Wenlan Cui Weize Zhang Guodong

(Shanxi Aerospace Qinghua Equipment Co., Ltd., Changzhi 046012)

Based on the advantages of short preparation period, small work and high production efficiency of bright welding wire, and in order to further verify the applicability of welding wire after brightness treatment in product welding, relevant validation tests were carried out for welding quality of bright welding wire, welding quality and mechanical properties of specimens and products. The test used test boards and products of different specifications to compare and analyze the welding results of bright welding wire and ordinary welding wire. The test results show that the welding wire with bright welding wire can improve the welding surface quality and reduce the internal defects, and the mechanical properties of welding joint are similar to that of ordinary welding wire. The bright welding wire fully meets the requirements of the welding performance of the product design.

5A06；light wire；applicability

2018-10-10

郭晨皓（1992），碩士，航空宇航制造工程專業(yè)；研究方向：有色金屬焊接。