哈爾濱華德學(xué)院 寧亮亮，王偉銀

隨著汽車輕量化概念的提出，傳統(tǒng)的鐵質(zhì)燃油箱逐漸被鋁質(zhì)燃油箱替代，尤其是卡車這類重型車輛。采用鋁合金材質(zhì)的燃油箱，可使油箱自重減輕一半，而且不易生銹，使用年限長，深受用戶的青睞。鋁合金油箱材料多為5052鋁板，適合制作盛放腐蝕性的容器，不污染燃油，非常適合作為汽車的燃油箱使用。

重型卡車在長途運輸過程中由于路面的顛簸及交通事故等原因易造成燃油箱的刮蹭和破裂。我們經(jīng)過多年的攻關(guān)和經(jīng)驗的積累，充分地掌握了重型卡車鋁合金燃油箱的焊接修補技術(shù)，摸索了一套鋁合金燃油箱合理的焊接工藝流程，彌補了目前國內(nèi)鋁合金燃油箱特種焊接難題，給相關(guān)維修企業(yè)提供借鑒。

1 燃油箱焊接安全隱患分析及處理方法

重型卡車鋁合金燃油箱盛放介質(zhì)為柴油，絕對不能直接在燃油箱上進(jìn)行補焊，由于燃油箱內(nèi)部受熱，油氣膨脹這樣一定會引起爆炸。下面以現(xiàn)場實際焊接修復(fù)案例介紹正確的處理方法。

（1）由于鋁合金燃油箱表面出現(xiàn)了破損，柴油大量滲出，首先我們利用毛巾將破損部位堵住，盡量減少車主的經(jīng)濟(jì)損失。

（2）利用一個抽油泵將油箱內(nèi)的柴油抽到一個油桶中臨時存放。之后利用裝卸工具將油箱從卡車上卸下來，并將鋁合金燃油箱內(nèi)部殘留的柴油用水沖洗置換，使殘留的柴油降到最少，提高安全性。

（3）做到以上操作我們依然不能進(jìn)行焊接操作，因為殘留的油氣燃燒會使燃油箱內(nèi)部溫度增加，過熱汽油排不出來，氣體膨脹，仍然具有爆炸的可能性。最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是要使鋁合金燃油箱與外界空氣之間形成氣對流，將油氣及時排出，這樣就不會發(fā)生爆炸。為實現(xiàn)氣對流我們采用的方法為：將燃油箱的進(jìn)油口和出油口及油箱油位計全部打開，將氣帶與進(jìn)油口連接好，利用氣泵向鋁合金燃油箱內(nèi)部沖入空氣，使內(nèi)部的油氣從出油口和燃油箱油位計口跑出，氣泵做功貫穿整個焊接過程，排出油氣，直到焊接結(jié)束，可避免安全事故的發(fā)生。

2 5052鋁合金燃油箱焊接修復(fù)

2.1 焊接設(shè)備、工具及材料

（1）焊接設(shè)備。選用大阪COMPA50 0交直流TIG，其他工具包括空氣壓縮機、油泵、不銹鋼絲盤刷、金屬磨頭等。

（2）5052鋁合金母材。5052鋁合金的主要合金元素為鎂，這種合金的強度高，特別是具有抗疲勞強度，塑性與耐腐蝕性高，不能熱處理強化，在半冷作硬化時塑性尚好，冷作硬化時塑性低，耐腐蝕好，焊接性良好，可切削性能不良，可拋光。用途主要用于要求高的可塑性和良好的焊接性，在液體或氣體介質(zhì)中工作的低載荷零件，如油箱、汽油或潤滑油導(dǎo)管等。

（3）焊接材料。在選擇焊絲時主要考慮燃油箱焊接修復(fù)過程中應(yīng)避免出現(xiàn)焊接裂紋、氫氣孔，及焊縫的耐蝕性能。選擇型號為ER5356的天津大橋焊絲進(jìn)行焊接，規(guī)格直徑為3 mm。該焊絲是一種含鎂量在5%的鋁合金焊絲，是一種用途廣泛的通用型焊接材料，焊縫抗拉強度可達(dá)265 MPa，具有良好的焊接工藝性能，焊縫成形美觀細(xì)膩飛濺小。ER5356鋁鎂焊絲用于船舶、運動器材、航空和鐵路機車、兵工和造船等行業(yè)相關(guān)鋁合金的焊接。焊絲使用前應(yīng)采用酒精清理焊絲表面的污物，保持清潔和干燥。

2.2 焊接工藝

2.2.1 5052鋁合金燃油箱焊前的準(zhǔn)備

（1）對燃油箱斷裂位置及周圍50 mm范圍內(nèi)進(jìn)行機械清理。打磨先采用不銹鋼絲盤刷、金屬磨頭（即電動銑刀）進(jìn)行清理，然后采用丙酮（沾丙酮的白布應(yīng)干凈，不要使用棉布或棉紗，以避免擦拭時帶出毛絨）進(jìn)行清洗，去除鋁合金燃油箱斷口周圍表面的氧化膜、油污和水分等保持清潔和干燥。

（2）將燃油箱斷裂部位和凹陷部位進(jìn)行修正，并去除表面的毛刺。為了使油箱能夠滿足使用要求，在燃油箱斷裂和凹陷處表面覆蓋一塊5052鋁合金板材，厚度與油箱壁厚一致，并能緊密貼合不留間隙，以便于沿5052鋁合金板材四周與燃油箱焊接牢固，完成焊接修復(fù)工作。

（3）準(zhǔn)備空氣壓縮機并將氣帶與放入5052鋁合金燃油箱進(jìn)油口內(nèi)，檢查出油口和油位計出口是否有氣體流出，實現(xiàn)燃油箱空氣對流，如圖1所示。

圖1 鋁合金燃油箱進(jìn)油口接空氣壓縮機氣帶

2.2.2 5052鋁合金燃油箱焊接修復(fù)操作

（1）裝配定位焊。焊前打磨鎢極，由于鋁合金熱導(dǎo)率快，鎢極氧化燒損嚴(yán)重，為防止鎢極燒損過快，鎢極磨成半球形。鎢極伸出長度在4 mm～5 mm左右。噴嘴與焊件的夾角為75°～80°，焊絲與工件的傾角為10°～15°。將預(yù)先準(zhǔn)備的5052鋁合金板材覆蓋在燃油箱破損處，由于板材較薄，鋁合金熱膨脹系數(shù)大，為防止焊接過程中產(chǎn)生變形，保證板材和油箱緊密貼合，板材和油箱母材搭接接頭環(huán)焊縫定位焊點的數(shù)量增加。焊接時采用高頻振蕩器引弧，防止引弧處出現(xiàn)裂紋。焊后用細(xì)鋼絲刷徹底清理焊點及母材周圍表面的氧化膜，采用VT目視檢查定位焊縫質(zhì)量，防止出現(xiàn)咬邊、裂紋等缺陷。定位焊與正常焊接工藝參數(shù)相同。

定位焊接結(jié)束后，將板材和燃油箱母材四周搭接位置進(jìn)行焊接。采用左焊法，即焊接過程中，焊接電弧自右向左移動。在移動時，焊槍應(yīng)該平穩(wěn)而均勻向前做直線運動，并保證弧長穩(wěn)定?；￠L控制在4 mm～6 mm。焊接接頭為搭接角接頭，焊接位置為平焊，連弧焊接。焊接時在定位焊縫處引弧，待電弧燃燒穩(wěn)定后將電弧移動到焊接位置，在接頭處熔化形成熔池后，立即添加焊絲正常焊接。填絲方式采用斷續(xù)點滴填絲法進(jìn)行填絲。填絲位置為鎢極尖正前方熔池的邊緣，時刻注意焊絲不能接觸鎢極，避免夾鎢等缺陷產(chǎn)生。在焊接過程中，焊絲在氬氣保護(hù)區(qū)內(nèi)，向熔池邊緣往復(fù)斷續(xù)地送進(jìn)，觀察熔池形態(tài)和焊縫寬度，及時調(diào)整送絲速度。起始焊接時焊接速度應(yīng)慢一些，保證焊縫邊緣熔合良好。時刻觀察熔池液面的高低情況，焊槍的移動速度要與送絲速度相匹配，送絲要有節(jié)奏感，送絲過慢或者焊槍移動過慢會造成熔池液面下降，導(dǎo)致焊縫塌陷，成型變差。因此可采用焊絲送進(jìn)熔池時焊槍可以停頓一下，焊絲抽絲時移動焊槍的技術(shù)方法。焊接快到焊縫終點時，利用焊機的衰減裝置，采用收弧電流進(jìn)行收弧，防止由于溫度過高而燒穿或者焊縫背面塌陷過大，同時反復(fù)斷弧填滿弧坑，防止出現(xiàn)弧坑裂紋。最終焊縫如圖2所示。

圖2 焊縫形狀

（3）焊后待接頭冷卻至室溫后，錘擊焊縫，減小殘余應(yīng)力，細(xì)化晶粒，產(chǎn)生一定的硬化效果，抵消接頭局部的軟化現(xiàn)象。

（4）焊后外觀檢驗。鋁合金焊接時常出現(xiàn)氣孔和熱裂紋的焊接缺陷。鋁合金熔點低只有660 ℃，導(dǎo)熱系數(shù)大，熔池凝固結(jié)晶速度快。

由于鋁合金焊接時油箱內(nèi)部無法進(jìn)行徹底干燥，內(nèi)壁氧化膜吸附一定的水分，因此采用PT滲透探傷技術(shù)進(jìn)行無損檢驗是非常必要的。具體操作如下。

1）在油箱焊接接頭噴涂清洗劑，采用干凈的抹布抹干；采用紅色染料的著色滲透劑噴涂滲透，滲透時間為7 min，滲透劑根據(jù)毛細(xì)管原理就會滲透到缺陷中。

2）采用清洗劑將焊縫表面多余的滲透劑清除干凈，并用干燥的抹布擦干，直到肉眼看不到紅色的滲透劑為止；采用白色顯像劑施加在焊縫表面，觀察焊縫表面是否有紅色的滲透劑呈現(xiàn)出來。經(jīng)檢查5052鋁合金燃油箱焊接接頭質(zhì)量符合《承壓設(shè)備無損檢測》（NB/T 47013.6—2015）的要求。

3）最后將焊接修復(fù)鋁合金燃油箱安裝到重型卡車上，安裝油位計，并注滿柴油，未發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，滿足技術(shù)要求。