铝合金5083陶瓷衬垫MIG焊焊接工艺(参考模板)
船用5083铝合金的MIG焊接工艺研究及缺陷预防
３ 如何防止铝 合金焊 接缺 陷 ３ ． １ 焊接缺陷产生原因分析
铝合金焊接过程出现 ， 如根部焊接时部分金属被氧化， 表面出现塌 陷凹坑 ， 焊 缝成形不好， 工件变形 ， 焊缝末端 烧瘤及 凹坑 等缺陷。这都 １ ． １ 焊接材料 是 因为铝 合金材料具 有熔点低 （ ６ ５ ０ Ｅ）、 易氧化 、 导热快 ， 这 些特点造 焊接 所采用 的母材 为上 层建筑 所用材 料牌号 为： ５ ０ ８ ３ 一Ｈ３ ２ １ 铝 成的 ， 只有了解了这些特点， 并 采取相应措施 才能最大限度避免缺陷产 合金， 厚度６ ａｍ； ｒ 焊 丝所 用的材 料为 Ｉ ＮＤＡＬ ｃＯＡＬ ＬＯＹＳ Ｉ Ａ５ １ ８ ３ 生。 １ ． ２ ｍｍ铝 合金 焊 丝 。 ３ ． ２ 减少焊接缺 陷的措施 １ ． ２ 焊前准备 可以用适 当调 整焊接工艺， 加 强保护措施， 增加焊接夹具等来提 高 １ ． ２ ． １ 坡 ｕ加 工 焊接质量 ， 避 免缺 陷的产生 。 所 用 的焊 接材 料 为 ５ ０ ８ ３ 一Ｈ３ ２ １ 铝合金 ， 厚度 ６ ｍｍ， 由于 板 比较 薄 （ １ ） 调 整焊接方 法及工艺 。 为了提高根部焊 接质量， 根 部可以采 选用 坡 口为Ｖ型 ， 单边２ ７ ． ５ 。 。 取Ｔ Ｉ Ｇ进行 焊接，（ 焊接工艺参 数为： 选用交流电源 ， 焊接 电流５ ５ Ａ， 气体 １ ． ２ ． ２ 焊 前 清理 流量 为１ ５ Ｌ ／ ａｉ ｒ ｎ ， 钨 极的直径为２． ０ ａｍ， ｒ 焊 丝直径２ ． ０ ａｍ） ｒ 来避免使 用 首先 ， 工件清理 ， 坡 口两侧不小 于５ ０ ａｍ范 围及坡 口内部（ ｒ 如果加 ＭＩ Ｇ焊接坡 口根部 时， 容易造成金属氧化、焊缝成型不均、 焊缝表 面塌 装加 强板 ， 加强板也 应清理 ） 的表面应 用机械法 清理 至露 出金属光泽 陷等现象， 为保证焊缝背面成型防止金属氧化， 可以在焊缝背面涂覆焊 并用丙 酮等有机溶 液除去 表面油污 ； 焊 丝清 理 ， 由于所用焊 丝比较细 剂 。 （ １ ． ２ ａｍ） ｒ 如果表面有氧化膜或油污 ， 可用化学法除去 焊丝表面氧化 （ ２ ）采取防变形措施 。 为防止铝合金在焊接 时产生的焊接变形 ， 待 工件 焊 接 膜及油污 ， 本 次试验采用的焊 丝是真空包装 ， 且第一次打开 ， 经检查后 也可 利 用 具 有 变 形 约 束功 能 的焊 接 工 装 来对 工件 进 行 限制 ， 发现焊 丝符合使用要求便直接使用了； 由于铝 合金氧化快， 本次试 验在 完成冷却后再取下工装。 工 件 清 理后 的及 时 完 成 了施 焊 。 ４ 结 论 １ ． ２ ． ３ 加 强板 安 装 ＭＩ Ｇ焊接５ ０ ８ ３ 铝合金， 较ＴＩ Ｇ焊有更高的效率 ， 要取得较好焊缝质 由于铝合金在 ＭＩ Ｇ 焊 时热输入较Ｔ Ｉ Ｇ焊时大 ， 金属熔化量大， 熔敷 量， 和美观外观， 必须采用合理的焊接工艺参数 。 在进行焊缝根部焊接 金属流动性 好， 且铝合金散 热快， 易引起 熔池塌陷， 坡 口底部焊 缝应 加 时， 如果焊缝 背面不采取保护措施， 金属表面的氧化 就较严重， 焊缝成 装 表 面 加 出半 圆弧槽 的 加 强 板 ， 。 形就 较 差 ， 所 以焊 缝 背面 必 须 采取 相应 的 保 护 措施 ， 本 次 试 验 在 工件 的 １ ． ３ 焊接参数及设备 背面涂覆焊剂， 加 强 对工 件 的 背 面 保 护 ， 效 果 很 好。由 于 铝 合 金 板 的 收 焊 接设 备采用 林肯公司生 产的 数字焊 机 ， 型号 为Ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｃ Ｃ Ｖ 缩 较大 ， 反变形较大 难以控制 ， 在板 板对接平焊 时， 要 采 取合 理 的 焊 ５ ０ ０ ， 焊接工艺参数见表１ 。 接反变形角度。 如果要进一步 防止变形提 高焊接质量， 可采用专用焊接 工 装 来 防 止 工件 的 变 形 。 表 １ 焊接 参 数 焊 接 焊 接 焊 材 直 电 流 电压 速 度 气体 流 量 层 数 方 法 径 根部 ＭＩ Ｇ 中１ ． ２ ９ ０ －１ ０ ０ １ ８ — ２ Ｏ ３ ０ ０ － ３ ４ ０ Ａｒ １ Ｏ — ｌ ５ Ｌ ／ ｍｉ ｎ 参考文献 填充 ＭＩ Ｇ 中１ ． ２ ９ ５ 一ｌ １ ０ １ ９ — ２ １ ３ ０ ０ － ３ ４ ０ Ａｒ １ ０ － １ ５ Ｌ ／ ａｉ ｒ ｎ 【 １ 】 张社奇， 吴才． 铝合金座椅底架机器人Ｍ ｌ Ｇ 焊工艺【 Ｊ 】 ． 焊接技术 ， ２ ０ ０ ９
铝合金材料MIG焊接工艺探讨
铝合金材料MIG焊接工艺探讨作者：饶宜中黎剑新李豹来源：《广东造船》2016年第05期摘要：焊接铝合金材料中厚板时，常用的焊接方法有TIG和MIG两种焊接方法。
如果使用TIG焊接方法，工艺和操作技术比较简单，焊接质量稳定，主要是工作效率非常低。
使用MIG焊接方法，焊接工艺复杂，操作技术要求高，焊缝易产生气孔，且熔敷填充金属与母材难熔合，导致焊接质量难于保证，是铝合金材料采用MIG焊接方法的两大难题。
但具有比TIG焊接方法高十多倍的工作效率。
本文通过探讨分析，实践试验去了解铝合金材料采用MIG 焊接方法的焊接性、焊接工艺、操作技术和解决两大焊接技术难点的工艺措施。
关键词：铝合金实践试验焊接工艺中国分类号：671.8 文献标识码：AAbstract： Both of TIG and MIG welding methods are always used for thick aluminum alloy steel materials. The practice technique and welding procedure of TIG is simple and the welding quality is stable， but the efficiency is very slow. The practice technique of MIG is very complex and hard， the porosity always comes out in the seams. Deposited metal may be incomplete fusion with base metal and the quality is out of control. These are main difficulties on the thick aluminum alloy steel materials， but the efficiency of MIG is more than 10 times of TIG. This paper analyzes and tests the welding ability， welding procedure and practice technique of MIG for the aluminum alloy steel materials， and puts forward the feasible treatment scheme to resolve the main difficulties.Key words： Aluminum alloy steels； Practical testing； Welding technique1 前言进行铝合金材料MIG焊接工艺试验研究，一是为推动焊接操作技术的改进发展，促使新工艺、新技术的高效生产率得以体现，特别是焊接中厚板的工件，采用MIG焊接方法比TIG 焊接方法具有非常明显的优势。
铝及铝合金MIG焊接工艺
铝及铝合金MIG焊接工艺焊接铝及铝合金的工艺铝及铝合金在焊接过程中有一些特点需要注意。
首先，铝容易在空气中氧化，生成的氧化铝熔点高、稳定，难以去除，会阻碍母材的熔化和熔合，产生缺陷。
因此，在焊接前需要进行表面清理，以及在焊接过程中加强保护，去除氧化膜。
对于钨极氩弧焊，可以使用交流电源去除氧化膜；对于气焊，可以采用去除氧化膜的焊剂。
在焊接厚板时，可以加大焊接热量，使用氦气或氩氦混合气体保护焊，或者采用大规范的熔化极气体保护焊。
在直流正接情况下，可以不需要“阴极清理”。
其次，铝及铝合金的热导率和比热容均较高，在焊接过程中容易消耗大量的热量。
因此，为了获得高质量的焊接接头，应当尽量采用能量集中、功率大的能源，有时也可采用预热等工艺措施。
此外，铝及铝合金的线膨胀系数较大，焊件容易产生变形和应力，需要采取预防措施。
在焊接熔池凝固时容易产生缩孔、缩松、热裂纹及较高的内应力，可以通过调整焊丝成分与焊接工艺来防止热裂纹的产生。
在耐蚀性允许的情况下，可以采用铝硅合金焊丝焊接除铝镁合金之外的铝合金。
SAlSi条（硅含量4.5%～6%)焊丝会有更好的抗裂性。
此外，铝对光、热的反射能力较强，在焊接操作时判断难。
高温铝强度很低，支撑熔池困难，容易焊穿。
铝及铝合金在液态能溶解大量的氢，在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中，氢来不及溢出，容易形成氢气孔。
因此，需要严格控制氢的来源，以防止气孔的形成。
同时，合金元素易蒸发、烧损，会使焊缝性能下降。
铝合金的应用越来越广泛，因为它具有重量轻、比强度高、耐腐蚀性好、无磁性、成形性好及低温性能好等特点。
使用铝合金代替钢板材料焊接，结构重量可减轻50%以上。
但铝合金的焊接也存在一些难点。
首先，铝合金焊接接头软化严重，强度系数低，这也是阻碍铝合金应用的最大障碍。
其次，铝合金表面易产生难熔的氧化膜，需要采用大功率密度的焊接工艺。
此外，铝合金焊接容易产生气孔和热裂纹，线膨胀系数大，易产生焊接变形。
第三节 铝及铝合金MIG焊工艺
第三节铝及铝合金MIG焊工艺熔化极惰性气体保护电弧焊是一种以连续送进的焊丝作为一个电极，以工件作为另一个电极，在惰性气体保护和两极之间电弧热的作用下，焊丝一面熔化并向熔池过渡和填充，一面不断引弧和稳弧的电弧焊接过程，此过程简称MIG，过程示意如图2-3-1所示。
铝及铝合金熔化极惰性气体保护焊常采用氩气，称为熔化极氩弧焊。
有时也采用氦气，一般不采用氧、二氧化碳或其他活性气体。
铝及铝合金氩弧焊生产效率高，可焊大厚度板材。
图2-3-1熔化极惰性气体保护电弧焊过程示意1-母材2-电弧3-导电嘴4-焊丝5-送丝轮6-喷嘴7-保护气体8-熔池9-焊缝金属一、焊接过程原理1．焊丝的加热及熔化电弧是在焊丝电极与工件之间并在气体保护下产生的强烈持久的放电现象，它将电能转化为热能并用以熔化焊丝及工件。
可供焊丝熔化的热能来自三个区，即阴极区、阳极区、弧柱区的产热和焊丝自身的电阻发热。
铝丝的电导率高，电阻热小，对焊丝熔化的作用不大。
弧柱区不直接接触电极，它的产热对焊丝的加热和熔化所起的作用也不大。
使焊丝受热和熔化的主要热源来自阴极区和阳极区，其产热的表达式为：Q A =I（U A+U w） (2-1)Q K=I(U K-Uw) (2-2)式中 Q A和Q K——阳极区和阴极区产热：U A和U K——阳极区和阴极区电压降；I——电弧电流；U w——电极材料的逸出功。
由式(2-1)及式(2-2)可见，两个电极区的产热主要与电极材料种类、保护气体种类和电流大小有关。
由于MIG焊时阳极区的电压降U A较小（约为0～2V），而阴极区的电压降U K较大（约为10V），因此直流正接MIG焊时，焊丝接阴极，其熔化速率较高，但电弧不稳，熔滴过渡不规则，且焊缝成形不良，因而一般不采用直流正接。
直流反接MIG焊时，焊丝熔化速率较低，但电弧较稳定，因而绝大多数情况下，MIG焊需采用直流反接MIG焊时也不采用交流，因为交流过零时电弧熄灭，再引燃发生困难，且焊丝为阴极的半波内电弧不稳。
铝合金MIG焊接工艺试验与分析
冷弯角度 （d=6.7 t[2]）
180° 180°
150° 120°
180° 150°
150° 150°
150° 180°
注：强度值均为 3 个接头的平均值。
3 铝合金 MIG 焊注意事项
（1） 铝合金 MIG 焊 最 容 易 产 生 的 焊 接 缺 陷
150
Hot Working Technology 2009, Vol.38, No. 17
这种非热处理强化型铝合金的焊接软化程度较 低， 而 6061、6082 这种热处理强化型铝合金焊后 接头强度的软化比较严重， 强度只有原材料的 70%左 右，因此焊接 热影响区 （HAZ）是 接 头 的 薄 弱区。 在需要保证设计强度的部位应引起重视。
表 3 力学性能试验结果
材料组配
5083/5083 5083/5083 6061//6061 6061/6061 6082/6082 6082/6082 5083/6061 5083/6061 5083/6082 5083/6082
上半月出版
Casting·Forging·Welding 金属铸锻焊技术
是气孔，其接头中的气孔主要是由氢引起的，而氢 的来源很多，主要有电弧气氛中的氢，铝板、焊丝 表面吸附空气中的水分等。因此，焊接时空气的相 对湿度应在 80%以下，所使用氩气的水分含量应 不大于 20 ppm , 否则焊缝会出现大量密集气孔，X 射线拍片检查不合格。
头出现软化区，其强度低于母材强度。 （3） 焊接时，环境空气的相对 湿度应在 80%
以下， 所使用氩气的水分含量应不犬于 20 ppm， 否则焊缝会出现大量密集气孔，X 射 线拍片检查 不合格。
参考文献：
3-2铝合金5083焊接工艺要点汇总
力学性能
抗拉强度 σb (MPa)：≥270 条件屈服强度 σ0.2 (MPa)：≥110 伸长率 δ 10 (%)：≥20 伸长率 δ 5 (%)：≥12注 ：管材室温纵向力学性能 试样尺寸：所有壁厚
化学成分
铝 Al ：余量 硅 Si ：≤0.40 铜 Cu ：≤0.10 镁 Mg：4.0～4.9 锌 Zn：≤0.25 锰 Mn：0.40～1.0 钛 Ti ：≤0.15 铬 Cr：0.05～0.25 铁 Fe： 0.000～ 0.400
（4）由于铝合金的热膨胀系数约为钢的2倍，相反其弹性模量 却只有钢的1/3，焊件易产生较大的热应力，导致变形及裂 纹。 （5）气孔是焊接5083铝合金过程中常见的缺陷。而氢是铝合 金焊接时产生气孔的主要原因。焊接时，氢的来源有两个方 面：一是弧柱气氛中的水分；二是焊丝及母材表面氧化膜吸 附的水分。为此，焊接铝镁合金时，焊前必须仔细清除坡口 附近的氧化膜，保持焊丝及母材干燥。
（2）焊接材料 铝合金焊丝的选用除考虑良好的焊接工艺性能外，按具体 要求应使对接接头的抗拉强度、塑性达到规定要求，焊接 接头的耐蚀性还应达到或接近母材的水平。因而焊丝的选 用主要按照下列原则： a）铝合金焊丝的化学成分一般与母材相应或相近； b）铝合金焊丝中的 耐蚀元素（镁、锰、硅等）的含量一般 不低于母材； c）异种铝材焊接时应按耐蚀较高、强度高的母材选择焊丝 ； d）不要求耐蚀性的高强度铝合金（热处理强化铝合金）可 采用异种成分的焊丝，（注意强度可能低于母材）。
（3）焊前清理 焊前应严格清除工件焊口及焊丝表面的氧化膜和油污 ，清除质量直接影响焊接工艺与接头质量，如焊缝气孔产 生的倾向和力学性能等。常采用化学清洗和机械清理两种 方法。
参考文献
（1） 1734454.html （2） /qikan/201301/22017.html
防锈铝合金5083锻件的焊接方法
〔5〕 李成. 不锈钢使用手册 〔M 〕. 北京 : 中国科学技术出版 社 , 2000.
〔6〕 李异. 金属表面清洗技术 〔M 〕. 北京 : 化学工业出版社 , 2000.
〔7〕 阀门卷 , 中国机械工业标准汇编 (第二版 ) 〔M 〕. 北京 : 中国标准出版社 , 2000.
S = 405 /290 = 114
表 1 几种防锈铝合金的化学成分
铝合金牌号
Si
Fe
Cu
Mn
Mg
Cr
Zn
Ti
5083
014
014
011
014 - 1 4 - 419 0105 - 0125 0125
0115
5A 02
014
014
011 0115 - 014 2 - 218
0115
5A 03
015 - 018
2 性能分析
相对奥氏体不锈钢 ,铝合金具有密度低 ,耐腐 蚀 ,无低温脆性 ,无磁性等特性 ,而在铝合金中 5083 的特性较好 。5083 的化学成分中 (表 1) M g和 M n 的含量较高 ,其抗蚀性 、可焊性和抗脆性优良 。因为 M g是除 3A21 合金以外的各种防锈铝的主要合金
元素 ,其抗蚀性好 ,因此在铝合金中用量较多 。M n 既能提高合金的力学性能 ,又不使合金抗腐蚀下降 , 还能保持合金有较好的塑性 。M n能使合金中针状 或片状含铁化合物改变形状 ,并降低其脆性 。加 M n 能使含 M g相分布均匀 , 提高强度 、抗蚀性和可焊 性 。但是 5083不属于锻件类 ,其属热处理不可强化 的铝合金 ,虽然 M g在 A l中的固溶度随着温度的降 低而迅速减小 ,但由于沉淀相形核困难 ,核心少 ,沉 淀相尺寸大 ,因而合金的实效效果差 。其金相组织 的晶体构造为复杂面心立方体 ,所以锻造性很差 。 在空分领域的超低温环境 ,承压件阀体必须是锻件 , 才能保证其可靠性 。目前 ,在铝合金阀门应用上 ,大 部分为进口产品 。 5083材料属中等强度 (表 2 ) ,在低温情况下 , 强度和塑性会提高 。在常温下 ,空气分离设备用阀 门阀体耐压按 ASM E B16134 - 2004 规定的 115PN 试压合格 ,安全系数为 115,在 - 196℃时 ,其安全系 数 S 增大为
3-2铝合金5083焊接工艺要点
3-2铝合金5083焊接工艺要点3-2 铝合金5083焊接工艺编制目0102 03录分析铝合金5083的物理、力学性能和化学成分；分析铝合金5083的焊接性；铝合金5083焊接工艺要点；物理性能5083物理性能，主要特点为密度低，抗拉强度高，延伸率高。
在相同面积下铝镁合金的重量低于其他系列.在常规工业中应用也较为广泛。
在我国5000系列铝板属于较为成熟的铝板系列之一。
力学性能抗拉强度σb (MPa):≥270 条件屈服强度σ0.2 (MPa):≥110 伸长率δ10 (%):≥20 伸长率δ5 (%):≥12注：管材室温纵向力学性能试样尺寸：所有壁厚化学成分铝Al :余量硅Si :≤0.40 铜Cu :≤0.10 镁Mg:4.0~4.9 锌Zn:≤0.25 锰Mn:0.40~1.0 钛Ti :≤0.15 铬Cr:0.05~0.25 铁Fe: 0.000~ 0.4002、分析铝合金5083的焊接性(1)5083铝合金属于AL-Mg系列合金，根据5083铝合金的化学成分分析可知：5083铝合金含Mg 和Mn元素较高，其抗脆性、抗蚀性、可焊性较好。
由于Mn元素的含量较多，可以提高铝合金的力学性能，又不使合金抗腐蚀下降，同时提高了5083铝合金的焊接性。
同时加入Mn元素能使含Mg元素相分布均匀，提高强度、抗蚀性。
(2)由于铝合金的化学活泼性很强，表面易形成氧化膜，且多属于难熔物质。
焊接时易产生夹渣等缺陷。
(3)铝合金热导率大(约为钢的4倍),加之其热导率较大，焊接时容易造成未熔合现象。
(4)由于铝合金的热膨胀系数约为钢的2倍，相反其弹性模量却只有钢的1/3,焊件易产生较大的热应力，导致变形及裂纹。
(5)气孔是焊接5083铝合金过程中常见的缺陷。
而氢是铝合金焊接时产生气孔的主要原因。
焊接时，氢的来源有两个方面：一是弧柱气氛中的水分；二是焊丝及母材表面氧化膜吸附的水分。
为此，焊接铝镁合金时，焊前必须仔细清除坡口附近的氧化膜，保持焊丝及母材干燥。
铝和铝合金焊接工艺设计参数介绍步骤和注意事项-参考模板
铝及铝合金的焊接工艺技术参数介绍、方法、步骤及注意事项一、为什么MIG焊铝的工艺难题较多答：MIG焊铝的工艺难题主要有：（1）铝及铝合金的熔点低（纯铝660℃），表面生成高熔点氧化膜（AL2O3 2050℃），容易造成焊接不熔合；（2）低熔点共晶物和焊接应力，容易产生焊接热裂纹；（3）母材、焊材氧化膜吸附水分，焊缝容易产生气孔；（4）铝的导热性是钢的3倍，焊缝熔池的温度场变化大，控制焊缝成型的难度较大；（5）焊接变形较大。
二、铝及铝合金焊接难点（1）强的氧化能力铝在空气中极易与氧结合生成致密结实的Al2O3膜薄，厚度约0.1μm。
Al2O3的熔点高达2050℃，远远超过铝及铝合金的熔点（约660℃），而且体积质量大，约为铝的1.4倍。
焊接过程中，氧化铝薄膜会阻碍金属之间的良好结合，并易形成夹渣。
氧化膜还会吸附水分，焊接时会促使焊缝生成气孔。
因此，焊前必须严格清理焊件表面的氧化物，并加强焊接区域的保护。
（2）较大的热导率和比热容铝及铝合金的热导率和比热容约比钢大1倍，焊接过程中大量的热量被迅速传导到基体金属内部。
因此，焊接铝及铝合金比钢要消耗更多的热量，焊前常需采取预热等工艺措施。
（3）热裂纹倾向大线膨胀系数约为钢的2倍，凝固时的体积收缩率达6.5%左右，因此焊接某些铝合金时，往往由于过大的内应力而产生热裂纹。
生产中常用调整焊丝成分的方法来防止产生热裂纹，如使用焊丝HS311。
（4）容易形成气孔形成气孔的气体是氢。
氢在液态铝中的溶解度为0.7mL/100g，而在660℃凝固温度时，氢的溶解度突降至0.04ml/100g，使原来溶解于液态铝中的氢大量析出，形成气泡。
同时，铝和铝合金的密度小，气泡在熔池中的上升速度较慢，加上铝的导热性强，熔池冷凝快，因此，上升的气泡往往来不及逸出，留在焊缝内成为气孔。
弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分都是氢的主要来源，因此焊前必须严格做好焊件的表面清理工作。
5083铝合金罐双人双面TIG对焊工艺研究
5083铝合金罐双人双面TIG对焊工艺研究冯鹏;苟海成;张亚鹏【摘要】铝合金材质具有自重轻、免喷涂和耐腐蚀性强等性能优势,已成为汽车制造业轻量化的首选材料.文章主要针对公司新产品铝合金罐车,分析和验证了罐体环缝双人双面TIG对焊打底工艺方法,总结固化工艺,为公司小批量试生产及批量化生产奠定了基础,确保了焊缝符合国标质量要求,提升了产品的竞争力.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2018(000)020【总页数】4页(P199-201,238)【关键词】铝合金罐;环缝焊接方法;焊接工艺【作者】冯鹏;苟海成;张亚鹏【作者单位】陕汽淮南专用汽车有限公司,安徽淮南 232008;陕汽淮南专用汽车有限公司,安徽淮南 232008;陕汽淮南专用汽车有限公司,安徽淮南 232008【正文语种】中文【中图分类】U467.3危险品罐式半挂车轻量化设计的一个重要手段就是采用Al、Mg等轻质合金材料来制造，如今重卡变速箱、油箱、储气筒等关键零部件已逐渐使用铝合金材质。
罐式半挂车主要有碳钢、不锈钢和铝合金三种材质，若使用铝合金材质替代，则单车罐体部分可降自重1.6吨左右，提高了用户装运量，能最大化让利于用户。
在专用车行业中，国内主流罐式车生产厂家已开始逐步研发和推广铝合金材质罐车，以提升自身产品竞争力，目前铝合金罐车的市场份额呈现逐年递增态势，笔者牵头负责了本公司铝合金罐式车产品工艺设计和试制全过程，现已掌握了铝合金罐式车的关键生产工艺。
以公司50m³铝合金半挂车为例，产品拉运介质为汽柴油，整车主要由封头、前筒、鹅颈、防波板、后筒、下车架、管道系统、行走机构等模块组成，整车罐体长度12400mm，罐体截面为2492-2112mm，如图1。
其中，筒体板厚6mm，封头板厚7mm。
整车筒体、封头副车架等附件主要采用5083镁铝合金。
其中前筒和后筒主要通过平板对接自动焊焊接成型，经由卷板卷制而成。
封头与防波板通过“胀型-旋切”工艺制成。
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铝合金5083陶瓷衬垫MIG焊焊接工艺
1. 由于现有的5083铝合金脉冲MIG焊衬垫，对接单面焊双面成形焊接工艺使用的不锈钢衬垫或普通钢衬垫对错边量控制、焊缝直线度要求较高以及衬垫粘贴不便且衬垫加工成本较高，为了降低焊接成本和提高焊接效率，本文对该焊接工艺进行改进，提出采用陶瓷衬垫代替不锈钢衬垫和普通钢衬垫。
通过对5083铝合金脉冲MIG焊陶瓷衬垫对接单面焊双面成形焊缝，进行外观检验和焊缝内在质量检验，以验证该焊接工艺的可行性和适用性，并掌握该焊接工艺的施工要求及工艺要点。
2. 通常，不锈钢衬垫和普通钢衬垫只适用于铝合金平直焊缝的单面焊双面成形[1]。
由于5083铝合金硬度较低、易变形，使得这两个铝合金分段在装配过程中难免产生错边，焊缝直线度难以保证；而且，这两个分段有些铝合金结构在使用不锈钢衬垫或普通钢衬垫时由于位置受限难以粘贴。
因此，我们提出采用陶瓷衬垫代替不锈钢衬垫和普通钢衬垫。
相对于不锈钢衬垫和普通钢衬垫来讲，陶瓷衬垫更易粘
贴，拆卸方便，柔性更好，视粘贴长度需要长短可调，可一定程度上消除焊缝错变量和焊缝直线度对焊缝反面成型的影响，且焊接效率更高，焊接成本降低。
试验研究表明，当采用合适的陶瓷衬垫并加上合理的焊接工艺可以做到单面焊双面成形，同时可获得质量较好的铝合金焊缝。
3 5083铝合金单面焊双面成形焊接工艺试验
3.1 5083铝合金焊接难点分析
铝合金焊接与一般的碳钢和不锈钢焊接不同，有很多问题需要解决，5083铝合金在焊接过程中主要会碰到以下难点：
3.1.1易产生气孔等缺陷
5083铝合金在空气中及焊接时极易被氧化生成氧化铝
（Al2O3），氧化铝熔点高达2050℃，远高于铝的熔点（660℃），如果不除去氧化膜，就会阻碍母材的熔化和焊缝金属的熔合。
母材表面的氧化膜还会吸附大量的水分，易使焊缝产生气孔、夹渣等缺陷。
因此焊前应严格对待焊处表面氧化膜进行清除。
3.1.2焊后变形较大
5083铝合金线膨胀系数约为碳钢和低合金钢的2倍，焊后焊缝凝固时的体积收缩率较大，焊件的变形和应力较大。
5083铝合金单面焊双面成形焊接工艺由于装配间隙较大，焊缝金属填充量较多，焊后焊缝正面收缩量较大，造成较大的变形。
3.1.3焊接操作难度较大
5083铝合金对光、热的反射能力较强，固液态转变时没有明显的色泽变化，焊接过程熔池不易被观察，而且在采用MIG焊焊接
5083铝合金时焊接速度较采用CO2焊焊接碳钢速度快很多，这给焊工焊接带来很大难度。
3.2 焊接试验
本次5083铝合金陶瓷衬垫对接单面焊双面成型焊接工艺试验按照中国船级社《材料与焊接规范》进行。
3.2.1 焊接设备及材料
本次焊接试验使用的是沙福焊机（型号为DIGI@WAVE400）；母材5083厚度8mm，交货状态H116；焊接材料为沙福焊丝5183，直径1.2 mm；保护气体为高纯Ar，纯度99.999%。
3.2.2 焊前准备
将两块5083铝合金试板（试板尺寸350mm×150mm×8mm)组对固定，坡口型式及尺寸参照《GB/T985-铝合金坡口》进行加工，详见图2。
接着用不锈钢丝刷将装配好的试板的坡口面及坡口正反面两侧30mm范围内的氧化膜认真清除干净，直到露出金属光泽为止。
最后，将陶瓷衬垫块左右两侧铝箔胶粘带上防固粘纸撕掉，衬垫中心线对准焊缝中心线，把衬垫贴紧在坡口反面。
3.2.3 试板焊接
将清理过的焊接试板按照表1所示焊接参数进行焊接。
表1 5083铝合金焊接工艺参数
3.3 焊缝检验
将两块焊完的5083铝合金试板焊缝表面烟尘清除干净，再根据中国船级社《材料与焊接规范》要求对焊缝进行相关检验。
3.3.1 焊缝外观检验
两块铝合金焊接试板焊缝表面成形均匀、并平滑地向母材过渡，无裂纹、焊瘤和咬边等缺陷，外观质量符合中国船级社《材料与焊接规范》要求。
焊道
焊接
位置
电流 极性 焊接电流/A 电弧电压 /V 气体 流量/(L/min) 1
平焊 DCEP 120～130 20～21 18～22 2
130～140 22～23 18～22 1
立焊 DCEP 110～120 20～21 18～22
2 120～130 21～22
18～22
3.3.2 焊缝内在质量检验
根据中国船级社《材料与焊接规范》有关要求，焊后对2块5083铝合金焊接试板进行内在质量检验，检验项目及结果见表2、表3。
表2 5083铝合金平对接焊试板焊缝内在质量检验情况
检验项目检验结果
X射线探伤（RT）Ⅰ级
着色探伤（PT）合格
横向拉伸2个，抗拉
强度（MPa）要求不低于275296 299
正、反弯各2个，压头
直径70mm，弯曲角度18
0°
合格
宏观检查
焊缝接头未发现未熔合、
未焊透、夹渣和明显的气
孔等缺陷
表3 5083铝合金立对接焊试板焊缝内在质量检验情况
检验项目检验结果X射线探伤（RT）Ⅰ级
着色探伤（PT）合格
横向拉伸2个，抗拉强度（MPa）要求≥275284 294
正、反弯各2个，压头
直径70mm，弯曲角度18
0°
合格
宏观检查焊缝接头未发现未熔合、未焊透、夹渣和明显的气孔等缺陷
通过对焊缝外观质量及内在质量检验结果可知，该焊接工艺经改进后5083铝合金焊缝各项性能仍满足中国船级社《材料与焊接规范》相关要求。
4 5083铝合金单面焊双面成形焊接工艺要点
5083铝合金陶瓷衬垫对接单面焊双面成形焊接工艺应遵循铝合金焊接基本要求，结合该焊接工艺试验过程中遇到的情况，在施工过程中应注意以下几个工艺要点：
（1）铝合金焊接场地应严格做好防潮、防尘、防风、防油等措施，施焊时风速不应超过1.5 m/s。
（2）铝合金板下料时可以用机械切割或等离子切割，等离子切割的铝板断面较为粗糙且氧化膜较厚，在开坡口前可以先用氧化铝磨片对切割断面氧化膜进行打磨清除，再根据工艺要求用专用的铝合金锯片铣刀刨制坡口。
（3）铝合金装配过程应严格按照焊接工艺要求控制好装配间隙、错边量及焊缝直线度以保证焊缝反面成形。
焊缝始、末端应设引、熄弧板，焊缝每隔250 mm应设临时拘束板。
（4）当铝合金板厚超过8 mm，或施焊环境温度低于0℃，湿度超过80%，可以考虑对待焊处进行预热，5083铝合金预热温度为50±10℃。
（5）铝合金坡口及其两侧30 mm范围内的氧化膜焊前应彻底清除，若有油污可以先用丙酮进行清洗，清理过的坡口应尽快进行焊接，一
般不宜超过4个小时，否则应重新清理。
（6）由于铝合金焊接技术难度较大，从事铝合金焊接的焊工应经过严格的铝合金焊接操作技能培训，并考取相应的合格证书。
焊工应严格按照焊接工艺试验的焊接参数进行焊接。
（7）焊前应仔细检查焊机运行状态是否正常，送丝轮和送丝软管处于良好状态以保证正常送丝，焊丝装到送丝机前应仔细检查焊丝是否处于洁净状态。
（8）由于5083铝合金陶瓷衬垫对接单面焊双面成形焊接工艺焊后变形较大，控制焊缝变形可采取如下措施[2]：根据坡口情况装配时预留一定角度的反变形；长焊缝焊接时可考虑分中退焊法或逐步退焊法；密集型多条长焊缝应采用从中间向四周对称焊的方法；严格控制装配间隙，尽可能减少焊缝金属填充量。
（9）多层多道焊应严格控制层间温度，5083铝合金焊缝层间温度应控制在60℃以下，在焊接下一道焊缝前应对前一道焊缝表面进行清理。
（10）铝合金焊接过程若导电嘴及保护嘴附有明显的飞溅物应及时清除以保证送丝顺畅，必要时要更换导电嘴及保护嘴。
（11）铝合金焊接过程若有中断，接头处重新引弧前应对接头处进行清理，接缝处应有一定的搭接长度。
（12）铝合金焊接过程若焊道特别是打底焊道熔合不良或有凹坑存在，应刨除干净后再焊下一道焊缝。
（13）焊工焊后应将铝合金焊缝表面的烟尘清理干净，并对焊缝外观进行自检。
焊缝表面不应有裂纹、未熔合以及超出规定的咬边、气孔、弧坑等缺陷，对不符合验收要求的焊缝应做出明显的标记，以便进行修补。
（14）拆包后的铝合金焊丝应尽快用完，焊后若焊丝没有用完，应及时回收并密封处理，送回至焊材库保存。
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