TIG焊在鋁合金車身維修中的應用

金星

TIG焊在鋁合金車身維修中的應用

金星

現在汽車越來越多，各種車型蓬勃發展，為了確保乘車人身安全，盡可能的減少汽車的自重，降低燃油的消耗，減少汽車廢氣的排放，未來汽車發展的方向就是汽車輕量化，采用輕質的材料和加工工藝。由于鋁合金、鎂合金熔點低、密度小，采用傳統的焊接加工方法，易燒穿、變形大、焊接質量得不到保證，所以采用電弧集中、焊后變形小、保護效果好、成形美觀、焊接質量好的鎢極氬弧焊（TIG焊），根據我多年的焊接經驗，淺談鎢極氬弧焊的焊接技術及其在汽車維修中的應用。

TIG焊的原理、特點

是利用電極材料鎢極與焊件間，通過高頻高壓產生電弧，來熔化被填充的焊絲和被焊金屬，同時從噴嘴中連續噴出的保護氣體（Ar）,在電極及熔池周圍形成氣體保護層隔絕空氣，以防止其對鎢極、熔池及鄰近熱影響區的影響，從而獲得優質的焊縫。具有焊縫質量高、焊縫金屬密度好、焊后變形與應力小、保護效果好、焊接范圍廣等特點，特別適合薄板、管道打底層和鋁鎂及其合金的焊接。

TIG焊的焊接工藝

由于采用的是非接觸法引弧，所以在焊接前必須對焊件進行打磨處理。

焊前清理

焊接前必須對被焊材料的坡口、正反兩面坡口附近20mm內范圍內,去除金屬表面的鐵銹、油污和氧化膜等雜質，以確保焊縫的質量。一是機械清理法：采用砂紙、鋼絲刷或角磨機對焊件表面進行擦拭、打磨除銹，也可用刮刀鏟去焊件表面氧化膜，直到露出金屬光澤；適合于大尺寸、焊件周期長的焊件；二是化學清理法：通過化學反應的方法去除焊絲或焊件表面氧化膜的方法，與機械清理法比，具有清理效率高、質量穩定均勻、保持時間長等特點，適合于小尺寸焊件；三是化學--機械清理法，剛開始清理時采用化學清理法，焊接前再用機械清理法對焊接部位清理。主要適用于質量要求高的焊件。

焊接工藝參數的選擇

焊接電流：根據焊件厚度、鎢極直徑、焊絲直徑和焊縫位置來選擇，過大或過小都會使焊縫成形較差或產生焊接缺陷。如在焊接時發現焊條熔化過快、顏色變紅、飛濺過大，不易控制應立即停止，調到合適的電流為止。要求：焊接時焊機必須在空載下調節焊接電流，否則易燒壞焊機。

電弧電壓：焊縫厚度減小時，熔寬明顯增加，電弧電壓增加；隨之電弧電壓的增加，氣體保護效果變差，當電弧電壓過高時 ，易產生未焊透、焊縫被氧化和氣孔等焊接缺陷，電弧越長，電壓越高，所以應盡量采用短弧焊接，一般10---24伏。

氬氣流量和噴嘴直徑：根據板的厚度選擇，過大造成浪費，易形成紊流，使空氣轉入，過小，氣流挺度差，易受到外界氣流的干擾，降低氣體保護效果，通常在3--20L/min范圍內，噴嘴直徑隨著氬氣流量的增加而增加，一般5--15mm;噴嘴至焊件的距離5--15mm;鎢極伸出噴嘴的長度3--6mm。

鎢極直徑及端部形狀：根據焊件厚度、焊接電流和電源極性來選擇，一般將鎢極端部磨成圓柱形，小直徑焊接時，鎢極磨成尖錐角，大直徑焊接時，鎢極磨成鈍角，純鎢極為綠色；釷鎢極紅色；鈰鎢極為灰色。

電源的種類和極性

直流反接。焊件接電源的負極，電極接電源的正極（鎢極為正極，焊件為負極），由于電弧陽極區的溫度高于陰極區的溫度，使接正極的鎢極溫度過高而燒損，許用電流小，同時焊件上受到的熱量也少，所以，熔透深度較淺，焊接生產效率低，很少采用。但是，直流反接最大的特點就是能去除氧化膜的作用，特別適合焊接鋁、鎂及其合金。因為鋁鎂及其合金焊接時，最容易氧化，形成熔點很高的氧化膜（Al2O3的熔點為2050℃）覆蓋在熔池表面，阻礙基本金屬和填充金屬的熔合，造成未熔合、夾渣、焊縫表面形成皺皮及內部產生氣孔等焊接缺陷。采用直流反接時，電弧空間的正離子由鎢極的陽極區飛向焊件的陰極區，撞擊金屬熔池表面，將致密難溶的氧化膜擊碎，以達到清理氧化膜的目的，這種作用也叫做“陰極破碎”。由于鎢極的許用電流小，易燒損，電弧燃燒不穩定，所以鋁、鎂及其合金一般不采用此法，而盡可能使用交流電源。

交流鎢極氬弧焊。因為交流電極性是不斷變化的，在交流正極性的半周波中（鎢極為負極），鎢極能夠得到冷卻來減少燒損，而在交流負極性的半周波中（焊件為負極），具有陰極破碎作用，可以清除熔池表面的氧化膜，所以，交流鎢極氬弧焊具有直流鎢極氬弧焊正、反接的特點，是焊接鋁鎂及其合金的最佳方法。

轎車車身的基本結構及損傷情況

轎車車身主要有兩種類型:承載式車身和非承載式車身。承載式車身由地板、骨架、內外蒙皮和車頂等點焊成剛性框架結構，強度條件好，目前，制造轎車車身的主要材料采用高強度薄鋼板.多以沖壓焊接來完成的。還有輕質材料應用在汽車中如鋁、鎂及其合金，由于鋁合金、鎂合金的特點是對電弧熱量比較敏感，不能大量加熱，否則性能會發生組織改變，甚至其強度會發生變化。焊接時易燒穿，焊后易變形等。在鋁合金、鎂合金焊補中，采用TIG焊能夠基本解決了氣焊、焊條電弧焊、CO2焊造成的燒穿、焊后變形大等焊接缺陷；TIG焊能基本解決了鋁、鎂及其合金表面氧化膜難熔的問題，達到了原子結合的目的，保證了焊接質量，控制了焊接變形與應力。

隨著汽車向輕量化發展，各種高強度鋼、鋁、鎂、鈦及其合金、異種鋼、碳纖維等材料的出現給焊接都提出了更高的要求，這就需要我們針對不同的汽車板材選擇不同的焊接工藝和方法，如TIG焊、CMT焊、MIG/MAG焊等，對以后鋁合金車身及鎂合金汽車附件的修復積累寶貴的經驗。

（作者單位：日照職業技術學院）