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，退火狀態的耐腐蝕性良好，冷作硬化可提高強度，但抗應力腐蝕性能降低，是航空、航天、國防工業中應用很廣的一種鋁合金。本文從焊前準備、焊接方法、焊接材料、焊接規范、焊后檢查以及缺陷補焊等方面進行試驗分析，確定了5A06薄板自動化焊接合理的工藝流程及其工藝規范。5A06鋁合金薄板焊接還容易變形。由于鋁的熱導率是鋼的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，焊縫就產生了不同程度的收縮和內應力，致使焊接結構產生各種變形。采用薄板焊接專機（圖1所示）能夠對拼接板起到很好的剛性固定，有效的控制變形。表1為5A06鋁合金板材的化學成分。

圖1 薄板焊接專機

表1 5A06鋁合金板材化學成分（%,質量分數）

1 焊接工藝

1.1 焊前準備

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

（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，待清洗液體揮發后，合金薄板表面的氧化膜使用電動鋼絲輪進行清理，清理完成后擦拭干凈，確保焊接面沒有灰塵、水分等情況下進行焊接作業。

（3）焊槍的清理。對薄板焊接專機的TIG焊槍噴嘴內、外都要仔細清理，保證噴嘴內、外壁無灰塵、水分等雜物，噴嘴內壁光滑、無尖銳棱角、凹槽，飛濺物應及時清理干凈，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

1.3 焊接規范

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。送絲機構與焊槍聯動，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

1.3.2 焊接工藝參數

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

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，實現剛性固定（圖7所示）。底部墊板采用水冷循環系統（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 水冷循環系統

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，需要應用銑削工具對出現中斷的弧坑及反面縮孔內的殘余物質進行清理，同時要保證鋁合金薄板在緩坡狀態下進行焊接。如果在檢查過程中查出質量問題，采用以上方法去處理，可以將薄板30mm以內的雜物清除干凈，用棉布擦干后，方可進行TIG焊接。

2 結論

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、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到99%的合格率，同時還保證了焊縫的美觀。