光亮焊丝在铝合金筒体焊接中适用性工艺研究

郭晨皓 闫佳佳 牛帅帅 王文兰 崔卫则 张国东



光亮焊丝在铝合金筒体焊接中适用性工艺研究

郭晨皓 闫佳佳 牛帅帅 王文兰 崔卫则 张国东

（山西航天清华装备有限责任公司，长治 046012）

基于光亮焊丝前期准备周期短、工作量小、生产效率高的优点，为进一步验证光亮处理后焊丝在产品焊接中的适用性，针对光亮焊丝焊接性、试件及产品的焊缝质量及机械性能等情况，对项目内容进行了相关验证性试验。试验采用不同规格的试板及产品针对光亮焊丝与普通焊丝焊接结果进行对比试验及分析，试验结果表明采用光亮处理后的焊丝焊接，焊缝表面质量明显提高，内部缺陷相对减少，焊接接头力学性能与普通焊丝焊接接头力学性能相当，完全满足产品设计要求的焊缝性能指标，可以进行正式产品的焊接应用。

5A06；光亮焊丝；适用性

1 引言

目前，多种产品焊接方式均采用铝合金全自动粗丝MIG焊方式，产品材质为铝合金5A06。所选用普通焊丝牌号为5A06-H18，在焊接前需要按厂标Qh418—2010《铝及铝合金焊丝焊接前化学清洗规范》进行化学清洗，清除表面的氧化膜、油渍等污物，清洗后要求烘干、保存，以减少焊缝缺陷产生，且酸洗后需要在较短时间内进行焊接，否则会造成焊丝表面二次污染。同时该焊丝供货为非标线盘，使用时还需根据悬臂焊机配套的送丝轮进行二次缠绕，以保证焊丝正常放线、送丝应用。该焊丝在焊接前准备时间长，存放时间短，中间过程易对产品质量及进度造成影响，且实际应用时有不同程度的焊接缺陷出现。为了减少焊丝焊前的准备工作，提高生产效率及焊接质量，工厂调研业内光亮焊丝的应用使其替代普通焊丝。

经过市场调研，光亮焊丝是对普通焊丝进行光亮化处理，即对焊丝进行退火、拉拔、刮削、椭圆度光整、绕盘、真空包装等处理。处理后焊丝表面可以形成一层致密的保护层，在焊接前不需要再进行酸洗等化学清洗处理，减少工艺流程，且表面有保护层保护，短时间内不会被氧化，开封后保存、待用时间延长，其焊接工艺性比普通焊丝更加优越，其焊缝焊接过程生成气孔、残留氧化膜夹杂物等缺陷更少，使用效果较好。基于上述光亮焊丝的优点及工厂对产品质量控制的严格要求，对所购置的普通焊丝进行光亮化处理，最终达到原焊丝应用规格4mm、5mm。

基于前期已解决的光亮焊丝焊缝表面问题，为进一步验证光亮处理后焊丝的焊接性、焊缝质量及机械性能情况，对项目内容进行了相关验证性试验。

2 试验方案

2.1 实施方案

为了验证光亮焊丝在我厂产品上推广应用的可行性，针对铝合金筒体厚铝板纵、环焊缝的焊接进行试验验证，光亮焊丝材质为5A06，直径为4.0mm、5.0mm。具体实施措施如下：

a. 采用规格为35mm的5A06-H112试板对5.0mm光亮焊丝进行应用验证，对试件焊缝进行外观检查、X射线检测，对焊接接头进行力学性能检测；

b. 采用规格为15mm、20mm的5A06-H112试板对4.0mm光亮焊丝进行应用验证，对试件焊缝进行外观检查、X射线检测，对焊接接头进行力学性能检测；

c. 采用规格为35mm的产品铝筒对5.0mm光亮焊丝进行应用验证，对其焊缝进行外观检查、X射线检测；

d. 采用规格为14mm、20mm的产品铝筒对4.0mm光亮焊丝进行应用验证，对其焊缝进行外观检查、X射线检测；

e.对比光亮焊丝与原普通焊丝的焊接结果，确认其替代情况。

2.2 试验项目及试验要求

a. 普通焊丝与光亮处理后焊丝力学性能对比试验

因普通焊丝在光亮处理过程中采取了退火处理，为确认其退火前后状态对力学性能的影响，试验过程抽取4.0mm焊丝进行了光亮处理前、后力学性能对比验证试验；

b. 在试板和产品上采用普通焊丝与光亮处理后的焊丝焊接后焊缝改观情况

使用经过光亮处理后的焊丝进行焊接试验，焊接参数与普通焊丝相同，对焊缝进行外观检查、X射线检测；

c. 光亮焊丝应用试验验证及力学性能验证

使用经过光亮处理后的焊丝，针对不同厚度的5A06-H112试板进行焊接试验，焊接参数与普通焊丝相同，按照QJ176A—1999《焊接通用技术条件》中的Ⅰ级焊缝质量标准完成对接焊缝的焊接及检测，对试验达到Ⅰ级标准后的试件截取拉伸试样进行拉伸试验。焊接试件及焊接要求见表1。其中产品铝合金筒体涉及铝板规格有14mm、16mm、20mm、35mm，因考虑到14mm、16mm规格铝板厚度较为接近，故试验方案制定时采取了规格为15mm铝板替代14mm、16mm规格铝板。

表1 焊接试件及要求

3 试验结果

3.1 普通焊丝与光亮处理后焊丝力学性能对比试验

根据方案要求，抽取了4.0mm普通焊丝与4.0mm光亮处理后焊丝制成拉伸试件，并进行了拉伸试验，结果见表2。

表2 普通焊丝与光亮处理焊丝力学性能对比

其中，5A06-H18材质的铝合金焊丝硬度较大，光亮处理过程中，为了光亮处理后所缠绕的焊丝盘按标准盘执行，且有效控制其放线、送丝应用效果，对焊丝进行了退火（软化）处理。从普通焊丝与光亮焊丝力学性能对比结果看，虽光亮焊丝力学性能较原供货状态有一定的下降，但完全满足产品要求的焊接接头抗拉强度不小于235MPa要求，故确认可进行焊接接头试验。

3.2 光亮处理后焊丝应用试验验证

3.2.1 试件试验

根据方案要求，分别用4.0mm普通焊丝、4.0mm光亮处理后焊丝对规格为15mm、20mm的铝板试件进行了焊接试验，用5.0mm光亮处理后焊丝对规格为35mm的铝板试件进行了焊接试验，并按要求进行了X射线检测、力学拉伸试验（说明：未对直径为5mm普通焊丝进行试件焊接试验，通过产品中随带的试件进行了力学性能检测结果的收集对比）。

3.2.1.1 外观质量检测

通过焊接结果可确认，采用光亮处理的焊丝焊接，焊接飞溅明显减少，焊缝表面成形较为美观，如图1所示。

图1 光亮焊丝焊接试件（项目2）

采用普通焊丝焊接，焊接表面成形尚可，飞溅相对较多，试件见图2。

图2 普通焊丝焊接试件（项目2）

3.2.1.2 内部质量检测

对3种规格试件焊缝进行100%X射线探伤检测，有效区域内（不包含试件两端50mm范围）满足Ⅰ级焊缝要求，检测结果见表3，检测结果表明，较普通焊丝焊接结果，光亮焊丝内部缺陷更少。

表3 光亮焊丝焊接试板X射线检测结论

3.2.1.3 力学性能检测

利用光亮焊丝焊接试件后，对试验件接头进行拉伸试验，结果见表4，试验情况见图3。其中实验要求：b≥235MPa、0.2≥120MPa、≥5%。

表4 光亮焊丝焊接接头拉伸试验结果

图3 拉伸试验

3.2.2 产品应用验证

根据试件试验结果，在产品上对4.0mm、5.0mm光亮焊丝进行了应用性验证，见图4、图5。

图4 Φ4.0mm光亮焊丝应用

图5 Φ5.0mm光亮焊丝应用

通过对两种光亮焊丝在型号产品上的应用，产品焊接质量较普通焊丝有所提高，实际生产过程中取消了焊丝焊前酸洗、绕丝、二次清理等的工作量，大大提高了生产效率。此焊丝的应用过程还按人、机、料、法、环、测各方面对其典型产品的应用进行了验证，各方面均满足产品生产要求。

4 结束语

a. 普通焊丝在经过光亮处理后，焊接工艺特性有所改观，焊缝表面质量明显提高，内部缺陷相对减少，且减省了酸洗、绕焊丝、表面丙酮擦拭等焊前准备工作量，可大大提高工作效率。

b. 普通焊丝在经过光亮处理后，焊接接头力学性能满足b≥235MPa，0.2≥120MPa，≥5%，使用光亮焊丝获得的焊缝外观质量、内部质量满足I级焊缝要求，且对光亮焊丝在产品焊缝焊接中的应用过程，从人、机、料、法、环、测各方面进行了确认，完全可以进行正式产品的焊接应用。

1 成大先，王德夫，姬奎生，等. 机械设计手册[M]. 化学工业出版社，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），硕士，航空宇航制造工程专业；研究方向：有色金属焊接。