6061铝合金焊接及表面处理工艺研究

第４３卷第５期　ＶｏＩ．４３　Ｎｏ．５　时代农机　２０１６年５月　Ｍａｙ．２０１　６　７－１ＭＥＳ　ＡＧＲＩＣＵＩ＿『ｆ　ＲＡＬ　ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ　６０６１铝合金焊接及表面处理工艺研究　孙丙岩　（中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司，江苏常州　２１３０１　１）　摘要：文章阐述了６０６１铝合金焊接工艺及焊后阳极氧化处理工艺，通过分析６０６１铝合金焊接性及缺陷预防措　施，并选择合理的焊接工艺参数，实现了６０６１铝合金的焊接。焊后采用阳极氧化工艺对铝合金焊接件进行表面防腐处　理。　关键词：６０６１铝合金；焊接；阳极氧化　中图分类号：ＴＧ４０７　文献标识码：Ａ　文章编号：２０９５—９８Ｏｘ（２ｏ１６）０５一ｏ０６１—０２　６０６１　Ａｌｕｍｉｎｕｍ　Ａｌｌｏｙ　Ｗｅｌｄｉｎｇ　ａｎｄ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｓＵＮ　Ｂｉｎｇ－ｙａｎ　（ＣＲＲＣ　Ｑｉｓｈｕｙａｎ　Ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ　Ｖｅｈｉｃｌｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ＣＯ．，ＬＴＤ．，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ，Ｊｉａｎｇｓｕ　２１３０１　１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｅｌａｂｏｒａｔｅｓ　ｔｈｅ　６０６　１　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ａｌｌｏｙ　ｗｅｌｄｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ａｎｄａｎｏｄｉｃ　ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓａｆｔｅｒ　ｗｅｌｄｉｎｇ．　Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　６０６１　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ａｌｌｏｙ　ｗｅｌｄａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｄｅｆｅｃｔ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｓ，ａｎｄ　ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ｗｅｌｄｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｔｈｅ　６０６１　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ａｌｌｏｙ　ｗｅｌｄｉｎｇ　ｉｓ　ｒｅａｌｉｚｅｄ．Ａｆｔｅｒ　ｗｅｌｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ａｎｏｄｉｃ　ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｏｆ￣ｕｍｉｎｕｍ　ａｌｌｏｙ　ｗｅｌｄｉｎｇｉｓ　ｇｉｖｅｎ　ｓｕｒｆａｃｅ　ａｎｔｉ－ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：６０６１　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ａｌｌｏｙ；Ｗｅｌｄｉｎｇ；Ａｎｏｄｉｃ　ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　６０６１铝合金为铝——镁——硅系列铝合金，属热处理可　强化合金，具有良好的成形性、焊接性、加工性。广泛应用于要　求有一定强度和抗蚀性高的各种工业结构件。文章采用手工　加以烘干。焊丝表面应呈洁白光亮色，不得有局部腐蚀斑点。　（２）制定合理的焊接工艺。熔化极自动、半自动氩弧焊时，　一般采用粗直径的焊丝，这有利于减少气孔的数量，因小直径　ＴＩＧ焊接厚度为４ｍｍ的６０６１铝合金。焊后采用阳极氧化工　艺对铝合金结构件进行表面处理，在其基体表面生成一层致　焊丝的比表面积（单位长度上的焊丝表面积）大，单位时间内　熔融并进入熔池的焊丝数量多。因此，熔池中势必带入相当数　密的氧化膜。阳极氧化膜能作为腐蚀介质的阻挡层，保护铝合　金基体，提高其耐腐蚀性能。　量的氧化膜和氢气（同粗焊丝相比）。在焊接工艺上尽量采用　高的输入热量（取决于焊接电流、电弧电压及焊接速度），延长　熔池在高温液态下的时间，为氢气泡的浮出提供条件。　１．２未熔合　１　６０６１铝合金焊接性分析　６０６１铝合金具有独特的物理化学性能，６０６１铝合金化学　成分如表１所示。６０６１铝合金在焊接过程中易产生气孔、未　熔合、裂纹等焊接缺陷。　表１　６０６１铝合金的化学成分（％。质量分数）　０．４～Ｏ．８　≤Ｏ．７　０．１５一Ｏ．４≤Ｏ．１５　０．６一Ｉ－２≤０．２５　０．０４～０．３５≤０．１５≤０．０５　铝合金的导热系数约比钢大一倍。在焊接过程中大量的　热能被迅速传到基体金属内部，因此焊接铝及铝合金时比钢　要消耗更多的热量。因而焊接过程中工艺参数选择不合理，使　得焊接热输入不足，易产生未熔合、未焊透等缺陷。焊接过程　中通过调整焊接电流及电压、控制热输入或焊前预热等工艺，　可有效避免未熔合缺陷。　１．３裂纹　１．１　气孔　铝和氧的亲和力很大，在空气中铝容易同氧结合生成致　密的Ａ１２０，膜（厚度约Ｏ．１　ｍ），Ａ１　０　的熔点高达２０５０℃，远　铝的线膨胀系数２３．５×１０　，约比钢大两倍左右，凝固时　的体积膨胀率达６．５％～６．６％，所以在某些铝合金焊接时，往往　远超过铝及铝合金的熔点，而且Ａ１：０　膜容易吸附水分。在高　温下，氧化膜吸附的水分分解形成大量氢气，在焊后的冷却凝　由于过大的收缩内应力而导致裂缝。一方面由于铝合金液态　熔池冷却、凝固结晶到完全形成固态是在某一温度范围内进　行的，在这温度范围内由于存在着固液态金属，强度和塑性很　固过程中来不及吸出而聚集在焊缝中形成气孔。在焊接过程　中会形成气孔缺陷，从而破坏金属的均匀性，降低了接头的力　学性能。　根据分析采用以下工艺来减少气孔缺陷。　低，在这个温度区间易产生裂纹缺陷。另一方面，由于铝合金　的线膨胀系数大，在焊缝金属冷却收缩过程中产生很大的拉　伸变形。当熔池金属经过脆性温度区间的时刻与产生最大拉　伸变形的时刻一致时，易引起裂缝。　根据分析采取措施来预防裂缝缺陷。　（１）氩弧焊时，必须采用高纯度的氩气。氩气管路系统要　保持干燥，不得有泄漏现象，以免混入潮湿空气。减少氢气的　来源，对焊丝、焊件坡口及坡口根部两侧进行仔细的清洗，并　收稿日期：２０１６—０４—２０　作者简介：孙丙岩（１９８０一），男，硕士，主要研究方向：焊接工艺。　（１）在焊接产品施焊时，为了避免焊缝金属由于加热冷却　产生很大的刚性，在焊接工艺上可采取分段焊、预热或适当降　低焊接速度等措施。避免焊接过程中产生较大的焊接应力，来　避免焊接裂纹的产生。尽量避免十字形接头及采用不适当的　６１　设计研究　点固、焊接顺序产生较大的内应力。　（２）采用加热集中的焊接方法（如熔化极自动氩弧焊）及　表２所示。　孙丙岩：６Ｏ６１铝合金焊接及表面处理工艺研究　（３）焊接工艺参数选择。焊接过程中焊接工艺参数选择如　表２焊接工艺参数　２６０～２９０　３．２　１０～１４　１００～１５Ｏ　１６　选择大电流、高焊速的规范。熔化极脉冲氩弧焊与一般的熔化　极氩弧焊法相比具有较优的抗裂性。　（３）焊接过程中选择焊丝时控制基体金属及焊丝的成分。　纯铝、铝锰合金及焊丝中的铁、硅含量之比应大于ｌ，以减少　焊缝中低熔点硅共晶的数量，提高接头的抗裂性。通过填充焊　丝向焊缝金属加入少量细化晶粒的变质剂，焊缝金属可变成　３焊缝外观检验　焊后进行外观检查，焊缝与母材过渡圆滑，熔敷金属宽　细小的等轴晶组织。焊接结束或中断时，应及时填满弧坑，然　后再移去热源，否则容易形成弧坑裂缝。　（４）无色泽变化。铝及铝合金从固态变成液态时，无明显　９～１ｌｍｍ、余高１　１．５ｒａｍ，成形良好；焊缝及热影响区无裂纹、　未熔合、夹渣、弧坑和气孔等缺陷。　的颜色变化，给焊接操作带来困难。通过对焊接人员焊接技能　培训，来保证铝合金焊接质量。　４焊后表面处理　铝合金焊后打磨焊缝区域，结构件在硫酸中进行的阳极　２　６０６１铝合金焊接工艺分析　试件焊前采用机械加工方法加工出６０。的ｖ形坡口；清　氧化处理，产生的普通阳极氧化膜层。阳极氧化膜厚控制在　５－ｌＯｕｍ。同时进行封闭处理，通过浸入封闭液中完成完全封　闭。　除坡口及其附近区域的污染物后，用丙酮擦洗，用不锈钢丝或　刮刀等工具清理氧化膜。　５结语　（１）铝合金焊接前，清理待焊表面氧化物和污染物，通过　选用ＥＲ５３５６焊丝及手工ＴＩＧ焊配合适当的焊接工艺参数施　焊，可获得成形良好的焊缝。　（１）焊接方法选用。钨极气体保护电弧焊（简称ＴＩＧ焊）是　应用最为广泛的铝及铝合金熔焊方法之一。这种焊法在氩气　的良好保护下施焊，氩气的机械隔离作用可保护熔池免受氧　化，热量比较集中，电弧燃烧稳定，焊缝金属致密，接头的强度　和塑性高，因而在工业中获得越来越广的应用。因而本文采用　ＴＩＧ焊来保证产品质量。　（２）铝合金焊后打磨焊缝区域，结构件在硫酸中进行的阳　极氧化处理，产生的普通阳极氧化膜层。０　参考文献　（２）焊接材料选用。在钨极氩弧焊时，需添加填充焊丝。填　充焊丝的成分与接头力学性能及腐蚀性能有很大关系。因此，　在选择填充焊丝时，必须首先考虑母材的牌号、成分、产品的　［１］田锡唐．焊接结构［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９８２．　［２］周万胜，姚均山．铝及铝舍金的焊接［Ｍ］．北京：机械工业出版社，　２ｏｏ６．　具体要求及施工条件，除了应满足接头的力学性能、耐腐蚀性　能外，还应考虑结构的刚性及抗裂性等问题。文章根据６０６１　铝合金材料特性选择ＥＲ５３５６焊丝作为填充金属。　（上接第６０页）时与销售总监沟通进展、需求和支持。　［３］黄福旺，黄金刚．铝及铝合金焊接指南［Ｍ］．长沙：湖南科学技术出　版社．２００４．　次；③有效客户建卡数２元／张；④邀约首次到店数２０元／批　次；⑤成效车辆按２００元／台，（特殊车辆按销售部标准执　行）；⑥精品及精装车、保险、金融、上牌等提成部分按销售部　标准提成。　４绩效和考核　（１）网络营销专员。①工资组成：基本工资＋［线索（商机）　量（１）＋实际首次到店数（１０）］　商机处理及时率（月均）　电　５工作流程　话接听率（月均）＋网站得分排名奖（前１０）＋咨讯及推送、新　闻、活动的发布量＋其他；②按网络所有集到的有效客户信　息（含线索、商机、网络电话、其他）１元／条，所有计数必须有　回过有效筛选电话的记录；③实际到店量以ＤＣＣ专员邀约首　次到店数为准１０元／批次；④商机处理及时率及电话接听及　时率均以网络每周的数据为准进行月均计算；⑤网站经销商　得分排名要求前１０名以内有奖励，从第九名开始以５０元一　个档每晋升一个名次加５０元；⑥咨讯和推送每周必须按网站　所级最高数字全额使用，每少一次扣２０元，新闻每月至少３０　一　　；［　ｔ　］一　～Ｌ＿　莲　丁１■＝Ｊ　条（每天一条）３０条以上５元／条，上限６０条；活动根据公司　要求进行发布。　÷＆＿…［当　Ｌ——自　　ｌ　至至垂　匪　（２）ＤＣＣ专员。①工资组成：基本工资＋线索电话跟踪数　（１）＋建卡数（２）＋邀约首次到店数（２０）＋成交量（２００）＋精品　提成＋其他；②分配到的线索电话跟踪数（１２０秒有效）１元／