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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。

筒体的成型过程，则在专用组对工装平台上，将已加工完工的“封头”、“前筒”、

“后筒”、“鹅颈”各总成，沿环缝方向，依靠内部撑型工装的辅助，用氩弧焊机

完成筒体铆焊组对，同时完成内部防波板铆焊。筒体成型后，完成对四条环缝的焊

接，且焊接质量要求要满足GB18564要求[1]。

1.2.1易产生气孔缺陷

铝和氧的亲和力很强，在空气中极易与氧结合生成致密而结实的Al2O3薄膜，薄

膜熔点高且密度较大，会阻碍金属之间的良好结合，易造成夹渣和气孔缺陷。同时，

铝合金液体熔池很容易吸收气体，高温下融入大量气体，在焊后冷却凝固过程中来

不及析出，而聚集在焊缝中形成气孔[2]。而双枪TIG对焊时，在正反两面均有高

纯氩气对熔池进行有效保护，减少空气对熔池的侵入，同时正反两面的电弧对熔池

的搅拌作用加大，也更利于入侵气体的析出，并且一般状况下可以免预热。

1.2.2导热率和比热大

铝合金的导热系数、比热容都比碳钢材质大一倍多，为了保证焊接接头质量，则必

须采用能量集中、功率大的焊接设备，以使其有较大的热源，有时需采用预热等工

艺措施，针对铝合金罐体环缝而言，采用双枪TIG对焊完全可以满足这样的要求。

1.2.3线膨胀系数大

铝合金线膨胀系数为钢的2倍，凝固后体积收缩率6.6%，易产生焊接变形，或者

内应力过大，因此除了制定合理的工艺参数和焊接顺序外，采用适宜的焊接工装也

非常重要。双枪TIG对焊时，封头与筒体已经预先铆焊，并保证了一定的错边量

与对接间隙公差要求，因此焊接变形可以得到有效控制。

因铝合金材质焊接后无需涂装，因此为了保证表面焊缝质量的美观，罐体四条环焊

缝的盖面焊接均用自动焊焊机完成，我公司配备了行业先进的十字伸缩臂式异型罐

体环缝TIG自动焊机，电源采用法国SAF-FRO-NERTAMATIC-450TIG电源。根

据国标要求，环缝焊接接头系数0.85，焊缝射线检测（RT）透射质量在不低于

AB级的情况下，合格级别应不低于JB/T4730.2规定的III级为合格。因此，设计

环缝对接接头为I型坡口，环缝采用“手工TIG打底+自动TIG盖面”焊接工艺，

如图2，来确保焊缝的外观质量和RT检测要求。

为了确保焊接质量，前端组对工序质量控制要求尤为重要，因此通过工艺分析